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发电机租赁残压起励的研究与实现


在自并励励磁系统中,发电机租赁起励方式有直流电源起励、交流电源起励及残压起励。前二者是在发电机具备升压条件后,给转子线圈注入一定的直流电流,给转子充磁,经发电机转子定子电枢反应,使发电机端产生电压而使发电机建压的过程。而残压起励是当发电机端残压达到一定值时,利用残压起励装置,在有或无外界助磁的情况下,发电机自动建压的过程。
无残压起励功能时,交流或直流起励需对转子提供一定的电流,该电流最大允许达发电机空载额定电流的10%,起励时将对电厂的直流或交流供电系统造成冲击。因起动的发电机租赁机组转子中存在剩磁,发电机空转后机端便有残压,为残压起励创造了条件,所以发电机组在起励时最好是具有残压起励功能,而辅助电源起励只在发电机初次充磁及机端残压不足以进行残压起励时才投入。残压起励具有良好的应用前景。
2残压起励原理2.1开关控制二极管整流型残压起励开关控制二极管整流型残压起励其工作原理简单,只需在发电机租赁起励时将K1(见)投入,K1由自动起励控制机构投入、切除。切除条件可用机端电压(如30%机端电压)或起励时限(如5s)的共同作用。
发电机租赁残压起励的研究与实现
二极管整流型残压起励虽原理简单,但实现起来存在以下不足:需另增加主回路控制器件,如二极管整流桥V1及接触器Q1、Q2.随着机组容量的增加,起励电流变大,主回路二极管及接触器的规格随着增大,需另考虑设备的安装位置,增加了设备的成本。
由于增加了残压起励回路(V1、Q1、Q2)及控制回路,降低了整个励磁装置的可靠性,所以二极管整流型残压起励逐渐被晶闸管控制型的残压起励所替代。
2.2晶闸管控制型残压起励晶闸管控制型残压起励的主回路原理图如中虚线部分所示。它实际上就是发电机的自并励励磁的主回路,不需另外增加一次设备。与二极管整流型残压起励比,具有接线简单、节省成本的特点,在自并励励磁系统中得到越来越广泛的应用。
其原理可描述如下:发电机租赁具备起励条件后,空转至接近额定转速,由于转子剩磁的存在,在机端将感应残压。当残压大于转子回路压降时给残压起励信号,即给晶闸管以连续的触发脉冲,使晶闸管导通,用残压给发电机转子供电充磁,达到残压起励的目的。当发电机电压升至残压起励退出整定值时,自动切除残压起励功能,恢复正常的励磁调节。
3残压起励的实现残压起励的一次回路,无论是二极管整流型,还是晶闸管触发型都相对简单,残压起励的实现主要是二次控制回路。二极管型的控制是简单的继电器,操作由于以上的分析原因在励磁系统中己越来越少使用。本文主要详细介绍晶闸管残压起励型的控制回路及实现中注意的问题。
典型晶闸管控制型残压起励的二次控制回路的硬件图如所示,图中仅画出一路脉冲回路原理图,其余5路脉冲控制原理与本路相同,只是正常控制时脉冲的相位不同而己。
晶闸管控制型残压起励二次回路原理图晶闸管残压起励硬件由一次回路及控制回路组-次回路如中虚线框中部分所示。二次回晶闸管残压起励硬件由一次回路及控制回路组成,一次回路如中虚线框中部分所示。二次回路如所示,正常运行时残压起励单元退出,双脉冲信号经D3进入Q1放大后输出至脉冲变压器T1的原边,再经脉冲变压器放大后输出至晶闸管V11的控制极。残压起励时,控制单元接到残压起励命令后,立即启动高频脉冲发生器产生高频脉冲,同时闭合K1使脉冲并联输入至Q1的基极,这样,在晶闸管控制极得到的将是高频脉冲列,促使晶闸管在低电压时导通,达到残压起励的目的,残压起励结束后,励磁调节器自动切除残压起励回路,恢复正常调节。
4残压起励中的若干问题及残压起励机理4.1正常的双脉冲触发回路不能用于残压起励先看看晶闸管的导通机理,可以把晶闸管看成两个晶体管互联如所示,给门极注入触发电流%,在外界负载足够小时,Ig将形成强烈的正反馈,使两管饱和导通。正反馈的过程是:个一Ia个一Icl个一Ig个晶闸管的电流放大系数随着发射极电流变化而变化,即发射极电流较小时电流放大系数小,反之则大。而发射极电流还受到外加电压及外界负载的限晶闸管工作原理图晶闸管关断的条件为使晶闸管电流低于维持电用晶闸管整流桥给发电机转子供电的原理图可简化为如(a)所示。
