同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)和電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)和電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，采用并聯(lián)的電容器組，設置在勵磁變壓器和整流器之間，所述電容器組包括第一電容組、第二電容組和第三電容組，每組電容組包括至少一個電容；所述電容器組采用星型接法或三角形接法連接所述勵磁變壓器和整流器。通過采用并聯(lián)的電容器組，由于電容器兩端的電壓是不能突變的，電流經(jīng)發(fā)電機發(fā)出后，經(jīng)勵磁變壓器、并聯(lián)的電容器組和整流器，在可控硅換相時，減緩了由于換相短路導致勵磁變壓器側(cè)的單位電流，從而使勵磁變壓器高壓側(cè)的電流變化趨少，使電機端電壓產(chǎn)生的電壓尖峰與缺口波形等畸變減緩，甚至消除。并且，電容器的成本低。
【專利說明】
同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)和電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及發(fā)電機技術領域，特別是涉及一種同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)和同步發(fā) 電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置。
【背景技術】
[0002] 在發(fā)電機空載或孤網(wǎng)輕載運行時，若發(fā)電機端電壓出現(xiàn)缺口與尖峰，則會對電器 設備產(chǎn)生嚴重的危害，同時也對電網(wǎng)產(chǎn)生一定的污染。隨著用戶對用電質(zhì)量提高，需減少或 消除發(fā)電機端的缺口與尖峰波形。
[0003] 如圖1的勵磁整流裝置接線原理圖和圖2至圖4的換相原理圖可以看出，勵磁變壓 器低壓側(cè)在換相瞬間存在兩相短路，其短路電流為：
[0004]
[0005] 其中，E為交流線電壓有效值，Χγ為由交流至整流橋交流輸入端之間的每相換相電 抗，ω為交流系統(tǒng)在換流器交流側(cè)兩相短路時，短路電流的強制分量幅值。
[0006] 因此，要解決發(fā)電機端電壓尖峰與缺口增加勵磁變壓器的，需要增大勵磁變壓器 的短路阻抗，但這種方法的成本很高，且使勵磁變的體積很大和勵磁變壓器低壓側(cè)電感量 增大，從而導致勵磁變壓器溫升很高，整個反饋系統(tǒng)的時間常數(shù)增大，同時存在大量的高次 諧波通過對電磁藕合也會進入勵磁高壓側(cè)。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 基于此，有必要提供成本低且能消除同步發(fā)電機空載或輕載端的電壓尖峰與缺口 波形的裝置和同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。
[0008] -種同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，采用并聯(lián)的電容器組，設置 在勵磁變壓器和整流器之間，所述電容器組包括第一電容組、第二電容組和第三電容組，每 組電容組包括至少一個電容;所述電容器組采用星型接法或三角形接法連接所述勵磁變壓 器和整流器。
[0009] 在其中一種實施方式中，所述電容器組采用三角接法連接所述勵磁變壓器和整流 器，所述第一電容組的一端與同步發(fā)電機的勵磁變壓器的Α相連接，其另一端與所述整流器 的B相連接;所述第二電容組的一端與所述勵磁變壓器的B相連接，其另一端與所述整流器 的C相連接;所述第三電容組的一端與所述勵磁變壓器的C相連接，其另一端與所述整流器 的A相連接。
[0010] 在其中一種實施方式中，所述電容器組采用星形接法連接所述勵磁變壓器和整流 器，所述第一電容組的一端與同步發(fā)電機的勵磁變壓器的A相連接，所述第二電容組的一端 與所述勵磁變壓器的B相連接，所述第三電容組的一端與所述勵磁變壓器的C相連接;所述 第一電容組的另一端、所述第二電容組的另一端和所述第三電容組的另一端連接。
[0011] 在其中一種實施方式中，所述第一電容組、第二電容組和第三電容組的電容數(shù)量 與所述電容的容量和電容器組的容量有關：
[0012] n = 3Qi/Q；
[0013] 其中，Qi為所述電容的容量;Q為并聯(lián)的電容器組的容量。
[0014]在其中一種實施方式中，所述第一電容組、第二電容組和第三電容組的電容數(shù)量 相同。
[0015] 在其中一種實施方式中，所述第一電容組、第二電容組和第三電容組分別具有三 個電容。
[0016] -種同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)，包括發(fā)電機、勵磁變壓器、整流器和上述的同步發(fā)電機 電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，所述勵磁變壓器連接在所述發(fā)電機的出口端;所述同 步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置設置在所述勵磁變壓器和整流器之間。
[0017] 通過采用并聯(lián)的電容器組，由于電容器兩端的電壓是不能突變的，電流經(jīng)發(fā)電機 發(fā)出后，經(jīng)勵磁變壓器、并聯(lián)的電容器組和整流器，在可控硅換相時，減緩了由于換相短路 導致勵磁變壓器側(cè)的單位電流，從而使勵磁變壓器高壓側(cè)的電流變化趨少，使電機端電壓 產(chǎn)生的電壓尖峰與缺口波形等畸變減緩，甚至消除。并且，電容器的成本低。
