專利名稱：發(fā)電機(jī)可控續(xù)流式滅磁電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)具有滅磁保護(hù)功能的可控續(xù)流式滅磁電路，屬于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障或發(fā)生過(guò)電壓時(shí)，為了把事故的影響減至最小，要求滅磁系統(tǒng)要以最快的速度把發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的電磁能量轉(zhuǎn)移出去，使發(fā)電機(jī)電壓快速地降到零。近年來(lái)，發(fā)電機(jī)滅磁已從線性滅磁轉(zhuǎn)化為非線性滅磁，目前常見(jiàn)的滅磁電路有以下四種1、常規(guī)非線性滅磁電路，2、交流滅磁電路，3、跨接器滅磁電路，4、可關(guān)斷組件輔助滅磁電路。
一個(gè)典型的發(fā)電機(jī)非線性滅磁電路如圖1所示，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組Wf與電源Uac、可控硅整流橋SCR所構(gòu)成的回路中，具有與轉(zhuǎn)子繞組Wf兩端串聯(lián)的滅磁開(kāi)關(guān)FMK，和與轉(zhuǎn)子繞組Wf兩端并聯(lián)的非線性電阻Rn，圖中T為變壓器。其滅磁的基本原理是發(fā)電機(jī)內(nèi)部事故時(shí)，繼電保護(hù)啟動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)FMK跳閘，滅磁開(kāi)關(guān)FMK的弧電壓上升，使轉(zhuǎn)子電流迅速下降、造成轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的迅速上升，以致電壓超過(guò)非線性電阻的擊穿電壓。其優(yōu)點(diǎn)是滅磁速度快，其缺點(diǎn)是要求使用具有特殊弧觸頭的滅磁開(kāi)關(guān)，這種滅磁開(kāi)關(guān)制造工藝復(fù)雜，成本較高，特別是需求量很少，無(wú)法形成批量，因而產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性受到影響。
交流滅磁電路如圖2所示，其可控硅整流橋SCR的電源側(cè)串聯(lián)交流開(kāi)關(guān)C.B，其工作原理是利用電源側(cè)的交流開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)建立非線性電阻擊穿所需要的電壓，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子能量向非線性電阻轉(zhuǎn)移，依靠交流側(cè)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)電流的轉(zhuǎn)移。它的缺點(diǎn)是如果交流電壓消失之后進(jìn)行滅磁就會(huì)失敗。圖中其余標(biāo)號(hào)同圖1。
跨接器滅磁電路如圖3所示，它用通用直流斷路器D.B代替滅磁開(kāi)關(guān)，用可控硅Th開(kāi)通向滅磁電阻R放電來(lái)吸收轉(zhuǎn)子繞組的能量(由于通用直流斷路器D.B沒(méi)有輔助的弧觸頭，不能建立足以使非線性電阻R擊穿的高電壓)。它解決了大容量滅磁開(kāi)關(guān)制造困難、價(jià)格高的問(wèn)題，但在相同的條件之下它的滅磁時(shí)間要稍長(zhǎng)一些。圖中其余標(biāo)號(hào)同圖1。
可關(guān)斷組件輔助滅磁電路如圖4所示，用可關(guān)斷的可控硅組件SCRk(2001.NO.1《大電機(jī)技術(shù)》“水輪發(fā)電機(jī)的冗余滅磁保護(hù)”，許成金，中科院等離子體物理研究所)與滅磁開(kāi)關(guān)FMK串聯(lián)，從而解決中型機(jī)組中小勵(lì)磁電流不能可靠地把能量轉(zhuǎn)移到非線性電阻上以及操作機(jī)構(gòu)失靈(開(kāi)關(guān)速度不穩(wěn)定)、造成滅磁開(kāi)關(guān)燒毀或滅磁失敗的問(wèn)題。它的主要缺點(diǎn)是可控硅本身無(wú)自關(guān)斷的能力，需用儲(chǔ)能和諧振及用另一可控硅來(lái)關(guān)斷，其可靠性不高；另外可控硅組件串聯(lián)在勵(lì)磁主回路上，發(fā)熱嚴(yán)重，必須有良好的散熱條件，同時(shí)也影響整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性。圖中其余標(biāo)號(hào)同圖1。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服上述滅磁電路的缺點(diǎn)，提供一種適用于大型機(jī)組的可靠性高、滅磁速度快的發(fā)電機(jī)可控續(xù)流式滅磁電路。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下一種發(fā)電機(jī)可控續(xù)流式滅磁電路，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與電源、可控硅整流橋所構(gòu)成的回路中，具有與轉(zhuǎn)子繞組兩端并聯(lián)的非線性電阻，其特征是還具有由開(kāi)關(guān)元件和續(xù)流元件組成的可關(guān)斷續(xù)流組件，可關(guān)斷續(xù)流組件按電壓反方向與非線性電阻、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組并聯(lián)，由此構(gòu)成勵(lì)磁回路。
