勵磁控制對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響-文庫吧
2025-06-22 13:02 本頁面
【正文】 無刷勵磁系統(tǒng)方案之一 副勵磁機FL是一個永磁式中頻發(fā)電機，其永磁部分畫在旋轉(zhuǎn)部分的虛線框內(nèi)。為實現(xiàn)無刷勵磁，主勵磁機與一般的同步發(fā)電機的工作原理基本相同，只是電樞是旋轉(zhuǎn)的。其發(fā)出的三相交流電經(jīng)過二極管整流后，直接送到發(fā)電機的轉(zhuǎn)子回路作勵磁電源，因為勵磁機的電樞與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)與電刷等轉(zhuǎn)動接觸元件，這就實現(xiàn)了無刷勵磁?！ ≈鲃畲艡C的勵磁繞組JLLQ是靜止的，即主勵磁機是一個磁極靜止，電樞旋轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機。靜止的勵磁機勵磁繞組便于自動勵磁調(diào)節(jié)器實現(xiàn)對勵磁機輸出電流的控制，以維持發(fā)電機端電壓保持恒定。無刷勵磁系統(tǒng)方案之二 在方案一中，考慮到勵磁機勵磁繞組LLQ的時間常數(shù)，其響應(yīng)速度較慢。為了提高響應(yīng)速度可以采用方案二，就是將可控硅整流橋裝設(shè)旋轉(zhuǎn)部分，代替方案一旋轉(zhuǎn)部件中的二極管整流橋。方案二中由中頻副勵磁機ZPF供電給交流主勵磁機JL的直流勵磁繞組JLLQ?？煽毓璧挠|發(fā)脈沖由同軸旋轉(zhuǎn)的觸發(fā)脈沖發(fā)生器PG供給。PG也是一個由多相繞組組成的電樞，它的磁場由d、q兩個互相垂直的繞組的磁場合成，因此當d、q磁場的大小作各種不同的變化時，PG的合成磁場（相對JLLQ磁場）就在作不同角度的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的范圍為90176。這樣就使得PG的觸發(fā)脈沖與主勵磁機JL各相交流電壓之間，產(chǎn)生不同的相角變化，從而控制主勵磁機送至發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組的勵磁電流的大小，以達到維持發(fā)電機端電壓恒定的目的?！ ≡诜桨付校槐乜紤]主勵磁機勵磁繞組JLLQ時間常數(shù)的影響，所以其響應(yīng)速度比方案一快，其自動勵磁調(diào)節(jié)器的輸出與其他勵磁系統(tǒng)不同，顯得較為復(fù)雜一些，但并不難實現(xiàn)?？偟膩碚f，其優(yōu)點是：革除了滑環(huán)和碳刷等轉(zhuǎn)動接觸部分。其缺點是：在監(jiān)視與維修上有其不方便之處。由于與轉(zhuǎn)子回路直接連接的元件都是旋轉(zhuǎn)的，因而轉(zhuǎn)子回路的電壓電流都不能用普通的直流電壓表、直流電流表直接進行監(jiān)視，轉(zhuǎn)子繞組的絕緣情況也不便監(jiān)視，二極管與可控硅的運行狀況，接線是否開脫，熔絲是否熔斷等等都不便監(jiān)視。因而在運行維護上不太方便。但隨著科技的發(fā)展，監(jiān)視問題正在得到逐步解決?！ 畲艡C本身就是可靠性不高的元件，可以說它是勵磁系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)之一，因勵磁機故障而迫使發(fā)電機退出運行的事故并非鮮見，故相應(yīng)地出現(xiàn)了不用勵磁機的勵磁方案。如下圖所示：發(fā)電機的勵磁電源直接由發(fā)電機端電壓獲得，經(jīng)過控制整流后，送至發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路，作為發(fā)電機的勵磁電流，以維持發(fā)電機端電壓恒定的勵磁方式，是無勵磁機的發(fā)電機自勵系統(tǒng)。最簡單的發(fā)電機自勵系統(tǒng)是直接使用發(fā)電機的端電壓作勵磁電流的電源，由自動勵磁調(diào)節(jié)器控制勵磁電流的大小，稱為自并勵可控硅勵磁系統(tǒng)，簡稱自并勵系統(tǒng)。自并勵系統(tǒng)中，除去轉(zhuǎn)子本體極其滑環(huán)這些屬于發(fā)電機的部件外，沒有因供應(yīng)勵磁電流而采用的機械轉(zhuǎn)動或機械接觸類元件，所以又稱為全靜止式勵磁系統(tǒng)。下圖為無勵磁機發(fā)電機自并勵系統(tǒng)框圖，其中發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁電流電源由接于發(fā)電機機端的整流變壓器ZB提供，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流，可控硅元件SCR由自動勵磁調(diào)節(jié)器控制。