【附圖說明】
[0018] 圖1為勵磁整流裝置的接線原理圖；
[0019] 圖2為勵磁整流裝置換相前電流示意圖；
[0020] 圖3為勵磁整流裝置換相前中流示意圖；
[0021 ]圖4為勵磁整流裝置換相前后流示意圖；
[0022]圖5為實施例1的采用三角形接法的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝 置的電路原理圖；
[0023]圖6為發(fā)電機采用圖5所示的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置的電 路連接示意圖；
[0024] 圖7為采用星形接法的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置的電流錄波 圖；
[0025] 圖8為采用三角形接法的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置的電流錄 波圖；
[0026] 圖9為發(fā)電機原始端電壓錄波圖；
[0027] 圖10為采用同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置后的電壓錄波圖；
[0028] 圖11為實施例2采用星形接法的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置的 電路原理圖。
【具體實施方式】
[0029] 實施例1
[0030] 如圖5、圖6、圖7、圖8和圖11所示，同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置， 采用并聯(lián)的電容器組，設置在勵磁變壓器和整流器之間，具體的設置在勵磁變壓器的輸出 端，所述電容器組包括第一電容組CA、第二電容組CB和第三電容組CC，每組電容組包括至少 一個電容;所述電容器組采用星型接法或三角形接法連接所述勵磁變壓器和整流器。
[0031]通過采用并聯(lián)的電容器組，由于電容器兩端的電壓是不能突變的，電流經(jīng)發(fā)電機 發(fā)出后，經(jīng)勵磁變壓器、并聯(lián)的電容器組和整流器，在可控硅換相時，減緩了由于換相短路 導致勵磁變壓器側(cè)的單位電流，從而使勵磁變壓器高壓側(cè)的電流變化趨少，使電機端電壓 產(chǎn)生的電壓尖峰與缺口波形等畸變減緩，甚至消除。并且，電容器的成本低。
[0032]如圖5和圖6所示所示電容器組采用三角形接連接勵磁變壓器和整流器。具體的， 所述第一電容組CA的一端與同步發(fā)電機的勵磁變壓器UR的A相連接，其另一端與所述整流 器T的B相連接;所述第二電容組CB的一端與所述勵磁變壓器UR的B相連接，其另一端與所述 整流器T的C相連接;所述第三電容組的一端與所述勵磁變壓器UR的C相連接;其另一端與所 述整流器T的A相連接。
[0033]采用三角形接法，將電容器組連接勵磁變壓器和整流器，該方式接線簡單，每一電 容器的運行電壓與其它兩個電容器的狀態(tài)有關。
[0034]在具體的實施方式中，第一電容組、第二電容組和第三電容組的電容數(shù)量相同。
[0035] 在具體的實施方式中，第一電容組、第二電容組和第三電容組的電容數(shù)量與電容 的容量和電容器組的容量有關，具體為：
[0036] n = 3Qi/Q；
[0037] 其中，〇:為電容的容量;Q為電容器組的容量。
[0038] 以三角形接法為例，具體的，根據(jù)以下公式計算并聯(lián)的電容器組的容量Q:
[0039]
[0040]
[0041 ] C = Q/0.314XUXU
[0042] 其中，Q為并聯(lián)的電容器組的容量、U為勵磁變壓器的輸出電壓，I為并聯(lián)的電容器 組的電流。
[0043] 若變壓器低壓側(cè)電壓過高，可相對的增加電容的數(shù)量。
[0044] 在具體的實施方式中，第一電電容組、第二電容組和第三電容組的電容數(shù)量相同， 都為3個，每一組的3個電容依次串聯(lián)。
[0045] 本實施新型的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，采用的并聯(lián)電容器 組，并聯(lián)的電容器組的每個支路采用n+C的結構，一方面，能夠降低每個電容的兩端電壓，從 而大大降低電容的溫升另一方面，每個支路的電流在同等等效法拉容量情況下，電流是不 變的，因此，每個電容的有效使用容量只有η分之一，大大降低了電容的溫升，大大提高了電 容的使用壽命。
[0046] 當系統(tǒng)遭遇瞬時雷擊或瞬時干擾時，由于電容兩端阻礙其電壓的突變，固對整個 系統(tǒng)的穩(wěn)定，提供了很好的保障作用。并且勵磁變低壓側(cè)由于是整流橋非線性負載，會產(chǎn)生 高次諧波，對電容有破壞作用，而每支路采用n+C的結構，大大降低了諧波對每個電容的危 害。
[0047] 對比如圖9和圖10所示，使用本實用新型的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的 消除裝置后，發(fā)電機端電壓的波形的尖峰與缺口被削除，端電壓的質(zhì)量得到了改善。
[0048] 實施例2
