基于变流器的自并励励磁系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于变流器的自并励励磁系统。包括三单相H桥型变流器、隔离级、励磁线圈，所述的三单相H桥型变流器包括三个单相变流器，三单相H桥型变流器的输入端ABC直接与同步发电机机端连接，三单相H桥型变流器的输出端与隔离级的输入端相连，隔离级的另一个端口与励磁线圈连接。本发明专利技术采用结构和控制策略简单的三单相H桥型变流器，适用于高电压、大功率应用场合，因此可以去掉高压交流侧的励磁变压器，并且可通过直流励磁和控制交流侧无功功率为电力系统提供正阻尼，从而有效抑制电力系统低频/超低频振荡，提高电力系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了一种基于变流器的自并励励磁系统。包括三单相H桥型变流器、隔离级、励磁线圈，所述的三单相H桥型变流器包括三个单相变流器，三单相H桥型变流器的输入端ABC直接与同步发电机机端连接，三单相H桥型变流器的输出端与隔离级的输入端相连，隔离级的另一个端口与励磁线圈连接。本专利技术采用结构和控制策略简单的三单相H桥型变流器，适用于高电压、大功率应用场合，因此可以去掉高压交流侧的励磁变压器，并且可通过直流励磁和控制交流侧无功功率为电力系统提供正阻尼，从而有效抑制电力系统低频/超低频振荡，提高电力系统稳定性。【专利说明】基于变流器的自并励励磁系统
本专利技术属于发电机励磁
，具体涉及一种基于变流器的自并励励磁系统，特别是一种基于三单相H桥变流器的自并励励磁系统。
技术介绍
随着电力系统大规模并网，电力系统对励磁控制的可靠性和动态性能要求越来越高，同步发电机自并励励磁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0.1Hf 3Hz低频/超低频振荡，然而常规自并励励磁系统已很难抑制0.1Hf 3Hz的宽范围低频振荡。当电力系统发生低频/超低频振荡时，同步发电机机端电压也将随之大幅度低频/超低频振荡，机端电压有可能较长时间持续在较低水平。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，系统事故必将扩大化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种可有效抑制电力系统低频/超低频振荡，提高电力系统稳定性的基于变流器的自并励励磁系统。本专利技术适用于高电压、大功率的应用场合。本专利技术的技术方案是:本专利技术的基于变流器的自并励励磁系统，包括三单相H桥型变流器、隔离级、励磁线圈，所述的三单相H桥型变流器包括三个单相变流器，三单相H桥型变流器的输入端ABC直接与同步发电机机端连接，三单相H桥型变流器的输出端与隔离级的输入端相连，隔离级的另一个端口与励磁线圈连接。上述三单相H桥型变流器的交流侧直接与同步发电机机端连接，三单相H桥型变流器的直流端与隔离级的高压方端口连接，隔离级的低压方端口连接励磁线圈。上述三单相H桥型变流器的每一相由M个全桥功率变换模块串联构成，每个全桥功率变化模块的输出端与电容器并联。上述隔离级由高频调制部分、中间部分和高频还原部分组成；隔离级靠高压方侧为高频调制部分，每相由M个H桥功率变换模块组成，靠高压方侧的端线分别与单相H桥型变流器相连，靠中频变压器侧的端线分别与中频变压器高压方的M个绕组连接；隔离级靠低压方侧为高频还原部分，每相由N个H桥功率变换模块组成，每个功率变换模块直流侧的两个端线依次并联构成直流端口，靠中频变压器器侧的两个端线分别与三个中频变压器低压方的N个绕组依次相连。上述隔离级由高频调制部分、中间部分和高频还原部分组成，隔离级靠高压方侧为高频调制部分，每相由M个全桥功率变换模块组成；隔离级靠低压方侧为高频还原部分，每相由N个全桥功率变换模块组成；隔离级中间部分由三个中频变压器构成,每个中频变压器的高压方由M个绕组构成，低压方由N个绕组构成；组成高频调制部分的每相功率变换模块靠高压方侧的端线分别与单相H桥型变流器相连，靠中频变压器侧的端线分别与中频变压器高压方的M个绕组连接；组成高频还原部分的每相功率变换模块直流侧的两个端线依次并联构成直流端口，靠中频变压器侧端线分别与中频变压器低压方的N个绕组连接。