系統(tǒng)起勵時需要令加一個起勵電源。無勵磁機發(fā)電機自并勵系統(tǒng)框圖 無勵磁機發(fā)電機自并勵系統(tǒng)的優(yōu)點是：不需要同軸勵磁機，系統(tǒng)簡單，運行可靠性高；縮短了機組的長度，減少了基建投資及有利于主機的檢修維護；由可控硅元件直接控制轉(zhuǎn)子電壓，可以獲得較快的勵磁電壓響應(yīng)速度；由發(fā)電機機端獲取勵磁能量，與同軸勵磁機勵磁系統(tǒng)相比，發(fā)電機組甩負荷時，機組的過電壓也低一些。其缺點是：發(fā)電機出口近端短路而故障切除時間較長時，缺乏足夠的強行勵磁能力，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響不如其它勵磁方式有利?！ ∮捎谝陨咸攸c，使得無勵磁機發(fā)電機自并勵系統(tǒng)在國內(nèi)外電力系統(tǒng)大型發(fā)電機組的勵磁系統(tǒng)中受到相當重視。在發(fā)電機與系統(tǒng)間由升壓變壓器的單元接線和抽水蓄能機組等勵磁系統(tǒng)中得到實際應(yīng)用。 隨著微機勵磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)用，氧化鋅非線性滅磁電阻的研制成功及大功率晶閘管及晶體管的廣泛應(yīng)用，提高了發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的可靠性，較大地改善了勵磁系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)品質(zhì)，大大提高了系統(tǒng)的技術(shù)性能指標。 在諸多勵磁系統(tǒng)中，直接勵磁機維護困難，調(diào)節(jié)器響應(yīng)時間長達1～5s，動態(tài)性能差，當空載起勵時，電壓超調(diào)量大，頻率特性差；他勵可控硅勵磁系統(tǒng)需裝設(shè)交流勵磁機，并要求廠房高度高，當其用于慢速水輪機時，交流勵磁機體質(zhì)量大、尺寸大、維修工作量大。20世紀70～80年代，發(fā)電廠開始用自復(fù)勵及自并勵的可控硅勵磁系統(tǒng)，由于它們均屬于快速勵磁系統(tǒng)，動態(tài)性能優(yōu)良，尤其是帶有微型計算機勵磁調(diào)節(jié)器的自并激靜止勵磁系統(tǒng)在發(fā)電廠中得以廣泛的應(yīng)用。自并激勵磁系統(tǒng)接線簡單、設(shè)備少、造價低、占地面積小、無轉(zhuǎn)動部件并維護簡單，是快速響應(yīng)系統(tǒng)。尤其是水電站往往遠離負荷中心的地區(qū)，為提高輸電的穩(wěn)定性，對勵磁系統(tǒng)要求能快速響應(yīng)，而自并激勵磁系統(tǒng)恰好能滿足這個要求?！ ∽詣罱涣鲃畲艡C的勵磁電源從本機出口電壓直接獲得。為了維持端電壓的恒定用可控硅整流元件。因此，自動勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整電流輸出至何處向發(fā)電機轉(zhuǎn)子送電： 方案中，自勵的交流勵磁機經(jīng)可控硅整流橋B向發(fā)電機轉(zhuǎn)子送電，自動勵磁調(diào)節(jié)器控制此可控硅的導(dǎo)通角，調(diào)整其輸出電流，以維持發(fā)電機端電壓的恒定。交流勵磁機本身則經(jīng)過令一個反饋回路，由自身的恒壓單元來保證其交流勵磁電壓的恒定。由于這種方案完全不考慮勵磁機的時間常數(shù)，因而，勵磁電壓響應(yīng)速度比較快，時間常數(shù)小，但是，對其容量要求較大?！ ≡谒麆詈妥詣罱涣鲃畲艡C系統(tǒng)中，發(fā)電機的勵磁電流全部由可控硅（或二極管）供給，而可控硅（或二極管）是靜止的故稱為靜止勵磁。在靜止勵磁系統(tǒng)中要經(jīng)過滑環(huán)才能向旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流?；h(huán)是一種轉(zhuǎn)動接觸元件。隨著發(fā)電機容量的快速增大，巨型機組的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)子電流大大增加（3000～5000安培），轉(zhuǎn)子滑環(huán)中通過如此大的電流，滑環(huán)的數(shù)量就要增加很多。為了防止機組運行當中個別滑環(huán)過熱，每個滑環(huán)必須分擔同樣大小的電流。為了提高勵磁系統(tǒng)的可靠性取消滑環(huán)這一薄弱
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