专利名称：小功率水轮发电机相敏型负荷补偿式自电驱动频率调节器的制作方法
技术领域：
频率调节
背景技术：
小功率水力发电站无力购置飞摆液压式或电气液压式频率调节器，小 功率水力发电站地处峡谷、小瀑布、小溪沟，供电给就近村庄。单独运行者居多。很难加入 地区电网。500千瓦以下的卧轴式水轮发电机，未装设频率调节器者居多。为保大用电设 备的起动和停止时的频率在较好的范围，值机人员坐守机旁，在某个时间段内，对卷扬机供 电，像汽车司机那样手不离调节阀门。输出线路开关跳闸，水轮机速度飞升，自然恐惧，迫切 需要价格低廉、安全可靠、性能完善、构造简单的频率调节器。
发明内容
本调节器反应快，能在频率尚未变化之前，抢先1-3秒就开始调节动作。发电机所 带负荷的增多或减少，必然引起频率变化，兼以负荷电流做信号，在频率尚未变化之前就开 始调节动作，能改善调节品质。本调节器利用L、C谐振原理组成并联谐振槽路，槽路由发电机线间电压Ubc供电， 经CT的第1原边检测发电机频率偏移时的失谐电流的相位，供给相敏放大器及其解调环 节，解调电压为Ua0解调出不同失谐工况的二个负极性直流信号，分别供给二个弛张振荡触 发器，二个触发器分别开通自己的可控整流环节，推动永磁式直流伺服电机左转或右转，开 大或关小调节阀门，使频率回升或回降。调节阀门开度反馈，速度反馈与负荷补偿电流的有限正回授使调差系数Kt可以 小于0. 5%。无机械零部件，灵敏度高，小于0. 25%。拼弃了液压系统和辅助系统，用发电机电压做放大器的工作电源和驱动电源，电 子电气元件组合总比机加工的零部件方便，使造价大幅度降低，小功率电站的经济力量可 以承受。
图1 频率偏移检测与相位解调线路2 触发器、可控整流线路3、触发器、可控整流与速度反馈线路4 调节阀开度反馈与负荷补偿线路5 水轮发电机相敏型负荷补偿式自电驱动频率调节器线路6 保护与手动遥控线路及分地设置图 图7，信号与可控整流波形图
具体实施例方式包括频偏检测环节，相位解调环节，触发环节。可控整流环节，调节 阀门开度反馈环节，负荷补偿环节，调速功与机行机构环节，保护及遥控环节，分述于下一、频率偏移检测环节由固定电容与可变电感(设定及反馈的)组成以50HZ为中心的并联谐振槽，用检测CT检测其失谐电流。并联槽路工作电压为发电机线间电压Wdc.检测CT副边端线为上 边线，0中线，下边线。为解决三极管性能不一致，把0中线分开，以便供给不同的偏流，以使 集电极初始电流一致。。发电机频率50HZ时，电容电流IC电感电流IL的大小相等，方向相反，即完全谐 振，检测CT副边无输出，但电感有铜损，铁极、电容有介质损失，统称为有功损失，而在检测 CT付边有阻性电流顶输出。阻性电流在后述的相位解调环节中不表现，不影响调节器的工作。当水轮发电机频率偏高时，IC > IL，检测CT的上边线为“正”电压，它超前于Wdc 90°，经过后述环节去关小调节阀门(导叶)，使频率回降。当水轮发电机频率偏低时，IC < IL，检测CT的下边线为“正”电压，它迟后于 Ubc90°，经后述的环节去开大调节阀门(导叶)，使频率回升。二、相位解调环节(一 )线路简述由二支NPN型三极管BG1、BG2与输出变压器TB组成相敏放大 器，其基极分别接受检测CT的上边线和下边线来的正半周信号，其集电极分别接TB原边的 上、下端线。TB原边的中间端线由发电机A相电压，经隔离变压器的低压Ua供电，此Ua超 前于W3c90°，与失谐的Ic、Il的方向(相位)为同方向和反方向。称fe为解调电压。TB的副边有二个独立的三端线的线圈，端线编号为1、0、1、和Γ、0'、2'。1与 1'为同名端，端线1与2和1'与2'分别接正极性输出二极管，其输出极包括0中线的编 号为Κ1，0，Κ2与Kl'、0'、Κ2'，输出极K与其0中线之间接有充放电的电容与电阻。此 处称其为渗透网。BGl或BG2只有在基极信号为正半周，集电极电压也是正半周才工作。频率偏移时的相位解调工作程序如下表1及表下(二)(三)说明。相应解调器工作程序表1表权利要求
1.能预知频率变化。在频率尚未变化之前，抢先1-3秒就动作的技术；
2.L、C并联谐振槽线路检测出频率偏移方向的技术；
3.相敏放大及相位解调把频偏方向解调出二路直流信号的技术；
4.驰张振荡器与可控整流推动永磁电机左、右转动的技术；
5.调节阀门开度带动反馈电感实现调差，解决频率振荡的技术；
6.伺服电机同轴的测速发电机，实现速度反馈，改善调节品质的技术；
7.负荷补偿预知频率变化走向，补偿频率下降，使调差系数近似为零的技术；
8.并联槽路的有功电流经过解调而不表现的技术；
9.相敏放大器的分开偏流，使静态集电极电流相等，对三极管参数不苛求一致的技术。
全文摘要
本发明有提前调节动作的功能，在频率尚未变化之前，抢先1-3秒开始调节动作，因它有负荷补偿，改善了调节品质。本发明利用L、C谐振原理组成并联谐振槽路，其工作电压为Ubc。经CT第一原边检测发电机频率偏移时失谐电流的不同相位，供给相敏放大器及其相位解调器。解调电压为Ua.解调出不同失谐工况的二个负极性直流信号，分别供给二个驰张振荡触发器。二个触发器分别开通自己的可控整流环节，推动永磁式伺服电机左转或右转，开大或关小调节阀门(导叶)，使频率回升或回降。调节阀门开度反馈、速度反馈与负荷补偿电流的有限正回授，调差系数KT可在0.2％-5％之间选定，根据水轮发电机运行方式，现场随时选取设定。
文档编号F03B15/12GK102116247SQ200910059620
公开日2011年7月6日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者历智成 申请人:历智成