本實(shí)用新型的有益效果如下利用并聯(lián)于非線性電阻和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的可關(guān)斷續(xù)流組件作為可控續(xù)流組件，對(duì)其進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)快速滅磁。滅磁過(guò)程是第一步把發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的電流從主勵(lì)磁整流橋轉(zhuǎn)移到可關(guān)斷續(xù)流組件，第二步關(guān)斷續(xù)流，也就是關(guān)斷發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的電流以產(chǎn)生過(guò)電壓，擊穿非線性電阻，迫使轉(zhuǎn)子繞組的能量迅速向非線性電阻轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的快速滅磁。因此，本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)可控續(xù)流式滅磁電路克服了交流滅磁電路和跨接器滅磁電路的缺點(diǎn)，并且極大地提高了交流滅磁的可靠性、加快了滅磁速度，適用于對(duì)大型發(fā)電機(jī)組的滅磁保護(hù)，尤其適用于對(duì)可靠性要求極高的巨型發(fā)電機(jī)組的滅磁保護(hù)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電機(jī)非線性滅磁電路電原理示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電機(jī)交流滅磁電路電原理示意圖。
圖3為現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電機(jī)跨接器滅磁電路電原理示意圖。
圖4為現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電機(jī)可關(guān)斷的可控硅組件輔助滅磁電路電原理示意圖。
圖5為本實(shí)用新型可控續(xù)流滅磁電路電原理示意圖。
圖6為圖5中可關(guān)斷續(xù)流組件實(shí)施例1電路示意圖。
圖7為圖5中可關(guān)斷續(xù)流組件實(shí)施例2電路示意圖。
圖8為本實(shí)用新型電路仿真驗(yàn)證直流側(cè)電流、電壓波形圖。
圖9為本實(shí)用新型電路仿真驗(yàn)證可關(guān)斷續(xù)流組件和非線性電阻的電流波形圖。
圖10為本實(shí)用新型電路仿真驗(yàn)證整流橋交流側(cè)電壓波形圖。
圖11為本實(shí)用新型電路仿真驗(yàn)證整流橋交流側(cè)電壓波形局部放大圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖并結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是本實(shí)用新型不限于所給出的例子。
如圖5所示，本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)可控續(xù)流式滅磁電路，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組Wf與電源Uac、可控硅整流橋SCR所構(gòu)成的回路中，具有與轉(zhuǎn)子繞組兩端并聯(lián)的非線性電阻Rn，還具有由開(kāi)關(guān)元件和續(xù)流元件組成的可關(guān)斷續(xù)流組件KXL，可關(guān)斷續(xù)流組件按電壓反方向與非線性電阻Rn、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組Wf并聯(lián)，由此構(gòu)成勵(lì)磁回路。圖中T為變壓器。
在如圖6所示的實(shí)施例1中，組成可關(guān)斷續(xù)流組件KXL的開(kāi)關(guān)元件為通用直流斷路器D.B，續(xù)流元件為續(xù)流二極管D，通用直流斷路器D.B與反向電壓的續(xù)流二極管D串聯(lián)。該組件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，具有較高的性能價(jià)格比。