上述隔离级由高频调制部分、中间部分和高频还原部分组成；隔离级靠高压方侧为高频调制部分，每相由M个全桥功率变换模块组成；隔离级靠低压方侧为高频还原部分，每相由M个全桥功率变换模块组成；隔离级中间部分每相均由M个中频变压器组成，每个中频变压器的高压方和低压方均由一个绕组构成；组成高频调制部分的每相功率变换模块靠高压方侧的端线分别与单相H桥型变流器相连，靠中频变压器侧的端线分别与中频变压器高压方的一个绕组连接；组成高频还原部分的每相功率变换模块直流侧的两个端线依次并联构成直流端口，靠中频变压器侧端线分别与中频变压器低压方的一个绕组连接。上述隔离级由高频调制部分、中间部分和高频还原部分组成；隔离级靠高压方侧为高频调制部分，每相由M个全桥功率变换模块组成；隔离级靠低压方侧为高频还原部分，由N个全桥功率变换模块组成；隔离级中间部分由一个中频变压器构成，每个中频变压器的高压方由P (P=3M)个绕组构成，低压方由N个绕组构成；每相组成高频调制部分的每个功率变换模块靠高压方侧的端线分别与单相H桥型变流器相连，靠中频变压器侧的端线分别与中频变压器高压方的M个绕组连接；组成高频还原部分的每个功率变换模块直流侧的两个端线依次并联构成直流端口，靠中频变压器侧端线分别与中频变压器低压方的N个绕组连接。本专利技术具有以下技术效果: (I)本专利技术三单相H桥型变流器的直流侧电容电压易于稳定控制，可以提高励磁系统的稳定性。(2)本专利技术采用多模块级联多电平技术和载波移相技术，可以在较低开关频率下，仍然保证此自并励励磁系统具有良好的输入输出特性。(3)本专利技术交流侧变流器每相都由数量相等的H桥功率模块串联而成，可以方便地扩展到很高的电压等级和功率水平，因此可以去掉额定电压较高、体积较大的工频励磁变压器，在隔离级加入额定电压较低、体积较小的中频变压器。(4)本专利技术可通过采用一定的控制策略，可以灵活控制有无功功率的双向流动，为电力系统提供正阻尼，有效抑制电力系统低频/超低频振荡，提高电力系统稳定性。(5)本专利技术没有传统的晶闸管型自并励励磁系统的换相失败问题，具有较高的可靠性。本专利技术是一种可有效抑制电力系统低频/超低频振荡，提高电力系统稳定性的基于变流器的自并励励磁系统。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的结构示意图。图2为单相H桥型换流器的结构示意图。图3为励磁线圈的结构示意图。图4为本专利技术第一种隔离级的结构示意图。图5为本专利技术第二种隔离级的结构示意图。图6为本专利技术第三种隔离级的结构示意图。【具体实施方式】下面通过借助实例更加详细地说明本专利技术，但以下实施例仅是说明性的，本专利技术的保护范围并不受这些实施例的限制。如图1所示，本专利技术的基于变流器的自并励励磁系统，包括三单相H桥型变流器3、隔离级4、励磁线圈5。所述的三单相H桥型变流器包括三个单相变流器2，每个单相变流器2由M个全桥功率变换模块I串联构成，三单相H桥型变流器3的输入端ABC直接与同步发电机机端连接，三单相H桥型变流器3的输出端与隔离级4的输入端相连，隔离级4的另一个端口与励磁线圈5连接。上述三单相H桥型变流器3的交流侧直接与同步发电机机端连接，三单相H桥型变流器3的直流端与隔离级4的高压方端口连接，隔离级4的低压方端口连接励磁线圈5。本专利技术隔离级4的结构如图4所示，励磁线圈5的结构如图3所示。上述三单相H桥型变流器的每一相由M个全桥功率变换模块串联构成，如图2所示，每个全桥功率变化模块的输出端与电容器并联；三单相H桥型变流器3的输入端ABC直接与同步发电机机端连接，输出端与隔离级4的输入端相连，隔离级4的另一个端口与励磁线圈5连接。图4为隔离级4的第一种结构示意图，隔离级4由高频调制部分、中间部分和高频还原部分组成；隔离级靠高压方侧为高频调制部分，每相由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变流器的自并励励磁系统，其特征在于：包括三单相H桥型变流器、隔离级、励磁线圈，所述的三单相H桥型变流器包括三个单相变流器，三单相H桥型变流器 的输入端ABC直接与同步发电机机端连接，三单相H桥型变流器 的输出端与隔离级的输入端相连，隔离级的另一个端口与励磁线圈连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，毛承雄，洪潮，刘蔚，孙海顺，赵勇，樊华，王尊，熊卿，陈雁，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44