【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统领域，特别涉及一种混合式励磁装置及其控制装置、控制方法，以及基于混合式励磁装置的发电系统。
技术介绍
1、随着电力系统规模的扩大、远距离重负荷输电线路的出现、以及大型发电机普遍使用快速励磁系统，在实现电力资源优化配置、提高系统发、输电经济性和可靠性的同时，也带来了一系列新的问题，其突出表现为由于互联系统阻尼不足而导致的大范围区域间的功率振荡，同时还存在部分地区动态无功补偿能力下降，系统阻尼不足，对电网安全稳定运行造成严重威胁。发电机励磁系统对于提高稳定性有着重要的影响，在众多提高稳定性的措施中(例如快关汽门、电阻制动、串并联补偿等)，励磁系统控制是效益与投资比最高的，是首选措施。
2、传统的自并励励磁系统在故障时存在机端电压下降甚至引发发电机失磁的可能；针对电网电压骤降问题，传统的励磁系统通过注入或吸收无功电流，影响网侧电压，这种控制电压的方法在精确性和快速性方面有所欠缺，不能满足敏感性电力负荷对电能质量的要求；针对系统无功、阻尼不足问题，客观上要求增加电网无功补偿的容量，svc(static varcompensator,静止无功补偿器)和statcom(static synchronous compensator,静止同步补偿器)以及同步调相机均是常用的无功补偿装置。其中，同步调相机具有更加优越的性能，特别是其短时过载能力对故障情况下的系统电压有很强的支撑作用。由于运维工作量大及电能损耗高，同步调相机的年运行费用较高。另外传统自并励励磁系统采用晶闸管整流，晶闸管换相方式将产生大量谐波，谐波不
技术实现思路
1、本专利技术的目的，在于提供一种混合式励磁装置及其控制装置、控制方法、发电系统，能够提高发电系统的励磁电流控制能力，以及向电网提供无功支撑的能力，以大幅减小交流系统短路故障、开路故障以及电压波动等影响，提高发电系统的可靠性。
2、为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：
3、一种混合式励磁装置，包括第一三相整流电路和第二三相整流电路，其中，第一三相整流电路的直流侧输出端连接发电机励磁绕组的第一端，第一三相整流电路的交流侧通过第一励磁变压器连接至发电机机端；第二三相整流电路的直流侧输出端连接发电机励磁绕组的第二端，第二三相整流电路的交流侧通过第二励磁变压器连接至发电机机端；所述第一三相整流电路的直流侧负、正极与第二三相整流电路的直流侧正、负极串联连接；基于此，第一、第二三相整流电路的直流侧与发电机的励磁绕组相连构成第一通道，在第二开关信号的控制下通过发电机间接向电网吸收或注入无功功率；同时，第二三相整流电路的交流端与发电机机端连接构成第二通道，在第一开关信号的控制下直接向电网吸收或注入无功功率。
4、上述第一三相整流电路采用基于晶闸管的三相桥臂结构，各相桥臂均包含两只晶闸管，记为第一晶闸管与第二晶闸管；第一晶闸管的阴极作为桥臂的第一端，第一晶闸管的阳极与第二晶闸管的阴极相连作为桥臂中点，第二晶闸管的阳极作为桥臂的第二端；第一三相整流电路中，三相桥臂的第一端相连作为三相整流电路的负极，三相桥臂的第二端相连作为三相整流电路的正极，三相桥臂的桥臂中点作为输出端，各晶闸管的门极用于接收第二开关信号。
5、上述第二三相整流电路采用三相桥臂结构，各相桥臂均包含两只并联二极管的igbt，记为第一igbt与第二igbt；各igbt的发射极与集电极分别与其所并联的二极管的正、负极相连；第一igbt的集电极作为桥臂的第一端，第一igbt的发射极与第二igbt的集电极相连作为桥臂中点，第二igbt的发射极作为桥臂的第二端；第二三相整流电路中，三相桥臂的第一端相连作为三相整流电路的正极，三相桥臂的第二端相连作为三相整流电路的负极，三相桥臂的桥臂中点作为输出端，各igbt的门极用于接收第一、第二开关信号。
6、上述第二三相整流电路和第一三相整流电路还通过开关阵列作为过渡进行相连，即第二三相整流电路与开关阵列直接相连，开关阵列的正、负极再分别与第一三相整流电路的负、正极相连。
