[实用新型]电子式可控(相)复励励磁调节器

说明书

本实用新型是一种控制同步发电机（调相机）的励磁调节器，属于电力系统自动化技术领域。

现有采用（相）复励电流源的励磁调节器，都是电磁式可控（相）复励调节器，其缺点是使用磁放大器、电抗器等电磁元件较多。电磁元件结构复杂，抽头多，性能不稳定，调试不便，同时工作速度比较慢。这种调节器大多是有采用三相电源，故在有些短路条件下不能提供足够的强励电流，又需加装继电强励装置，回路也没有可靠的备用措施。现有的以机端电压源为励磁功率源的电子式励磁调节器，都采用可控硅为功率控制元件，需要多组（3或6组）同步触发电路，线路比较复杂，又由于要保证在机端电压下降的情况下，仍然能提供足够的强励，所以励磁功率回路各元件的裕度较大，增加了装置的体积和成本。

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种在系统各种故障下均可提供足够的强励功率，功率控制简单、成本低廉的电子式可控（相）复励励磁调节器。

本实用新型由电压测量与整定器（B₃）、综合放大器（B₅）、脉宽控制器（B₆）和可控（相）复励电路组成，它们与励磁机（或无励磁机）、发电机的电压互感器PT和电流互感器CT构成闭环励磁自动控制系统。可控（相）复励电路由发电机的PT和CT、限流容抗（C_A、C_B、C_C）、相复励变压器（KXB）、桥式整流器（SQL）及并联电力晶体管斩波器（T₁、T₂）组成。在此电路中，由PT来的电压及CT来的电流形成了一个（相）复励电流源，并联电力晶体管斩波器及其阻容吸收回路（R、C）则构成一个动态分流电路，分流后的输出就是本调节器的输出，其输出量的大小是通过控制电力晶体管并联斩波器的占空比来实现的，晶体管的工作采用开关方式工作。作为动态分流电路的简化，晶体管也可采用静态分流的方法，即使晶体管工作于放大方式，分流将由晶体管基极电流的大小来控制，此时管耗较大，因此只适用于10000千瓦以下的较小机组上。为了提高可靠性，电压整定器采用旋转变压器，也可用自整角机。为了减少干扰，脉宽控制器的信号通过光电耦合器控制晶体管的基极。过流限制利用限制闭环工作，可以避免限制动作时的觅猎现象。

本实用新型采用三相（相）复励电路，在系统各种故障下均可提供足够的强励功率，功率控制十分简单，只用一只电力晶体管，具有电路结构简单、体积小、成本低等优点。

附图是本实用新型的电路原理示意图。

本实用新型可按附图所示的方案实现，电子式可控（相）复励电路的核心是电力晶体管并联斩波器（或静态分流电路），对应于发电机一定的电压与电流，（相）复励整流电路就给出一个恒定电流与之对应。但调节器输出的电流I_T则应根据电机要求自动调节，并且二者相等。因此需要有一个可控的分流电路。分流电路由达林顿连接的晶体管T₁和T₂（或大功率MOS管）及其电阻电容吸收回路、可控硅过压保护和不间断切换开关（KK）及接触器（J）构成。分流电路可采用静态分流与动态分流的方法。静态分流比较简单，它使电路工作在放大状态。当在T₁基极加上一定的电流I_B1后，T₂就会流过分流电流I_S＝β₁β₂I_B1，β₁和β₂分别为晶体管T₁和T₂的共发射极电流放大系数。采用这种方式工作，因T₂上有较大的功耗，故只适用于较小（例如10000千瓦以下）功率的场合。动态分流工作于开关状态，晶体管T₁的基极电流I_B1不是一个随时间t连续变化的量，而是一个有一定周期（T）和可调宽的脉冲列（如图中所示），在此脉冲列的控制下，使分流电路处于开关状态。当I_B1为正时，分流电流通过晶体管T₂；当I_B1为负时，晶体管T₁和T₂处于关态，分流电流通过并联在T₂上的阻容吸收回路对电容C充电。分流电流的大小是靠改变I_B1脉冲列的占空比来实现的。吸收回路的电阻R应略小于调节器的负载电阻，电容C应足够大，但吸收回路的时间常数最好大于 1/2 斩波周期（T），并应有足够的耐压和耐脉冲电流的能力。为了保证调节器的可靠工作，此电阻R的功率容量应足够大，其安装位置要便于散热。并联斩波器不停的通断，使其两端电压成为一列脉波冲波，这个脉冲波通过（相）复励变压器（KXB）一直传到限流容抗（C_A、C_B、C_C）上，将使通过限流容抗的电流根据斩波频率大幅度变化，进而影响电压互感器PT输出电压的波形。为了防止这种情况，（相）复励变压器的设计应加大原、次级漏抗，这可采用把原、次级分别放置在铁芯柱的上下段上，或者加原、次级之间的空隙，也可以采用附加电抗的方法实现。（相）复励变压器根据限制强励电压设定饱和值。（相）复励整流器的直流端如果出现开路，限流容抗和（相）复励变压器的电抗形成一个LC串联电路。这将在整流电路的直流端引起危险过电压，应当采取措施避免。为此切换开关（KK）应使任何切换过程中均不产生输出回路开路的现象。并联斩波器的开路与短路失效保护也是很重要的，可控硅TH及过压触发回路是作为开路失效保护用的，光电耦合器G则为TH动作后切换回路发出切换信号之用，也作为并联斩波器发生短路失效时给出切换信号之用。稳压电源（B₁、B₂）输出±15V、＋10V和－3V直流电压，无功测量电路（A₁）、过流限制与切换电路（B₄）、不平衡检测电路（B₇）均可采用常规的现有技术实现。磁场变阻器（RC）可采取通用产品。试验电阻（R_T）的功率容量根据发电机容量决定。