一種適用于變速發(fā)電機(jī)的恒磁通勵磁控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于變速發(fā)電機(jī)的恒磁通勵磁控制系統(tǒng)及方法。常規(guī)發(fā)電機(jī)均運(yùn)行于固定轉(zhuǎn)速、固定頻率的工況下，可采用的發(fā)電機(jī)勵磁控制方法有電壓閉環(huán)、電流閉環(huán)等方式。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時，這些勵磁方式將會導(dǎo)致用電設(shè)備過勵磁。本發(fā)明提出的恒磁通勵磁方式，能夠保證發(fā)電機(jī)任意轉(zhuǎn)速變化情況下不會導(dǎo)致用電設(shè)備過勵磁，滿足發(fā)電機(jī)變速運(yùn)行時對勵磁系統(tǒng)的特殊需求。
【專利說明】
一種適用于變速發(fā)電機(jī)的恒磁通勵磁控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動控制領(lǐng)域，具體涉及一種適用于變速發(fā)電機(jī)的恒磁通勵磁控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]常規(guī)同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時都是與電網(wǎng)并網(wǎng)的，發(fā)電機(jī)電壓頻率與電網(wǎng)一致，發(fā)電機(jī)處于定速定頻運(yùn)行方式。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓頻率不變時，其勵磁控制方式通常為電壓閉環(huán)方式，其作用在于維持發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。
[0003 ]對于某些特殊用電設(shè)備的特殊工況，需要發(fā)電機(jī)電壓頻率在一定的范圍內(nèi)變動。當(dāng)頻率改變時，如果采用電壓閉環(huán)方式維持發(fā)電機(jī)電壓不變，有可能導(dǎo)致用電設(shè)備過勵磁。因此，針對變速運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，必須采用不同于常規(guī)的發(fā)電機(jī)的勵磁方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于變速發(fā)電機(jī)的恒磁通勵磁控制系統(tǒng)及方法。
[0005]根據(jù)發(fā)電機(jī)鐵芯磁密度公式:B= KU/f，(其中K=1/4.44WS，其中U為繞組電壓，E數(shù)為W，鐵芯截面為S)，電壓的升高和頻率的降低均可導(dǎo)致磁密的增大。磁密增大，使得鐵芯飽和，勵磁電流急劇增大，造成過勵磁現(xiàn)象。本發(fā)明所采用方法通過檢測發(fā)電機(jī)電壓和頻率的比值U/f，然后由勵磁調(diào)節(jié)器來控制發(fā)電機(jī)勵磁電流，使得發(fā)電機(jī)電壓跟隨頻率變化，以保持u/f恒定，從而維持磁通恒定，保障用電設(shè)備在發(fā)電機(jī)變速運(yùn)行時不會產(chǎn)生過勵磁。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種適用于變速發(fā)電機(jī)的恒磁通勵磁控制系統(tǒng)，包括電壓采集模塊、頻率測量模塊、磁通給定模塊、綜合比較模塊、超前滯后模塊、輸出限幅模塊、投退控制模塊和勵磁調(diào)節(jié)器;其中，所述綜合比較模塊的3個輸入端分別與電壓采集模塊、頻率測量模塊、磁通給定模塊相接;所述綜合比較模塊的輸出端依次經(jīng)超前滯后模塊、輸出限幅模塊、投退控制模塊后與勵磁調(diào)節(jié)器輸入端相接。
[0008]—種適用于變速發(fā)電機(jī)的恒磁通勵磁控制方法，該恒磁通勵磁控制方法基于上述的恒磁通勵磁控制系統(tǒng)，該方法包括:發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時，頻率測量模塊所檢測的發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率發(fā)生變化，隨著頻率的變化，通過勵磁調(diào)節(jié)器改變勵磁電流的輸出，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化過程中電壓的幅值U和頻率f的比值維持恒定不變，使得用電設(shè)備的磁通維持恒定，不會在發(fā)電機(jī)變速運(yùn)行過程中出現(xiàn)過勵磁。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:通過電壓采集模塊檢測發(fā)電機(jī)出口斷路器電壓和頻率測量模塊檢測系統(tǒng)電壓頻率的變化，共同判斷發(fā)電機(jī)是否處于未并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài);如果判斷發(fā)電機(jī)已經(jīng)發(fā)電且未和電網(wǎng)聯(lián)接，則將勵磁調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)入恒磁通控制方式。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:判斷方法為:發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)連接的斷路器分開，即發(fā)電機(jī)處于未并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài);或者發(fā)電機(jī)頻率異于工頻，即發(fā)電機(jī)處于未并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)。
[0011 ]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:勵磁調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)入恒磁通控制方式是自動進(jìn)行的。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0013]一般勵磁調(diào)節(jié)器正常工作時采用恒發(fā)電機(jī)電壓控制方式，這種控制方式均是建立在發(fā)電機(jī)電壓頻率為50Hz恒定不變的基礎(chǔ)上，如果頻率變化后仍采用此勵磁方式維持發(fā)電機(jī)電壓恒定，將會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)及其負(fù)載磁通飽和。本發(fā)明的在于能夠控制勵磁系統(tǒng)的輸出，使得發(fā)電機(jī)勵磁電流根據(jù)頻率的變化而調(diào)節(jié)，從而維持非工頻變速運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)及其負(fù)載的工作磁通基本不變，不會導(dǎo)致磁通飽和帶來的過勵磁問題。