[0049] 如圖11所示，本實施方式的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，電容 器組采用星型接法連接在勵磁變壓器和整流器之間，具體的，所述第一電容組的一端與同 步發(fā)電機的勵磁變壓器的A相連接，所述第二電容組的一端與所述勵磁變壓器的B相連接， 所述第三電容組的一端與所述勵磁變壓器的C相連接;所述第一電容組的另一端、所述第二 電容組的另一端和所述第三電容組的另一端連接。其它結構與實施例1相同，在此不再贅 述。
[0050] 實施例3
[0051] 本實用新型還提供一種同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)，如圖6所示，包括發(fā)電機、勵磁變壓 器、整流器和上述的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，勵磁變壓器連接在所 述發(fā)電機的出口端;所述同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置設置在所述勵磁變 壓器和整流器之間。
[0052] 具體的，同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置采用并聯(lián)的電容器組，電 容器組包括第一電容組、第二電容組和第三電容組，每組電容組包括至少一個電容;所述電 容器組采用星型接法或三角形接法連接所述勵磁變壓器和整流器。
[0053] 通過采用并聯(lián)的電容器組，由于電容器兩端的電壓是不能突變的，電流經(jīng)發(fā)電機 發(fā)出后，經(jīng)勵磁變壓器、并聯(lián)的電容器組和整流器，在可控硅換相時，減緩了由于換相短路 導致勵磁變壓器側(cè)的單位電流，從而使勵磁變壓器高壓側(cè)的電流變化趨少，使電機端電壓 產(chǎn)生的電壓尖峰與缺口波形等畸變減緩，甚至消除，因此，該同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)能夠提供 穩(wěn)定的電壓。
[0054] 以上實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例 中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛 盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0055] 以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于 本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1. 同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，其特征在于，采用并聯(lián)的電容器組， 設置在勵磁變壓器和整流器之間，所述電容器組包括第一電容組、第二電容組和第三電容 組，每組電容組包括至少一個電容;所述電容器組采用星型接法或三角形接法連接所述勵 磁變壓器和整流器。2. 根據(jù)權利要求1所述的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，其特征在于， 所述電容器組采用三角接法連接所述勵磁變壓器和整流器，所述第一電容組的一端與同步 發(fā)電機的勵磁變壓器的A相連接，其另一端與所述整流器的B相連接;所述第二電容組的一 端與所述勵磁變壓器的B相連接，其另一端與所述整流器的C相連接;所述第三電容組的一 端與所述勵磁變壓器的C相連接，其另一端與所述整流器的A相連接。3. 根據(jù)權利要求1所述的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，其特征在于， 所述電容器組采用星形接法連接所述勵磁變壓器和整流器，所述第一電容組的一端與同步 發(fā)電機的勵磁變壓器的A相連接，所述第二電容組的一端與所述勵磁變壓器的B相連接，所 述第三電容組的一端與所述勵磁變壓器的 C相連接;所述第一電容組的另一端、所述第二電 容組的另一端和所述第三電容組的另一端連接。4. 根據(jù)權利要求1所述的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，其特征在于， 所述第一電容組、第二電容組和第三電容組的電容數(shù)量與所述電容的容量和電容器組的容 量有關： n = 3Qi/Q； 其中，Qi為所述電容的容量;Q為并聯(lián)的電容器組的容量。5. 根據(jù)權利要求1所述的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，其特征在于， 所述第一電容組、第二電容組和第三電容組的電容數(shù)量相同。6. 根據(jù)權利要求1所述的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，其特征在于， 所述第一電容組、第二電容組和第三電容組分別具有三個電容。7. -種同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)，包括發(fā)電機、勵磁變壓器、整流器和權利要求1至6任一項 所述的同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置，所述勵磁變壓器連接在所述發(fā)電機 的出口端;所述同步發(fā)電機電壓的尖峰與缺口波形的消除裝置設置在所述勵磁變壓器和整 流器之間。
【文檔編號】H02P9/10GK205622561SQ201620449716
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】郭旭東, 胡清波, 張志峰, 申滔, 林時來
【申請人】華自科技股份有限公司