在如圖7所示的實(shí)施例2中，組成可關(guān)斷續(xù)流組件KXL的開(kāi)關(guān)元件為電子開(kāi)關(guān)元件D3及其反向電壓保護(hù)的二極管D2，續(xù)流元件為續(xù)流二極管D1，反向電壓的電子開(kāi)關(guān)元件D3與反向電壓的續(xù)流二極管D1串聯(lián)(圖中器件的緩沖電路未示出)。電子開(kāi)關(guān)元件D3可以是集成門(mén)極換向晶閘管IGCT或者門(mén)極關(guān)斷晶閘管GTO?？申P(guān)斷續(xù)流組件KXL是反向并接在勵(lì)磁回路中的，它在正常運(yùn)行時(shí)承受反向電壓，續(xù)流二極管D1是承受這個(gè)反向電壓的主要器件，二極管D2是一只高速二極管，它反并聯(lián)于電子開(kāi)關(guān)元件D3(IGCT或GTO)上，用以防止反向的瞬變電壓對(duì)開(kāi)關(guān)器件的損害。該組件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較高的穩(wěn)定性。
本實(shí)用新型滅磁電路經(jīng)過(guò)仿真的驗(yàn)證。驗(yàn)證的設(shè)定條件為1)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的電感為1.0H，電阻為0.1Ω；
2)非線性電阻的擊穿電壓為3000V；3)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始電流為8000A；4)勵(lì)磁整流橋的陽(yáng)極線電壓為800V，整流橋的控制角為30°；5)可關(guān)斷續(xù)流組件采用例2組件，D3為IGCT，D2為高速二極管，D1為二極管。
6)仿真過(guò)程為0.03秒時(shí)整流橋陽(yáng)極電壓從800伏突降至3.2伏，0.05秒進(jìn)行滅磁、封鎖整流橋的觸發(fā)脈沖，同時(shí)開(kāi)通可關(guān)斷續(xù)流組件，0.11秒時(shí)關(guān)斷可控續(xù)流組件。
仿真驗(yàn)證的波形如圖8、圖9、圖10、圖11所示。滅磁過(guò)程在2.6秒時(shí)結(jié)束。
權(quán)利要求1.發(fā)電機(jī)可控續(xù)流式滅磁電路，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與電源、可控硅整流橋所構(gòu)成的回路中，具有與轉(zhuǎn)子繞組兩端并聯(lián)的非線性電阻，其特征是還具有由開(kāi)關(guān)元件和續(xù)流元件組成的可關(guān)斷續(xù)流組件，可關(guān)斷續(xù)流組件按電壓反方向與非線性電阻、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組并聯(lián)，由此構(gòu)成勵(lì)磁回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)可控續(xù)流式滅磁電路，其特征是組成可關(guān)斷續(xù)流組件的開(kāi)關(guān)元件為通用直流斷路器，續(xù)流元件為續(xù)流二極管，通用直流斷路器與反向電壓的續(xù)流二極管串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)可控續(xù)流式滅磁電路，其特征是組成可關(guān)斷續(xù)流組件的開(kāi)關(guān)元件為電子開(kāi)關(guān)元件及其反向電壓保護(hù)的二極管，續(xù)流元件為續(xù)流二極管，反向電壓的電子開(kāi)關(guān)元件與反向電壓的續(xù)流二極管串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)電機(jī)可控續(xù)流式滅磁電路，其特征是所述的電子開(kāi)關(guān)元件是集成門(mén)極換向晶閘管或者門(mén)極關(guān)斷晶閘管。
專利摘要發(fā)電機(jī)可控續(xù)流式滅磁電路，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與電源、可控硅整流橋所構(gòu)成的回路中，具有與轉(zhuǎn)子繞組兩端并聯(lián)的非線性電阻，還具有由開(kāi)關(guān)元件和續(xù)流元件組成的可關(guān)斷續(xù)流組件，可關(guān)斷續(xù)流組件按電壓反方向與非線性電阻、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組并聯(lián)，由此構(gòu)成勵(lì)磁回路。利用并聯(lián)于非線性電阻和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的可關(guān)斷續(xù)流組件作為可控續(xù)流組件，對(duì)其進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)快速滅磁，克服了交流滅磁電路和跨接器滅磁電路的缺點(diǎn)，具有的可靠性高、滅磁速度快的特點(diǎn)，適用于大型發(fā)電機(jī)組的滅磁保護(hù)。
文檔編號(hào)H02H7/06GK2741249SQ20042002703
公開(kāi)日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者曾繼倫, 王彤, 劉國(guó)華 申請(qǐng)人:國(guó)電自動(dòng)化研究院, 南京南瑞集團(tuán)公司