【附圖說明】
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[0014]圖1為本發(fā)明恒磁通勵磁控制原理框圖。
[0015]附圖標(biāo)記說明:
[0016]I 一電壓測量模塊;2—頻率測量模塊;3—磁通給定模塊；
[0017]4—綜合比較模塊;5—超前滯后放大模塊;6—輸出限幅模塊；
[0018]7—投退控制模塊;8—勵磁調(diào)節(jié)器。
【具體實施方式】
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[0019]以下結(jié)合附圖對發(fā)明做出進(jìn)一步的說明。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明是在現(xiàn)有的微機(jī)型勵磁調(diào)節(jié)器基礎(chǔ)上，加入恒磁通勵磁控制算法和程序來實現(xiàn)。本發(fā)明涉及的勵磁調(diào)節(jié)器由電壓測量模塊1、頻率測量模塊2、Φ磁通給定設(shè)置模塊3、綜合比較模塊4、超前滯后放大模塊5、輸出限幅6、投入退出模塊7及勵磁調(diào)節(jié)器8組成，通過電壓測量模塊I和頻率測量模塊2獲得發(fā)電機(jī)磁通值，通過綜合比較模塊4將發(fā)電機(jī)磁通值Φ6與磁通給定模塊3所給定Φ8進(jìn)行比較，得到磁通差Φθ-Φ8，該信號經(jīng)過超前滯后放大模塊5得到輸出信號，再經(jīng)輸出限幅模塊6得到限幅結(jié)果，最后經(jīng)投入及退出模塊7后利用勵磁調(diào)節(jié)器8控制勵磁電流，使發(fā)電機(jī)磁通維持在恒定的水平。
[0021 ]本實施例中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時，所述頻率測量模塊2所檢測的發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率也會變化，隨著頻率的變化，通過勵磁調(diào)節(jié)器8改變勵磁電流的輸出，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化過程中電壓的幅值U和頻率f的比值維持恒定不變，從而使得用電設(shè)備的磁通維持恒定，不會在發(fā)電機(jī)變速運(yùn)行過程中出現(xiàn)過勵磁。
[0022]本實施例中，通過所述電壓采集模塊I檢測發(fā)電機(jī)出口斷路器電壓和頻率測量模塊2檢測系統(tǒng)電壓頻率的變化，共同判斷發(fā)電機(jī)是否處于未并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)。如果判斷發(fā)電機(jī)已經(jīng)發(fā)電且未和電網(wǎng)聯(lián)接，則將勵磁調(diào)節(jié)器8轉(zhuǎn)入恒磁通控制方式。判斷方法為:發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)連接的斷路器分開，即發(fā)電機(jī)處于未并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài);或者發(fā)電機(jī)頻率異于工頻(50Hz)，即發(fā)電機(jī)處于未并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)。勵磁調(diào)節(jié)器8轉(zhuǎn)入恒磁通控制方式是自動進(jìn)行的，無需人工干預(yù)。
[0023]以上所述，僅是本發(fā)明專利的較佳實施例，并非對本發(fā)明專利作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種適用于變速發(fā)電機(jī)的恒磁通勵磁控制系統(tǒng)，其特征在于:包括電壓采集模塊(I)、頻率測量模塊(2)、磁通給定模塊(3)、綜合比較模塊(4)、超前滯后模塊(5)、輸出限幅模塊(6)、投退控制模塊(7)和勵磁調(diào)節(jié)器(8);其中，所述綜合比較模塊(4)的3個輸入端分別與電壓采集模塊(I)、頻率測量模塊(2)、磁通給定模塊(3)相接;所述綜合比較模塊(4)的輸出端依次經(jīng)超前滯后模塊(5)、輸出限幅模塊(6)、投退控制模塊(7)后與勵磁調(diào)節(jié)器(8)輸入纟而相接。2.—種適用于變速發(fā)電機(jī)的恒磁通勵磁控制方法，其特征在于:該恒磁通勵磁控制方法基于權(quán)利要求1所述的恒磁通勵磁控制系統(tǒng)，該方法包括:發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時，頻率測量模塊(2)所檢測的發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率發(fā)生變化，隨著頻率的變化，通過勵磁調(diào)節(jié)器(8)改變勵磁電流的輸出，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化過程中電壓的幅值U和頻率f的比值維持恒定不變，使得用電設(shè)備的磁通維持恒定，不會在發(fā)電機(jī)變速運(yùn)行過程中出現(xiàn)過勵磁。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒磁通勵磁控制方法，其特征在于:通過電壓采集模塊(I)檢測發(fā)電機(jī)出口斷路器電壓和頻率測量模塊(2)檢測系統(tǒng)電壓頻率的變化，共同判斷發(fā)電機(jī)是否處于未并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài);如果判斷發(fā)電機(jī)已經(jīng)發(fā)電且未和電網(wǎng)聯(lián)接，則將勵磁調(diào)節(jié)器(8)轉(zhuǎn)入恒磁通控制方式。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的恒磁通勵磁控制方法，其特征在于:判斷方法為:發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)連接的斷路器分開，即發(fā)電機(jī)處于未并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài);或者發(fā)電機(jī)頻率異于工頻，即發(fā)電機(jī)處于未并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的恒磁通勵磁控制方法，其特征在于:勵磁調(diào)節(jié)器(8)轉(zhuǎn)入恒磁通控制方式是自動進(jìn)行的。
【文檔編號】H02P9/14GK106026812SQ201610602309
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月27日
【發(fā)明人】兀鵬越, 趙峰, 柴琦, 趙煦, 居文平, 谷巍, 李冬泉, 寇水潮
【申請人】西安西熱節(jié)能技術(shù)有限公司, 華能威海發(fā)電有限責(zé)任公司