[发明专利]基于变流器的自并励励磁系统

说明书

技术领域

本发明属于发电机励磁技术领域，具体涉及一种基于变流器的自并励励磁系统，特别是一种基于三单相H桥变流器的自并励励磁系统。

背景技术

随着电力系统大规模并网，电力系统对励磁控制的可靠性和动态性能要求越来越高，同步发电机自并励励磁系统以其独特的优点成为国内外励磁控制的主要方式。现代电力系统要求同步发电机励磁系统能抑制0.1Hz~3Hz低频/超低频振荡，然而常规自并励励磁系统已很难抑制0.1Hz~3Hz的宽范围低频振荡。当电力系统发生低频/超低频振荡时，同步发电机机端电压也将随之大幅度低频/超低频振荡，机端电压有可能较长时间持续在较低水平。在振荡期间，如果系统发生短路故障或需要增补无功，则要求自并励励磁系统强行励磁或加大励磁。一旦出现励磁能力不足，系统事故必将扩大化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可有效抑制电力系统低频/超低频振荡，提高电力系统稳定性的基于变流器的自并励励磁系统。本发明适用于高电压、大功率的应用场合。

本发明的技术方案是：本发明的基于变流器的自并励励磁系统，包括三单相H桥型变流器、隔离级、励磁线圈，所述的三单相H桥型变流器包括三个单相变流器，三单相H桥型变流器 的输入端ABC直接与同步发电机机端连接，三单相H桥型变流器 的输出端与隔离级的输入端相连，隔离级的另一个端口与励磁线圈连接。

上述三单相H桥型变流器 的交流侧直接与同步发电机机端连接，三单相H桥型变流器 的直流端与隔离级的高压方端口连接，隔离级的低压方端口连接励磁线圈。

上述三单相H桥型变流器的每一相由M个全桥功率变换模块串联构成，每个全桥功率变化模块的输出端与电容器并联。

上述隔离级由高频调制部分、中间部分和高频还原部分组成；隔离级靠高压方侧为高频调制部分，每相由M个H桥功率变换模块组成，靠高压方侧的端线分别与单相H桥型变流器相连，靠中频变压器侧的端线分别与中频变压器高压方的M个绕组连接；隔离级靠低压方侧为高频还原部分，每相由N个H桥功率变换模块组成，每个功率变换模块直流侧的两个端线依次并联构成直流端口，靠中频变压器器侧的两个端线分别与三个中频变压器低压方的N个绕组依次相连。

上述隔离级由高频调制部分、中间部分和高频还原部分组成,隔离级靠高压方侧为高频调制部分，每相由M个全桥功率变换模块组成；隔离级靠低压方侧为高频还原部分，每相由N个全桥功率变换模块组成；隔离级中间部分由三个中频变压器构成，每个中频变压器的高压方由M个绕组构成，低压方由N个绕组构成；组成高频调制部分的每相功率变换模块靠高压方侧的端线分别与单相H桥型变流器相连，靠中频变压器侧的端线分别与中频变压器高压方的M个绕组连接；组成高频还原部分的每相功率变换模块直流侧的两个端线依次并联构成直流端口，靠中频变压器侧端线分别与中频变压器低压方的N个绕组连接。

上述隔离级由高频调制部分、中间部分和高频还原部分组成；隔离级靠高压方侧为高频调制部分，每相由M个全桥功率变换模块组成；隔离级靠低压方侧为高频还原部分，每相由M个全桥功率变换模块组成；隔离级中间部分每相均由M个中频变压器组成，每个中频变压器的高压方和低压方均由一个绕组构成；组成高频调制部分的每相功率变换模块靠高压方侧的端线分别与单相H桥型变流器相连，靠中频变压器侧的端线分别与中频变压器高压方的一个绕组连接；组成高频还原部分的每相功率变换模块直流侧的两个端线依次并联构成直流端口，靠中频变压器侧端线分别与中频变压器低压方的一个绕组连接。

上述隔离级由高频调制部分、中间部分和高频还原部分组成；隔离级靠高压方侧为高频调制部分，每相由M个全桥功率变换模块组成；隔离级靠低压方侧为高频还原部分，由N个全桥功率变换模块组成；隔离级中间部分由一个中频变压器构成，每个中频变压器的高压方由P（P=3M）个绕组构成，低压方由N个绕组构成；每相组成高频调制部分的每个功率变换模块靠高压方侧的端线分别与单相H桥型变流器相连，靠中频变压器侧的端线分别与中频变压器高压方的M个绕组连接；组成高频还原部分的每个功率变换模块直流侧的两个端线依次并联构成直流端口，靠中频变压器侧端线分别与中频变压器低压方的N个绕组连接。

本发明具有以下技术效果：

(1)   本发明三单相H桥型变流器的直流侧电容电压易于稳定控制，可以提高励磁系统的稳定性。

(2)   本发明采用多模块级联多电平技术和载波移相技术，可以在较低开关频率下，仍然保证此自并励励磁系统具有良好的输入输出特性。