7、如前所述的混合式励磁装置的控制装置，包括直接无功控制模块和间接无功控制模块；
8、所述直接无功控制模块用于向第二三相整流电路提供第一开关信号，控制第二三相整流电路中全控器件的开断，使混合式励磁装置通过第二通道直接向电网吸收或注入的无功功率等于直接无功功率指令值；
9、所述间接无功控制模块用于向第一三相整流电路、第二三相整流电路提供第二开关信号，控制第一三相整流电路与第二三相整流电路中各可控器件的开断，使混合式励磁装置通过第一通道间接向电网吸收或注入的无功功率等于间接无功功率指令值。
10、上述直接无功控制模块根据混合式励磁装置通过第二通道直接向电网吸收或注入的无功功率反馈值和直接无功功率指令值获取第一开关信号，以控制第二三相整流电路中全控器件的开断，使混合式励磁装置通过第二通道直接向电网吸收或注入的无功功率等于直接无功功率指令值；
11、所述间接无功控制模块根据混合式励磁装置通过第一通道间接向电网吸收或注入的无功功率反馈值和间接无功功率指令值获取第二开关信号，以控制第一三相整流电路与第二三相整流电路中各可控器件的开断，使混合式励磁装置通过第一通道间接向电网吸收或注入的无功功率等于间接无功功率指令值。
12、如前所述的混合式励磁装置的控制方法，包括，
13、以第一开关信号控制第二三相整流电路中全控器件的开断，使混合式励磁装置通过第二通道直接向电网吸收或注入的无功功率等于直接无功功率指令值；
14、以第二开关信号控制第一三相整流电路与第二三相整流电路中各可控器件的开断，使混合式励磁装置通过第一通道间接向电网吸收或注入的无功功率等于间接无功功率指令值。
15、上述第一开关信号的获取方法是，从发电机机端获得混合式励磁装置通过第二通道直接向电网吸收或注入的无功功率反馈值，并根据该无功功率反馈值和直接无功功率指令值获取第一开关信号；
16、所述第二开关信号的获取方法是，从发电机机端获得混合式励磁装置通过第一通道间接向电网吸收或注入的无功功率反馈值，并根据该无功功率反馈值和间接无功功率指令值获取第二开关信号。
17、上述直接无功功率指令值和间接无功功率指令值由无功功率指令值按照预设的比例划分而得，且直接无功功率指令值小于间接无功功率指令值。
18、一种发电系统，包括发电机、主变压器，发电机机端经由主变压器连接至电网；还包括如前所述的混合式励磁装置。
19、采用上述方案后，本专利技术能够取得以下有益效果：
20、(1)本专利技术中，发电系统所包含的混合式励磁装置具有两个通道，其中一个通道可以迅速向电网提供无功支撑，另一个通道可以向电网提供更大、更稳定的无功支撑，两个通道协同运作，能够提高对电网提供无功支撑的能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混合式励磁装置，其特征在于：包括第一三相整流电路和第二三相整流电路，其中，第一三相整流电路的直流侧输出端连接发电机励磁绕组的第一端，第一三相整流电路的交流侧通过第一励磁变压器连接至发电机机端；第二三相整流电路的直流侧输出端连接发电机励磁绕组的第二端，第二三相整流电路的交流侧通过第二励磁变压器连接至发电机机端；所述第一三相整流电路的直流侧负、正极与第二三相整流电路的直流侧正、负极串联连接；基于此，第一、第二三相整流电路的直流侧与发电机的励磁绕组相连构成第一通道，在第二开关信号的控制下通过发电机间接向电网吸收或注入无功功率；同时，第二三相整流电路的交流端与发电机机端连接构成第二通道，在第一开关信号的控制下直接向电网吸收或注入无功功率。
2.如权利要求1所述的混合式励磁装置，其特征在于：所述第一三相整流电路采用基于晶闸管的三相桥臂结构，各相桥臂均包含两只晶闸管，记为第一晶闸管与第二晶闸管；第一晶闸管的阴极作为桥臂的第一端，第一晶闸管的阳极与第二晶闸管的阴极相连作为桥臂中点，第二晶闸管的阳极作为桥臂的第二端；第一三相整流电路中，三相桥臂的第一端相连作为三相整流电路的负
