[发明专利]发电机励磁系统及其参数设计方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及发电机电压控制领域，尤其涉及一种发电机励磁系统及发电机励磁系统参数设计方法和系统。

背景技术

发电机孤网运行或者轻载运行时，发电机端电压容易出现缺口或尖峰，如附图1所示，为现有技术中某电站发电机空载时端电压的波形图，发电机端电压波形缺口或者尖峰容易对电器设备产生严重的危害，同时对电网产生污染。

随着用户用电质量要求的提高，处理发电机端电压出现尖峰或者缺口的现象显得尤为重要。经过研究发现，发电机端电压出现尖峰与缺口是由于励磁系统中的可控硅整流部份在换流时产生的一种固有现象，由于可控硅的通态电流临界上升率di/dt过大，励磁整流系统换流时的重叠角过小所导致，目前，通过增加励磁变压器的绕组电感以增加励磁变压器的短路阻抗来减少发电机端电压尖峰与缺口的问题，然而，增加励磁变压器的绕组电感会造成励磁变压器的体积很大，且励磁变压器低压侧电感量增发，导致励磁变压器温升很高，变压器励磁系统的相应响应时间增大，其次仍然大量高次谐波通过电磁耦合进入到励磁变压器的高压侧而使得端电压波形出现尖峰，因此，发电机空载或者轻载运行时发电机端电压出现尖峰或者缺口的问题已成为业内的严重困扰。

发明内容

基于此，本发明在于提供能够有效减小发电机端电压尖峰或缺口的发电机励磁系统以及该励磁系统的参数设计方法和系统。

根据本发明的一个方面，提供一种发电机励磁系统，包括用于与发电机连接的励磁变压器，所述励磁变压器包括变压器铁芯及绕制于所述变压器铁芯上的变压器绕组，还包括电抗器，所述电抗器包括与电抗器铁芯及绕制于所述电抗器铁芯上的电抗器绕组，所述变压器铁芯与所述电抗器铁芯之间设有屏蔽元件，所述电抗器的磁力线与所述励磁变压器的磁力线相互垂直。

通过上述发电机励磁系统，通过增加与励磁变压器连接的电抗器，使得电抗器的磁场与励磁变压器磁场相互隔离，且电抗器的磁力线与励磁变压器的磁力线相互垂直，可以有效地阻止高次谐波进入励磁变压器高压侧影响发电机空载或者轻载时的端电压波形。

根据本发明的另一方面，提供一种发电机励磁系统参数设计方法包括：建立发电机机组仿真模型，所述仿真模型包括与母线一侧连接的发电机定子、与所述母线另一侧连接发电机励磁系统和励磁控制单元、以及与所述发电机励磁系统和所述励磁控制单元连接的发电机转子；根据所述仿真模型获取所述发电机励磁系统的响应时间；当所述响应时间符合预设条件时，获取所述电抗器的感抗；根据所述感抗确定所述电抗器压降；根据励磁变压器额定电压、励磁变压器额定电流、预设励磁倍数、发电机的额定励磁电压以及发电机的额定励磁电流获取所述电抗器的额定电流。

根据本发明的再一方面，提供一种发电机励磁系统参数设计系统，包括仿真模块，用于建立发电机机组仿真模型，所述仿真模型包括与母线一侧连接的发电机定子、与所述母线另一侧连接的发电机励磁系统和励磁控制单元、以及与所述发电机励磁系统和所述励磁控制单元连接的发电机转子；响应时间确定模块，用于根据所述仿真模型获取所述发电机励磁系统的响应时间；感抗确定模块，用于当所述响应时间符合预设条件时，获取所述电抗器的感抗；压降确定模块，用于根据所述感抗确定所述电抗器压降；电流确定模块，用于根据励磁变压器额定电压、励磁变压器额定电流、预设励磁倍数、发电机的额定励磁电压以及发电机的额定励磁电流获取所述电抗器的额定电流。

通过上述发电机励磁系统参数设计方法和系统，首先建立发电机组仿真模型，获取励磁变压器、发电机以及励磁控制单元的已有参数作为仿真模型输入并根据其与电抗器之间的关系，分别计算获得电抗器的感抗、压降以及额定电流，以完成发电机励磁系统参数设计。通过确定发电机励磁系统参数，为最大程度的减少甚至消除发电机端电压波形尖峰或者缺口的问题提供了基础。

附图说明

图1为现有技术中发电机空载运行时发电机端电压波形图。

图2为本发明一实施例所提供的发电机机组的结构示意图。

图3为本发明一实施例所提供的发电机励磁系统参数设计方法的流程图。

图4为本发明第二实施例所提供的发电机励磁系统参数设计方法的流程图。

图5为采用本发明实施例发电机励磁系统的发电机空载运行时发电机端电压波形图。

图6为本发明另一实施例所提供的发电机励磁系统参数设计系统的示意图。

图7为本发明第二实施例所提供的发电机励磁系统参数设计系统的示意图。

具体实施方式