一种适用于变速发电机的恒磁通励磁控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于变速发电机的恒磁通励磁控制系统及方法。常规发电机均运行于固定转速、固定频率的工况下，可采用的发电机励磁控制方法有电压闭环、电流闭环等方式。当发电机转速变化时，这些励磁方式将会导致用电设备过励磁。本发明提出的恒磁通励磁方式，能够保证发电机任意转速变化情况下不会导致用电设备过励磁，满足发电机变速运行时对励磁系统的特殊需求。
【专利说明】
一种适用于变速发电机的恒磁通励磁控制系统及方法
技术领域
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[0001]本发明属于电力系统自动控制领域，具体涉及一种适用于变速发电机的恒磁通励磁控制系统及方法。
【背景技术】
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[0002]常规同步发电机正常运行时都是与电网并网的，发电机电压频率与电网一致，发电机处于定速定频运行方式。当发电机电压频率不变时，其励磁控制方式通常为电压闭环方式，其作用在于维持发电机电压稳定在设定值。
[0003 ]对于某些特殊用电设备的特殊工况，需要发电机电压频率在一定的范围内变动。当频率改变时，如果采用电压闭环方式维持发电机电压不变，有可能导致用电设备过励磁。因此，针对变速运行的发电机，必须采用不同于常规的发电机的励磁方法。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于提供一种适用于变速发电机的恒磁通励磁控制系统及方法。
[0005]根据发电机铁芯磁密度公式:B= KU/f，(其中K=1/4.44WS，其中U为绕组电压，E数为W，铁芯截面为S)，电压的升高和频率的降低均可导致磁密的增大。磁密增大，使得铁芯饱和，励磁电流急剧增大，造成过励磁现象。本发明所采用方法通过检测发电机电压和频率的比值U/f，然后由励磁调节器来控制发电机励磁电流，使得发电机电压跟随频率变化，以保持u/f恒定，从而维持磁通恒定，保障用电设备在发电机变速运行时不会产生过励磁。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]—种适用于变速发电机的恒磁通励磁控制系统，包括电压采集模块、频率测量模块、磁通给定模块、综合比较模块、超前滞后模块、输出限幅模块、投退控制模块和励磁调节器;其中，所述综合比较模块的3个输入端分别与电压采集模块、频率测量模块、磁通给定模块相接;所述综合比较模块的输出端依次经超前滞后模块、输出限幅模块、投退控制模块后与励磁调节器输入端相接。
[0008]—种适用于变速发电机的恒磁通励磁控制方法，该恒磁通励磁控制方法基于上述的恒磁通励磁控制系统，该方法包括:发电机转速变化时，频率测量模块所检测的发电机输出电压的频率发生变化，随着频率的变化，通过励磁调节器改变励磁电流的输出，使得发电机转速变化过程中电压的幅值U和频率f的比值维持恒定不变，使得用电设备的磁通维持恒定，不会在发电机变速运行过程中出现过励磁。
[0009]本发明进一步的改进在于:通过电压采集模块检测发电机出口断路器电压和频率测量模块检测系统电压频率的变化，共同判断发电机是否处于未并网发电状态;如果判断发电机已经发电且未和电网联接，则将励磁调节器转入恒磁通控制方式。
[0010]本发明进一步的改进在于:判断方法为:发电机与系统连接的断路器分开，即发电机处于未并网发电状态;或者发电机频率异于工频，即发电机处于未并网发电状态。
[0011 ]本发明进一步的改进在于:励磁调节器转入恒磁通控制方式是自动进行的。
[0012]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0013]一般励磁调节器正常工作时采用恒发电机电压控制方式，这种控制方式均是建立在发电机电压频率为50Hz恒定不变的基础上，如果频率变化后仍采用此励磁方式维持发电机电压恒定，将会导致发电机及其负载磁通饱和。本发明的在于能够控制励磁系统的输出，使得发电机励磁电流根据频率的变化而调节，从而维持非工频变速运行的同步发电机及其负载的工作磁通基本不变，不会导致磁通饱和带来的过励磁问题。
【附图说明】