3.如权利要求1所述的混合式励磁装置，其特征在于：所述第二三相整流电路采用三相桥臂结构，各相桥臂均包含两只并联二极管的IGBT，记为第一IGBT与第二IGBT；各IGBT的发射极与集电极分别与其所并联的二极管的正、负极相连；第一IGBT的集电极作为桥臂的第一端，第一IGBT的发射极与第二IGBT的集电极相连作为桥臂中点，第二IGBT的发射极作为桥臂的第二端；第二三相整流电路中，三相桥臂的第一端相连作为三相整流电路的正极，三相桥臂的第二端相连作为三相整流电路的负极，三相桥臂的桥臂中点作为输出端，各IGBT的门极用于接收第一、第二开关信号。
4.如权利要求1所述的混合式励磁装置，其特征在于：所述第二三相整流电路和第一三相整流电路还通过开关阵列作为过渡进行相连，即第二三相整流电路与开关阵列直接相连，开关阵列的正、负极再分别与第一三相整流电路的负、正极相连。
5.如权利要求1所述的混合式励磁装置的控制装置，其特征在于：包括直接无功控制模块和间接无功控制模块；
6.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于：所述直接无功控制模块根据混合式励磁装置通过第二通道直接向电网吸收或注入的无功功率反馈值和直接无功功率指令值获取第一开关信号，以控制第二三相整流电路中全控器件的开断，使混合式励磁装置通过第二通道直接向电网吸收或注入的无功功率等于直接无功功率指令值；
7.如权利要求1所述的混合式励磁装置的控制方法，其特征在于：包括，
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述第一开关信号的获取方法是，从发电机机端获得混合式励磁装置通过第二通道直接向电网吸收或注入的无功功率反馈值，并根据该无功功率反馈值和直接无功功率指令值获取第一开关信号；
9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述直接无功功率指令值和间接无功功率指令值由无功功率指令值按照预设的比例划分而得，且直接无功功率指令值小于间接无功功率指令值。
10.一种发电系统，包括发电机、主变压器，发电机机端经由主变压器连接至电网；其特征在于：还包括如权利要求1至4中任一项所述的混合式励磁装置。
...【技术特征摘要】
1.一种混合式励磁装置，其特征在于：包括第一三相整流电路和第二三相整流电路，其中，第一三相整流电路的直流侧输出端连接发电机励磁绕组的第一端，第一三相整流电路的交流侧通过第一励磁变压器连接至发电机机端；第二三相整流电路的直流侧输出端连接发电机励磁绕组的第二端，第二三相整流电路的交流侧通过第二励磁变压器连接至发电机机端；所述第一三相整流电路的直流侧负、正极与第二三相整流电路的直流侧正、负极串联连接；基于此，第一、第二三相整流电路的直流侧与发电机的励磁绕组相连构成第一通道，在第二开关信号的控制下通过发电机间接向电网吸收或注入无功功率；同时，第二三相整流电路的交流端与发电机机端连接构成第二通道，在第一开关信号的控制下直接向电网吸收或注入无功功率。
2.如权利要求1所述的混合式励磁装置，其特征在于：所述第一三相整流电路采用基于晶闸管的三相桥臂结构，各相桥臂均包含两只晶闸管，记为第一晶闸管与第二晶闸管；第一晶闸管的阴极作为桥臂的第一端，第一晶闸管的阳极与第二晶闸管的阴极相连作为桥臂中点，第二晶闸管的阳极作为桥臂的第二端；第一三相整流电路中，三相桥臂的第一端相连作为三相整流电路的负极，三相桥臂的第二端相连作为三相整流电路的正极，三相桥臂的桥臂中点作为输出端，各晶闸管的门极用于接收第二开关信号。
3.如权利要求1所述的混合式励磁装置，其特征在于：所述第二三相整流电路采用三相桥臂结构，各相桥臂均包含两只并联二极管的igbt，记为第一igbt与第二igbt；各igbt的发射极与集电极分别与其所并联的二极管的正、负极相连；第一igbt的集电极作为桥臂的第一端，第一igbt的发射极与第二igbt的集电极相连作为桥臂中点，第二igbt的发射极作为桥臂的第二端...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚登峰，杜波，徐江，张航，冯超，钟高跃，周开茂，陶征，韩兵，马绍郎，贾思思，王乐翔，刘文戈，
申请(专利权)人：三峡金沙江云川水电开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。