[发明专利]发电机强励电流互感器的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机强励电流互感器的确定方法。

背景技术

发电机的励磁系统一般要具有强励功能，也就是当发电机外部的电力系统发生故障或其它原因使系统电压下降时，励磁系统对发电机进行强行励磁以提高发电机输出电压，保持系统的稳定性。尤其在船舶及海洋钻井平台等领域，发电机励磁系统的强励功能成为一个必须考核的性能指标。CCS、ABS、GL等各大船级社规范对强励功能的要求基本相同，即当发电机三相输出端发生稳态短路时，其励磁系统能够保证发电机输出至少三倍的额定电流，并维持2秒。目前国内外数字式无刷同步发电机强励功能的实现常见的有以下三种形式： a．三次谐波绕组+数字式自动电压调节器b．永磁副励磁机+数字式自动电压调节器c．强励电流互感器+数字式自动电压调节器。前两种形式，强励功能通过调节都容易满足要求。第三种形式，在强励功能检测试验时发现：强励输出的短路电流难以控制，不是很小，就是很大，通过调节强励电流互感器的匝数，很难使短路电流稳定到3-6倍额定值附近；上述问题为强励电流互感器设计不合理。

发明内容

本发明提供了一种发电机强励电流互感器的确定方法，解决了强励电流互感器设计不合理的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种发电机强励电流互感器的确定方法，包括以下步骤：

第一步、根据发电机的额定电流IN和短路励磁电流Iffk，计算每个强励电流互感器的容量S；

第二步、根据计算出的强励电流互感器的容量，按照《互感器设计》中的算法，初算电流互感器的铁芯尺寸及二次侧绕组匝数。按照初算互感器的铁芯尺寸及绕组匝数，在Ansoft中建强励电流互感器模型；第三步、按照所选整流桥规格及励磁机定子绕组的电阻和电抗，在Ansoft中建强励回路模型；

第四步、将强励电流互感器模型与强励回路模型联合；

第五步、通过仿真计算，得出主机短路电枢电流，由0-6倍额定电流变化时，励磁机定子绕组中的电流Iff的响应曲线；

第六步、将励磁机定子绕组中的电流Iff的响应曲线与发电机短路特性曲线绘制在同一坐标中，两条曲线的交点在3-6倍额定电流时，即可满足强励要求，

第七步、将发电机短路特性曲线延长后，两条曲线的交点约在5900A左右，满足强励要求。若两条曲线的交点不在3-6倍额定电流时，需调整电流互感器的铁芯尺寸及二次绕组匝数，再重新建模进行仿真计算，直至满足要求为止。

本发明提出了一种发电机强励电流互感器的设计方法，并通过Ansoft仿真软件，精准的设计出发电机强励电流互感器，使发电机短路电流精确控制在额定电流的3-6倍内。

附图说明

图1是0-6倍额定电流变化时，励磁机定子绕组中的电流Iff的响应曲线，即IK－Iff曲线

图2是在同一坐标中绘制的励磁机定子绕组中的电流Iff的响应曲线与发电机短路特性曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种发电机强励电流互感器的确定方法，包括以下步骤：

第一步、根据发电机的额定电流IN和短路励磁电流Iffk，计算每个强励电流互感器的容量S；

例：TFJ6 635-4发电机的额定电流IN为1621A，短路励磁电流Iffk为3.06A，励磁机定子电阻R为12.5Ω。按照3.5IN的短路电流计算每个强励电流互感器的容量S，则有：

；

其中：K为经验系数，一般取1.2；

第二步、根据计算出的强励电流互感器的容量，按照《互感器设计》中的算法，初算电流互感器的铁芯尺寸及二次侧绕组匝数。按照初算互感器的铁芯尺寸及绕组匝数，在Ansoft中建强励电流互感器模型；第三步、按照所选整流桥规格及励磁机定子绕组的电阻和电抗，在Ansoft中建强励回路模型；

第四步、将强励电流互感器模型与强励回路模型联合；

第五步、通过仿真计算，得出主机短路电枢电流，由0-6倍额定电流变化时，励磁机定子绕组中的电流Iff的响应曲线；

第六步、将励磁机定子绕组中的电流Iff的响应曲线与发电机短路特性曲线绘制在同一坐标中，两条曲线的交点在3-6倍额定电流时，即可满足强励要求，

第七步、将发电机短路特性曲线延长后，两条曲线的交点约在5900A左右，满足强励要求。若两条曲线的交点不在3-6倍额定电流时，需调整电流互感器的铁芯尺寸及二次绕组匝数，再重新建模进行仿真计算，直至满足要求为止。