[實用新型]一種無軸雙饋勵磁機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520341355.7
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN204858920U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭遠(yuǎn)軍
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南零陵恒遠(yuǎn)發(fā)電設(shè)備有限公司
• 主分類號: H02K19/38
• 分類號: H02K19/38;H02K7/18;H02K7/20;H02K9/00
• 代理公司: 長沙市和協(xié)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43115
• 代理人: 高志輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于勵磁機領(lǐng)域，尤其是發(fā)電設(shè)備上的無軸雙饋勵磁機。

背景技術(shù)

同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，其性能決定了發(fā)電機乃至電力系統(tǒng)的運行特性，保證發(fā)電機以及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。

勵磁系統(tǒng)的作用有如下幾個方面：

1.根據(jù)發(fā)電機負(fù)荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵磁電流，以維持發(fā)電機端電壓的穩(wěn)定；在電力系統(tǒng)正常運行情況之下，勵磁系統(tǒng)必須維持發(fā)電機端電壓在給定范圍之內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化的時候，發(fā)電機的端電壓必然會受到影響，勵磁系統(tǒng)此時產(chǎn)生作用，自動的增減發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機的電壓維持在正常范圍之內(nèi)。

2.控制并列運行各發(fā)電機間無功功率的合理分配

現(xiàn)代電力系統(tǒng)大多是多臺發(fā)電機的并列運行，系統(tǒng)中發(fā)電機的有功功率是由輸入功率決定的，分配無功的時候，通常都是由容量大的發(fā)電機多發(fā)出無功功率，而小容量的發(fā)電機則相應(yīng)的少輸出無功功率。又由于發(fā)電機輸出的無功功率是和勵磁電流大小有關(guān)，并列運行的發(fā)電機的無功功率大小由發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)決定的，勵磁調(diào)節(jié)器可以對調(diào)差系數(shù)進行調(diào)節(jié)，因此，勵磁系統(tǒng)還擔(dān)負(fù)著無功功率調(diào)節(jié)的重任。

3.提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性；

電力系統(tǒng)在運行過程中，必然遭受到各種干擾，在擾動過后，如果系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，或者過渡到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，這個系統(tǒng)就是穩(wěn)定的。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定分為靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定兩種穩(wěn)定狀態(tài)，良好的勵磁系統(tǒng)能夠明顯提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定，增加電力發(fā)電機功角特性上的穩(wěn)定運行區(qū)域。當(dāng)系統(tǒng)遭受到例如短路等大擾動之后，由于端電壓的下降，將導(dǎo)致電磁功率的下降，發(fā)電機轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生很大的搖擺。如果此時沒有勵磁系統(tǒng)將端電壓提高的話，發(fā)電機將加速失調(diào)。如果此時發(fā)電機擁有者良好的勵磁調(diào)節(jié)器，強行將電壓提高，相應(yīng)的增加了電磁功率，將最終和機械功率平衡作用，達(dá)到新的穩(wěn)定點。但是，提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，需要加快故障的快速切除和有著高勵磁電壓響應(yīng)比的勵磁系統(tǒng)。

4.改善電力系統(tǒng)的運行條件

當(dāng)電力系統(tǒng)短路時，會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的降低，系統(tǒng)中大型電動機會處于制動狀態(tài)。

在故障切除之后，電動機會吸收大量的無功功率自啟動，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓恢復(fù)變緩。強行勵磁會迅速提高發(fā)電機的端電壓，改善電動機的運行條件。發(fā)電機在失磁之后，電力系統(tǒng)如果可以提供足夠的無功功率的話。發(fā)電機能夠維持電壓穩(wěn)定同時保證失磁的發(fā)電機能夠一定時間以內(nèi)異步運行。在發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度；根據(jù)運行要求對發(fā)電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。

總之，隨著電力系統(tǒng)用電量迅速提高，發(fā)電機大都處于并列運行狀態(tài)。為了保證電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，必須提高發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的性能。

無刷勵磁系統(tǒng)有著本身不可被代替的優(yōu)點，在危險工況下能穩(wěn)定的運行，是現(xiàn)代中小型電機和大型無刷勵磁系統(tǒng)的首選勵磁方式。由于交流勵磁機是和主發(fā)電機同軸的，通過不可控的旋轉(zhuǎn)整流器向發(fā)電機提供勵磁電流。

但對于大型水輪發(fā)電機需要計算各種參數(shù)，以及通過調(diào)節(jié)頻率來調(diào)節(jié)勵磁機的勵磁強度，而調(diào)節(jié)頻率需要借助發(fā)電機的各種參數(shù)，如下列論文所研究的大型水輪發(fā)電機定子線棒換位與環(huán)流損耗分析計算哈爾濱理工大學(xué)楊立超；不同工況下大型水輪發(fā)電機電磁參數(shù)的計算華北電力大學(xué)宋宏志；1000MW水輪發(fā)電機同步電抗計算及影響因素分析哈爾濱理工大學(xué)梁艷萍；水輪發(fā)電機端部電磁場分析及電抗參數(shù)計算哈爾濱理工大學(xué)梁艷萍；基于電磁場與溫度場計算的貫流式水輪發(fā)電機阻尼系統(tǒng)損耗發(fā)熱研究重慶大學(xué)范鎮(zhèn)南；水輪發(fā)電機阻尼繞組的電流、損耗、電磁力和溫度進行了大量的計算與對比分析；無刷同步發(fā)電機交流勵磁機電磁設(shè)計軟件開發(fā)湖南大學(xué)何東霞；無刷勵磁同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的研究華南理工大學(xué)侯亞敏；無刷勵磁機的優(yōu)化設(shè)計計算研究山東大學(xué)薛守棟；無刷勵磁交流發(fā)電機的交流勵磁機計算上海交通大學(xué)陳剛。

以上現(xiàn)有技術(shù)無不經(jīng)過復(fù)雜而精密的計算，要實現(xiàn)非常困難，制造成本非常大，即便是經(jīng)過如此大的計算，但現(xiàn)實工作環(huán)境中，各參數(shù)變化復(fù)雜，誤差不可避免，發(fā)電機出現(xiàn)故障時無法快速達(dá)到穩(wěn)定運行。

交流勵磁發(fā)電機，因其勵磁繞組采用交流電勵磁而得名，其本體的結(jié)構(gòu)與繞線式異步電機相同，定子具有三相對稱繞組，轉(zhuǎn)子上采用三相（或兩相）對稱分布的勵磁繞組，且勵磁電壓的頻率、大小、相位、相序都可以控制。