专利名称：具有折线特征的灭磁电阻组合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及同步发电机励磁系统灭磁技术，尤其涉及一种具有折线特征的同步发电机灭磁电阻组合装置。
背景技术：
同步发电机励磁系统灭磁方式己经由过去传统的开关灭磁转变为灭磁电阻放电灭磁，灭磁电阻特征的选取是灭磁设计的重大技术问题，也是关系到灭磁设备、励磁系统以及发电机安全运行的重大问题。
灭磁电阻特征在电气上表现为电阻的伏安特性，即流过灭磁电阻电流与电阻两端电压的关系，这个电流就是灭磁前的励磁电流，其电压就是灭磁电压，从极性上看与正常励磁电压反向。按照灭磁电阻类型，可分为线性灭磁电阻和非线性灭磁电阻，非线性灭磁电阻又分为
氧化锌ZnO灭磁电阻和碳化硅SiC灭磁电阻，如图1所示。线性灭磁电阻的伏安特性是一条直线，非线性灭磁电阻的伏安特性是一条指数
曲线，即i^ci0。 zno电阻非线性系数e值小，伏安特性具有明显的
高位拐点，即ZnO电阻击穿电压(残压)和稳压特性；SiC电阻非线性系数数e值大，伏安特性的拐点不明确且稳压效果差。
同步发电机灭磁技术有两个重要指标 一是灭磁时间尽可能短，即灭磁时间小，二是灭磁电压低，二者是一对矛盾。选择合适的灭磁电阻特征是解决这个矛盾的关键。线性灭磁电阻因为其电阻值R是固定的，其电阻值大小的选取很难，过小，则灭磁时间长；过大，则灭磁过电压高，两个指标不能同时满足。ZnO电阻因为高P和很好的稳压特性，灭磁电压稳定、灭磁电流直线衰减，灭磁时间短，但其明显的高位拐点，灭磁能量的换流转移困难，影响灭磁的安全性。SiC电阻因为低P，灭磁能量的换流转移容易，灭磁安全性好，但稳压特性差造成灭磁时间稍长。为此，又必要研究既有很好的稳压特性又没有明显起始拐点特征的新型灭磁电阻特性。
正是因为灭磁电阻特征的差异，造成灭磁设计思路的很大不同。
追求灭磁时间优选ZnO灭磁电阻，次之为SiC灭磁电阻；追求灭磁安全优选线性灭磁电阻，次之为SiC灭磁电阻。国外励磁装置大都选用SiC灭磁电阻，国内励磁装置大都选用ZnO灭磁电阻。正是由于ZnO灭磁电阻的残压较高，使得换流转移困难，影响了灭磁安全。发明内容
针对目前ZnO灭磁电阻残压高容易造成灭磁换流转移失败，本实用新型对ZnO灭磁电阻的特性进行改进，目的是使其既有很好的稳压特性又没有明显起始拐点，达到灭磁时间短并且灭磁安全性高的新目标。
所述具有折线特征的灭磁电阻组合装置，其特征是该装置包括线性灭磁电阻、灭磁二极管和ZnO灭磁电阻，所述线性灭磁电阻与灭磁二极管串联后再并联在ZnO灭磁电阻两端。
所述线性灭磁电阻的阻值为ZnO灭磁电阻上的残压与发电机空载额定励磁电流之比。
这个折线特征由线性灭磁电阻10的伏安特性叠加ZnO灭磁电阻8的伏安特性形成，折线起始段的斜率由线性灭磁电阻10阻值确定，折线结束段反映了 ZnO灭磁电阻8的稳压特征，合理的线性灭磁电阻阻值和ZnO非线性电阻残压，可以达到灭磁电压稳定和灭磁时间较快以及灭磁安全可靠之目的。
本实用新型的有益效果是，克服了 ZnO灭磁电阻伏安特性高拐点的弊端，有效利用ZnO灭磁电阻伏安特性的良好稳压特性优点，扬长避短，提高了ZnO灭磁电阻的灭磁安全性。另外，利用线性灭磁电阻简单经济特点可以减少ZnO灭磁电阻容量，降低整个灭磁设备的成本。
4图1是三种灭磁电阻伏安特性曲线图，
图2是采用ZnO灭磁电阻灭磁电路原理图，
图3是本实用新型伏安特性曲线图，
图4是使用本实用新型的灭磁电路原理图。
图中l一ZnO灭磁电阻特性，2—SiC灭磁电阻特性，3—线性灭 磁电阻特性，4一三相全控整流桥，5—灭磁开关主断口， 6—灭磁开关 放电断口， 7—转子绕组，8—ZnO灾磁电祖，9—灭磁二极管，IO—线 性灭磁电阻，11—具有折线特性的灭磁电阻组合装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明如图4中所示具有折线 特征的灭磁电阻组合装置，该装置包括线性灭磁电阻10、灭磁二极管
9和ZnO灭磁电阻8，所述线性灭磁电阻10与灭磁二极管9串联后再 并联在ZnO灭磁电阻8两端，形成一个具有折线特征的灭磁电阻组合 装置。所述线性灭磁电阻10的阻值为ZnO灭磁电阻8上的残压与发电 机空载额定励磁电流之比。