转子励磁原理图(b)是一个晶闸管导电回路简化图,U2是整流变副边线电压,R是转子回路电阻,L是转子电感。
只关心晶闸管导通瞬间的转子电流的动态过程,可用如下微分方程描述Vt是管压降、电刷接触及其它电压降。U2是一正弦函数,为简便起见,在60度范围内可用导通起始电压瞬时值代替,U2是励磁变副边线电压有效值,解之,得设机组频率为50Hz由(2)式知,在一个正弦周期内,由于双脉冲的脉宽很窄,通常晶闸管的一次脉冲触发若不足以使流过晶闸管的电流正向导通,故双脉冲的残压起励失败。
4.2高频脉冲残压起励机理分析从晶闸管导通机理知,晶闸管的导通是触发电流形成的,当晶闸管的导通电流达到维持电流时晶闸管导通。采用宽脉冲或频率足够高的高频脉冲触发,在晶闸管正向电压存在且足够高时可使流过晶,闸管电流达维持电流而导通。常见的几种功率变换器主电路及原理杨岳峰,1前言SRM开关磁阻电机的绕组只需要单方向电流,但应能迅速从电源接受电能,又能迅速向电源回馈能量。由于SRM功率变换器只需要给电动机提供单方向电流,故其比异步电动机PWM变频器简单、可靠。然而,SRM的工作电流、电压波形并非正弦波,而且波形受系统的运行条件及电动机设计参数的制约,很难准确预料。这就使得其主开关器件的定额计算较为复杂。
从功率变换器应与电动机结构匹配、效率高、控制方便、结构简单、成本低等基本要求出发,一个理想的功率变换器主电路结构形式应同时具备如下条件:最少数量的主开关元件;可将全部电源电压加给电动机相绕组;主开关器件的电压额定值与电动机接近;具备迅速加相绕组电流的能力;可通过主开关器件调制,有效地控制相电流;在绕组磁链减少的同时,能将能量回馈给电源。
下面扼要介绍SRM功率变换器几种常见的线路,着重比较这些不同线路中主开关器件的定额大小、元器件的数量、能量回馈的方法以及适用的场合。2电机双绕组型所示是早期使用的双绕组结构,通常主副绕组采用双线并绕的形式,以得到最大的互感系数,主绕组开关元件31断开后,主绕组的能量通过互感传到副绕组,再通过二极管续流D,。该电路主开关元件的额定工作电压为2(1+D)V,其中V是整流桥可在转子回路并联合适由
假设机组残压起励回路参数如下:串联两晶闸管压降为2.5V,其它回路压降为0.5V,转子回路电阻为1欧,转子电感为2亨,晶闸管维持电流为80mA,整流变副边线电压有效值U2为8V,则根据式(2)可计算得使晶闸管达到维持电流的最小时间t计算得t=1.9ms.在以上条件下,从触发到导通的实际时间是大于t的。同时采用的是脉冲列,其占空比为1,如果导通不能在一个脉冲的1完成,则在脉冲的0段,晶闸管尚未导通,便转入截止,直到下一个脉冲“1的到来,这时上次转子中电流并未衰减至0,这样,经过若干个脉冲周期,晶闸管将达到维持电流而导通。4.3残压起励不成采取的措施适当提高触发电压、电流,即适当减小触发回路电阻R1或改变T1匝比(见),加T1副边线圈匝数。
5实际应用及现场试验某电站使用本残压起励,机组参数为:额定功率12500kW,额定励磁电压261V,额定励磁电流460A,Td0=3.29s;高频脉冲列频率为2K,正常调节时触发脉冲采用60双脉冲,T1匝比为1:2机组启动空转至额定转速时,实际测量励磁变副边残压大于8V.在以上条件,进行两组残压起励试验如下:R1=1⑴欧时投残压起励,起励失败;将R1改为50欧时,投残压起励,起励成功。
R1=100欧不变,在发电机转子侧并联一电阻的方式,并联电阻值为134欧时投残压起励,起励不成;并联电阻改为67欧时,起励成功。
3机励磁采用R1电阻为50欧的方式投残压起励;在2 4机励磁中采用在转子侧并电阻的方式投残压起励,直流起励辅助电源可不投,取得满意效果。
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