[實(shí)用新型]基于IGBT技術(shù)的分離式中頻變壓器逆變無刷勵(lì)磁系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420770761.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN204216810U
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余志剛;周振聲;余仕波;楊艷梅;鐘孔英;葉翠峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 梅縣潔源水電有限公司
• 主分類號(hào): H02P9/30
• 分類號(hào): H02P9/30
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)海心聯(lián)合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44295
• 代理人: 羅振國

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種勵(lì)磁系統(tǒng)，更具體地說，尤其涉及一種基于IGBT技術(shù)的分離式中頻變壓器逆變無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。

背景技術(shù)

勵(lì)磁系統(tǒng)是指向同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組(又稱勵(lì)磁繞組)提供直流勵(lì)磁電流的裝置及其附屬設(shè)備。同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)種類很多，目前中小型水輪發(fā)電機(jī)常用的勵(lì)磁系統(tǒng)有以下幾種：

(1)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)：直流勵(lì)磁機(jī)實(shí)際上是專供同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁用的直流發(fā)電機(jī)，與發(fā)電機(jī)同軸安裝，主要由定子、轉(zhuǎn)子和換相器等部分構(gòu)成；

直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是比較簡單、勵(lì)磁電源獨(dú)立、工作不受電網(wǎng)影響、調(diào)節(jié)過程比較平穩(wěn)。但是發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能較差，存在振動(dòng)、噪聲和火花，整流子機(jī)械磨損大及維護(hù)麻煩的問題。新建電站水輪發(fā)電機(jī)已不采用這種勵(lì)磁系統(tǒng)。

(2)自并勵(lì)靜止晶閘管勵(lì)磁系統(tǒng)。容量較小的水輪發(fā)電機(jī)目前大多采用這種勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁變壓器接在發(fā)電機(jī)機(jī)端，晶閘管整流器一般采用三相半控橋式、三相全控橋式，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器通過改變晶閘管的控制角實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：簡單、經(jīng)濟(jì)，其技術(shù)性能在很多方面能滿足同步發(fā)電機(jī)的要求。主要缺點(diǎn)是：它的勵(lì)磁電源來自發(fā)電機(jī)端，受發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化的影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓下降時(shí)其強(qiáng)勵(lì)能力下降，對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定不利。

(3)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁機(jī)電樞繞組直接連至三相橋式全波旋轉(zhuǎn)整流裝置，旋轉(zhuǎn)整流裝置其正、負(fù)極直接與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接，供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流。因此勵(lì)磁系統(tǒng)不需要電刷和滑環(huán)裝置，如此就構(gòu)成了無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。

優(yōu)點(diǎn)：①無碳刷和滑環(huán)，維護(hù)工作量少，可靠性高；

②無磨損引起的碳粉和銅末，對(duì)發(fā)電機(jī)繞組、軸承無污染，電機(jī)絕緣壽命長，軸承潤滑條件好。

缺點(diǎn)：①勵(lì)磁控制通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)速度慢；

②無法對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路進(jìn)行常規(guī)檢測(轉(zhuǎn)子電流、電壓、絕緣和熔斷信號(hào))；

③要求旋轉(zhuǎn)整流器具有良好的機(jī)械性能；

④增加了發(fā)電機(jī)的主軸長度，投資增加；

⑤勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子采用單支點(diǎn)懸臂結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生振動(dòng)甚至發(fā)生勵(lì)磁機(jī)定、轉(zhuǎn)子掃膛；

⑥發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電路隨同主軸一起旋轉(zhuǎn)，無法直接滅磁。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種系統(tǒng)造價(jià)低、工作效率高、節(jié)能且分離式中頻變壓器體積小的基于IGBT技術(shù)的分離式中頻變壓器逆變無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于IGBT技術(shù)的分離式中頻變壓器逆變無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，包括工頻交流電源，其中所述工頻交流電源連接有整流模塊，在整流模塊輸出的直流電源正負(fù)極之間依序連接有LC濾波電路和IGBT逆變電路，所述IGBT逆變電路連接有中頻分離式旋轉(zhuǎn)變壓器，中頻分離式旋轉(zhuǎn)變壓器由與發(fā)電機(jī)定子相對(duì)固定的初級(jí)聯(lián)接部件、設(shè)置在初級(jí)聯(lián)接部件上的初級(jí)磁芯、繞設(shè)在初級(jí)磁芯上的初級(jí)線圈、與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)的次級(jí)聯(lián)接部件、設(shè)置在次級(jí)聯(lián)接部件上的次級(jí)磁芯和繞設(shè)在次級(jí)磁芯上的次級(jí)線圈組成，次級(jí)線圈輸出電流經(jīng)整流后與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈連接。

上述的基于IGBT技術(shù)的分離式中頻變壓器逆變無刷勵(lì)磁系統(tǒng)中，所述整流模塊為由二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6組成的橋式整流器或橋式整流模塊。

上述的基于IGBT技術(shù)的分離式中頻變壓器逆變無刷勵(lì)磁系統(tǒng)中，所述LC濾波電路主要包括電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、續(xù)流二極管D7和限流電感L，電容C1和電容C2并聯(lián)在直流電源的正負(fù)極之間；電容C3和電容C4串聯(lián)后連接在直流電源的正負(fù)極之間；續(xù)流二極管D7連接在電容C1和電容C2的正極之間；限流電感L串聯(lián)在電容C1正極和電容C2正極之間的直流電源正極上。

上述的基于IGBT技術(shù)的分離式中頻變壓器逆變無刷勵(lì)磁系統(tǒng)中，所述LC濾波電路中還包括電阻R1和電阻R2，電阻R1和電阻R2串聯(lián)后連接在直流電源的正負(fù)極之間且電阻R1和電阻R2之間的線路與電容C3和電容C4之間的線路相連接。

上述的基于IGBT技術(shù)的分離式中頻變壓器逆變無刷勵(lì)磁系統(tǒng)中，所述IGBT逆變電路主要由IGBT雙管模塊、電容C5和電容C6組成；電容C5和電容C6串聯(lián)后與IGBT雙管模塊并聯(lián)在直流電源的正負(fù)極之間；初級(jí)線圈的A端連接在電容C5和電容C6之間，初級(jí)線圈的B端連接在IGBT雙管模塊的K1和K2之間。