图1是三种灭磁电阻伏安特性比较图，在图1中，线性灭磁电阻 的伏安特性是直线3，其数学表达式为U-RI;非线性灭磁电阻的伏安 特性是曲线2和1，其数学表达式为U=CIP，这里U是指灭磁电阻两端 的电压，I是指流经灭磁电阻的电流，R是灭磁电阻的电阻值，C是非 线性电阻的位形系数，与材质、体积形状和串并联有关，p是非线性系 数。需要指出的是，在灭磁电阻伏安特性的坐标上，第一象限起灭磁 作用，第三象限起转子正向过电压保护作用，因为灭磁电压同正常运 行的励磁电压反方向。，
图2是国内常用的ZnO灭磁电阻灭磁原理图，在图2中，灭磁开 关5、 6是一个开关的两种状态接点，二者联动，采用虚线表示。在发 电机正常运行时，灭磁开关主断口 5闭合，三相全控整流桥4向发电机转子绕组7提供直流电源。灭磁开关放电断口 6断开，ZnO灭磁电 阻8处于不工作状态。当发电机需要停机灭磁，灭磁开关放电断口 6 首先闭合，将ZnO灭磁电阻8并联在发电机转子绕组7的两端，此时， 由于ZnO非线性灭磁电阻8高残压只允许漏电流通过。接着灭磁开关 主断口 5断开，因转子电感不允许转子电流突变，造成开关拉弧建立 开关弧电压， 一旦开关弧压超过三相全控桥4的输出电压与灭磁电阻8 的残压之和，转子电压反向击穿灭磁电阻8，灭磁能量就由转子绕组7 向灭磁电阻8换流转移并最终由灭磁电阻8消耗，快速完成整个灭磁 过程。在这个过程中，灭磁成功的关键点就是灭磁能量换流转移，这 就要求灭磁开关建立很高的弧压。
图3是本实用新型所提出的具有折线特征的灭磁电阻伏安特性。 在图3中，折线特征灭磁伏安特性只体现在坐标的第一象限，这 是因为线性灭磁电阻串联了灭磁二极管的原因，使得这个线性灭磁电 阻只在灭磁时起作用。坐标第三象限依然只是ZnO灭磁电阻伏安特性， 是转子过电压保护装置吸收回路。
图4是采用具有折线特征的灭磁电阻的灭磁原理图，在图4中， 发电机正常运行时灭磁回路情况，当发电机需要停机灭磁，灭磁开关 放电断口 6首先闭合，将灭磁电阻组合装置11并联在发电机转子绕组 7的两端，此时，由于灭磁二极管9的隔离作用，线性灭磁电阻10没 有电流流过。接着灭磁开关主断口 5断开，开关拉弧建压， 一旦开关 弧压超过三相全控桥4的输出电压，转子绕组7呈现反向电压，灭磁 二极管9导通，转子电流开始流经线性电阻10，灭磁能量开始换流转 移。随着线性灭磁电阻10的电流增加其两端的电压也增加， 一旦超过 ZnO灭磁电阻8的残压，，灭磁能量开始向灭磁电阻8换流转移并最终由灭磁电阻8消耗，快速完成整个灭磁过程。在这个过程中，满足灭 磁能量换流转移的开关弧压小了许多，提高了 ZnO灭磁电阻的安全可靠性。
实施本实用新型，首先是根据发电机额定空载励磁灭磁选取线性 灭磁电阻10和灭磁二极管9的容量，线性灭磁电阻10阻值按照发电 机额定空载灭磁时的两端电压等于ZnO灭磁电阻的残压设计，此时， ZnO灭磁电阻8的容量应减去线性灭磁电阻10灭磁容量。接着按照图 4进行接线，将灭磁二极管9串联线性灭磁电阻10后再并联在ZnO灭 磁电阻8两端，灭磁二极管9的极性按照灭磁起作用方向接入，构成 一个具有折线特征的灭磁电阻组合装置11，如图4中虚线所框部分。 最后将灭磁电阻组合装置11通过灭磁开关放电端口 6并联在发电机转 子绕组7两端。
权利要求1.一种具有折线特征的灭磁电阻组合装置，其特征是该装置包括线性灭磁电阻(10)、灭磁二极管(9)和ZnO灭磁电阻(8)；所述线性灭磁电阻(10)与灭磁二极管(9)串联后再并联在ZnO灭磁电阻(8)两端。
2. 根据权利要求1所述的具有折线特征的灭磁电阻组合装置， 其特征是所述线性灭磁电阻(10)的阻值为ZnO灭磁电阻(8)上的 残压与发电机空载额定励磁电流之比。
专利摘要一种具有折线特征的灭磁电阻组合装置，涉及同步发电机励磁系统灭磁技术，是一种ZnO灭磁电阻特性的改进技术方案，其特征是线性灭磁电阻(10)与灭磁二极管(9)串联后再并联在ZnO灭磁电阻(8)两端，形成一个具有折线特征的灭磁电阻组合装置。折线的起始段克服了ZnO灭磁电阻伏安特性高拐点的弊端，折线结束段有效利用ZnO灭磁电阻伏安特性的良好稳压特性优点，扬长避短，提高了ZnO灭磁电阻的灭磁安全性。另外，利用线性灭磁电阻简单经济特点可以减少ZnO灭磁电阻容量，降低整个灭磁设备的成本。
文档编号H02P9/14GK201414105SQ20092008620
公开日2010年2月24日 申请日期2009年6月3日 优先权日2009年6月3日
发明者何长平, 敬 张, 波 王, 邵显钧, 陈小明, 黄大可 申请人:长江三峡能事达电气股份有限公司