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[0014]图1为本发明恒磁通励磁控制原理框图。
[0015]附图标记说明:
[0016]I 一电压测量模块;2—频率测量模块;3—磁通给定模块；
[0017]4—综合比较模块;5—超前滞后放大模块;6—输出限幅模块；
[0018]7—投退控制模块;8—励磁调节器。
【具体实施方式】
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[0019]以下结合附图对发明做出进一步的说明。
[0020]如图1所示，本发明是在现有的微机型励磁调节器基础上，加入恒磁通励磁控制算法和程序来实现。本发明涉及的励磁调节器由电压测量模块1、频率测量模块2、Φ磁通给定设置模块3、综合比较模块4、超前滞后放大模块5、输出限幅6、投入退出模块7及励磁调节器8组成，通过电压测量模块I和频率测量模块2获得发电机磁通值，通过综合比较模块4将发电机磁通值Φ6与磁通给定模块3所给定Φ8进行比较，得到磁通差Φθ-Φ8，该信号经过超前滞后放大模块5得到输出信号，再经输出限幅模块6得到限幅结果，最后经投入及退出模块7后利用励磁调节器8控制励磁电流，使发电机磁通维持在恒定的水平。
[0021 ]本实施例中，发电机转速变化时，所述频率测量模块2所检测的发电机输出电压的频率也会变化，随着频率的变化，通过励磁调节器8改变励磁电流的输出，使得发电机转速变化过程中电压的幅值U和频率f的比值维持恒定不变，从而使得用电设备的磁通维持恒定，不会在发电机变速运行过程中出现过励磁。
[0022]本实施例中，通过所述电压采集模块I检测发电机出口断路器电压和频率测量模块2检测系统电压频率的变化，共同判断发电机是否处于未并网发电状态。如果判断发电机已经发电且未和电网联接，则将励磁调节器8转入恒磁通控制方式。判断方法为:发电机与系统连接的断路器分开，即发电机处于未并网发电状态;或者发电机频率异于工频(50Hz)，即发电机处于未并网发电状态。励磁调节器8转入恒磁通控制方式是自动进行的，无需人工干预。
[0023]以上所述，仅是本发明专利的较佳实施例，并非对本发明专利作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种适用于变速发电机的恒磁通励磁控制系统，其特征在于:包括电压采集模块(I)、频率测量模块(2)、磁通给定模块(3)、综合比较模块(4)、超前滞后模块(5)、输出限幅模块(6)、投退控制模块(7)和励磁调节器(8);其中，所述综合比较模块(4)的3个输入端分别与电压采集模块(I)、频率测量模块(2)、磁通给定模块(3)相接;所述综合比较模块(4)的输出端依次经超前滞后模块(5)、输出限幅模块(6)、投退控制模块(7)后与励磁调节器(8)输入纟而相接。2.—种适用于变速发电机的恒磁通励磁控制方法，其特征在于:该恒磁通励磁控制方法基于权利要求1所述的恒磁通励磁控制系统，该方法包括:发电机转速变化时，频率测量模块(2)所检测的发电机输出电压的频率发生变化，随着频率的变化，通过励磁调节器(8)改变励磁电流的输出，使得发电机转速变化过程中电压的幅值U和频率f的比值维持恒定不变，使得用电设备的磁通维持恒定，不会在发电机变速运行过程中出现过励磁。3.根据权利要求1所述的恒磁通励磁控制方法，其特征在于:通过电压采集模块(I)检测发电机出口断路器电压和频率测量模块(2)检测系统电压频率的变化，共同判断发电机是否处于未并网发电状态;如果判断发电机已经发电且未和电网联接，则将励磁调节器(8)转入恒磁通控制方式。4.根据权利要求3所述的恒磁通励磁控制方法，其特征在于:判断方法为:发电机与系统连接的断路器分开，即发电机处于未并网发电状态;或者发电机频率异于工频，即发电机处于未并网发电状态。5.根据权利要求3所述的恒磁通励磁控制方法，其特征在于:励磁调节器(8)转入恒磁通控制方式是自动进行的。
【文档编号】H02P9/14GK106026812SQ201610602309
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月27日
【发明人】兀鹏越, 赵峰, 柴琦, 赵煦, 居文平, 谷巍, 李冬泉, 寇水潮
【申请人】西安西热节能技术有限公司, 华能威海发电有限责任公司