电流型三单相桥式变流器串联结构的自并励励磁控制系统

摘要

本发明提出了一种电流型三单相桥式变流器串联结构的自并励励磁控制系统，该系统包括励磁变压器，电流型变流器和励磁线圈；电流型变流器由基于全控开关器件的电流型三单相桥式电路串联构成；电流型变流器的交流侧分别与励磁变压器的二次绕组一一对应连接，直流侧与励磁线圈的输入端相连。本发明不仅可以通过直流励磁为系统提供正阻尼，还可调节同步发电机的机端电压为系统提供正阻尼，从而更有效地抑制电力系统低频/超低频振荡，并提高电力系统运行稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及励磁控制系统领域，尤其是涉及一种电流型三单相桥式变 流器串联结构的自并励励磁控制系统。

背景技术

电力系统的安全稳定运行与国民经济密切相关。其中，励磁控制已成 为提高电力系统稳定运行的重要手段之一，优良的励磁系统能够有效保证 电压质量，提高电力系统运行稳定性。随着电网容量和规模的发展，对励 磁控制的可靠性和动态性能要求也越来越高，同步发电机自并励系统以其 独特的优点成为国内外励磁控制的主要方式。

现代电力系统要求同步发电机励磁系统能抑制0.1Hz～3Hz低频/超低 频振荡。然而常规可控硅整流的励磁系统仅通过控制直流励磁来增强阻尼， 已很难达到抑制低端0.1Hz到高端3Hz的宽范围低频振荡的目的。当电网 发生低频/超低频振荡时，同步发电机机端电压也将随着大幅度低频/超低频 振荡，这样机端电压有可能较长时间(几秒钟)持续处在较低水平。在振 荡期间，如果系统发生短路故障或需要增补无功，则要求自并励励磁系统 强行励磁或加大励磁。一旦出现励磁能力不足，必将导致系统事故扩大化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种电流型三单相桥式变 流器串联结构的自并励励磁控制系统，该系统不仅可以通过直流励磁为系 统提供阻尼，还可调节同步发电机的机端电压为系统提供阻尼，从而有效 抑制电力系统低频/超低频振荡，提高电力系统运行稳定性。

本发明提供的一种电流型三单相桥式变流器串联结构的自并励励磁控 制系统，其特征在于，该系统包括励磁变压器，电流型变流器和励磁线圈； 电流型变流器由三个基于全控开关器件的电流型单相桥式电路串联构成； 电流型变流器的交流侧分别与励磁变压器的二次绕组一一对应连接，直流 侧与励磁线圈的输入端相连。

本发明具有以下技术效果：

(1)本发明在应用中，励磁变压器的一次绕组与同步发电机的机端连 接，二次绕组与电流型变流器的交流侧相连；电流型变流器的直流侧与励 磁线圈相连。通过控制电流型变流器的全控开关器件的工作状态，以达到 两个目的：第一，控制变流器直流侧的电流(即直流励磁电流)大小为系 统提供正阻尼；第二，控制变流器交流侧的电流经励磁变压器向同步发电 机的机端发出或吸收无功功率(即为系统提供正阻尼)。相比之下，后者直 接作用于发电机的机端，基本无延时(ms级)，所以要比前者具有快得多 的控制速度来抑制电力系统低频/超低频振荡。

(2)传统的可控硅整流励磁系统可能会出现换相失败，而本发明采用 基于全控开关器件构成的电流型变流器，在逆变时不会出现换相失败现象， 提高了系统的可靠性。

(3)本发明的变流器采用电流型三单相桥式变流器串联结构形式，具 有控制方式简单，交直流谐波相对较小，控制速度更快等特点。此外，通 过控制各单相变流器直流侧开关的开关状态，可使得各单相变流器互为备 用，从而进一步提高系统的可靠性。

(4)控制电流型变流器中的全控开关器件可以关断直流电流，故本发 明与灭磁开关协调动作，有利于非线性电阻建压，有效防止灭磁失败。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面通过借助实例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性 的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

如图1所示，本发明提供的系统包括励磁变压器1，电流型变流器2 和励磁线圈4；电流型变流器2由三个基于全控开关器件的电流型单相全控 桥式电路3串联构成，电路3则由一个单相全桥整流电路与其直流侧并联 开关电路组成；电流型变流器2的交流侧c分别与励磁变压器1的二次绕 组b一一对应连接，直流侧d与励磁线圈的输入端e相连。励磁线圈的输 出端用于建立恒定磁场，当同步发电机转子转动时在定子中产生感应电动 势，励磁变压器1的一次绕组用于与同步发电机的机端连接。全控开关器 件可为绝缘栅双极型功率管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT及可关断晶 闸管GTO等。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施 例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等 效或修改，都落入本发明保护的范围。