发电机组非线性负载理论分析及应对措施

摘要

SCR可控硅(或IGBT)及变频电动机这样类型的非线性负载无疑对发电机组的设计者、标准制定者和工程师提出新挑战,全世界的发电机组制造商按照纯电阻电抗平衡的正弦波负载测试发电机组,而多数用户的实际负载却是谐波畸变的非线性负载,对于制造商和用户来说,了解非线性负载对发电机组工况的影响非常必要,分析SCR可控硅(或IGBT)及变频电动机这类典型的非线性负载及其产生的原因、影响和问题,最后提出可行的解决方案.如果采用PMG永磁发电机给AVR供电后仍然存在问题，就需要了解超瞬态电抗和最差条件下的电压降。电抗值能够很容易确定。电抗是关于容量、电压和频率的函数，并根据负载要求，根据厂商发布的数据调整。瞬态电压下降是难以精确计算的，以目前的技术能力，行业内目前还没有很好的定义方法。只有两种美国标准的方法定义电压降，即NEMA MGl和MIL-STD-705B619．2B，这曲种方法是完全相同的，都是用来测量峰值。两种方法都针对正弦波，不测量畸变波形。电压的畸变波形和瞬态特性将产生电压下降量的变化。标准的测试程序是用3次瞬态负载测量的平均值确定电压下降量。当确定电压下降量时，采用真有效值检测方法的仪器能够提高测量精度，所以发电机应采用使用3相真有效值检测的调压器。当整流电路开关通路时，整流设备的启动电路必须设计成能承受较大的输出电压下降，还取决于供电回路的阻抗，这些回路应能承受过零电压。由于存在不稳定的负载，应该在启动回路中加装一个合适的电源滤波器。整流回路还与发电机控制系统有关，如果AVR的电源隔绝于主定子绕组回路，将会获得最好的电品质，这将防止AVR控制系统中的可控硅和负载整流系统的相互影响。由主轴驱动提供恒定功率的永磁机能够作为电源，输出给合适阻抗的励磁机并保持稳定，并且采用真平均值或真有效值检测的AVR被外部负载的影响最小，从而保持发电机的电压调节能力。整个发电机组系统由电压控制、速度控制和负载控制三个不同的闭环回路组成。如果在回路之间发生相互影响和干扰就不能保证系统的稳定，而非线性负载最容易引起这样的干扰。系统稳定性最好的体现就是不能太严格的规定电压、速度和负载控制的性能，但是这样做似乎又和一些严格的行业标准相矛盾，设置更宽的范围，整个系统就能获得更稳定的效果。