同步发电机励磁系统和电压的尖峰与缺口波形的消除装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种同步发电机励磁系统和电压的尖峰与缺口波形的消除装置，采用并联的电容器组，设置在励磁变压器和整流器之间，所述电容器组包括第一电容组、第二电容组和第三电容组，每组电容组包括至少一个电容；所述电容器组采用星型接法或三角形接法连接所述励磁变压器和整流器。通过采用并联的电容器组，由于电容器两端的电压是不能突变的，电流经发电机发出后，经励磁变压器、并联的电容器组和整流器，在可控硅换相时，减缓了由于换相短路导致励磁变压器侧的单位电流，从而使励磁变压器高压侧的电流变化趋少，使电机端电压产生的电压尖峰与缺口波形等畸变减缓，甚至消除。并且，电容器的成本低。
【专利说明】
同步发电机励磁系统和电压的尖峰与缺口波形的消除装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及发电机技术领域，特别是涉及一种同步发电机励磁系统和同步发 电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置。
【背景技术】
[0002] 在发电机空载或孤网轻载运行时，若发电机端电压出现缺口与尖峰，则会对电器 设备产生严重的危害，同时也对电网产生一定的污染。随着用户对用电质量提高，需减少或 消除发电机端的缺口与尖峰波形。
[0003] 如图1的励磁整流装置接线原理图和图2至图4的换相原理图可以看出，励磁变压 器低压侧在换相瞬间存在两相短路，其短路电流为：
[0004]
[0005] 其中，E为交流线电压有效值，Χγ为由交流至整流桥交流输入端之间的每相换相电 抗，ω为交流系统在换流器交流侧两相短路时，短路电流的强制分量幅值。
[0006] 因此，要解决发电机端电压尖峰与缺口增加励磁变压器的，需要增大励磁变压器 的短路阻抗，但这种方法的成本很高，且使励磁变的体积很大和励磁变压器低压侧电感量 增大，从而导致励磁变压器温升很高，整个反馈系统的时间常数增大，同时存在大量的高次 谐波通过对电磁藕合也会进入励磁高压侧。 【实用新型内容】
[0007] 基于此，有必要提供成本低且能消除同步发电机空载或轻载端的电压尖峰与缺口 波形的装置和同步发电机励磁系统。
[0008] -种同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，采用并联的电容器组，设置 在励磁变压器和整流器之间，所述电容器组包括第一电容组、第二电容组和第三电容组，每 组电容组包括至少一个电容;所述电容器组采用星型接法或三角形接法连接所述励磁变压 器和整流器。
[0009] 在其中一种实施方式中，所述电容器组采用三角接法连接所述励磁变压器和整流 器，所述第一电容组的一端与同步发电机的励磁变压器的Α相连接，其另一端与所述整流器 的B相连接;所述第二电容组的一端与所述励磁变压器的B相连接，其另一端与所述整流器 的C相连接;所述第三电容组的一端与所述励磁变压器的C相连接，其另一端与所述整流器 的A相连接。
[0010] 在其中一种实施方式中，所述电容器组采用星形接法连接所述励磁变压器和整流 器，所述第一电容组的一端与同步发电机的励磁变压器的A相连接，所述第二电容组的一端 与所述励磁变压器的B相连接，所述第三电容组的一端与所述励磁变压器的C相连接;所述 第一电容组的另一端、所述第二电容组的另一端和所述第三电容组的另一端连接。
[0011] 在其中一种实施方式中，所述第一电容组、第二电容组和第三电容组的电容数量 与所述电容的容量和电容器组的容量有关：
[0012] n = 3Qi/Q；
[0013] 其中，Qi为所述电容的容量;Q为并联的电容器组的容量。
[0014]在其中一种实施方式中，所述第一电容组、第二电容组和第三电容组的电容数量 相同。
[0015] 在其中一种实施方式中，所述第一电容组、第二电容组和第三电容组分别具有三 个电容。
[0016] -种同步发电机励磁系统，包括发电机、励磁变压器、整流器和上述的同步发电机 电压的尖峰与缺口波形的消除装置，所述励磁变压器连接在所述发电机的出口端;所述同 步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置设置在所述励磁变压器和整流器之间。
[0017] 通过采用并联的电容器组，由于电容器两端的电压是不能突变的，电流经发电机 发出后，经励磁变压器、并联的电容器组和整流器，在可控硅换相时，减缓了由于换相短路 导致励磁变压器侧的单位电流，从而使励磁变压器高压侧的电流变化趋少，使电机端电压 产生的电压尖峰与缺口波形等畸变减缓，甚至消除。并且，电容器的成本低。
【附图说明】
[0018] 图1为励磁整流装置的接线原理图；
[0019] 图2为励磁整流装置换相前电流示意图；
[0020] 图3为励磁整流装置换相前中流示意图；
[0021 ]图4为励磁整流装置换相前后流示意图；
[0022]图5为实施例1的采用三角形接法的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装 置的电路原理图；
[0023]图6为发电机采用图5所示的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置的电 路连接示意图；
[0024] 图7为采用星形接法的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置的电流录波 图；
[0025] 图8为采用三角形接法的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置的电流录 波图；
[0026] 图9为发电机原始端电压录波图；
[0027] 图10为采用同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置后的电压录波图；
[0028] 图11为实施例2采用星形接法的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置的 电路原理图。
【具体实施方式】
[0029] 实施例1
[0030] 如图5、图6、图7、图8和图11所示，同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置， 采用并联的电容器组，设置在励磁变压器和整流器之间，具体的设置在励磁变压器的输出 端，所述电容器组包括第一电容组CA、第二电容组CB和第三电容组CC，每组电容组包括至少 一个电容;所述电容器组采用星型接法或三角形接法连接所述励磁变压器和整流器。
[0031]通过采用并联的电容器组，由于电容器两端的电压是不能突变的，电流经发电机 发出后，经励磁变压器、并联的电容器组和整流器，在可控硅换相时，减缓了由于换相短路 导致励磁变压器侧的单位电流，从而使励磁变压器高压侧的电流变化趋少，使电机端电压 产生的电压尖峰与缺口波形等畸变减缓，甚至消除。并且，电容器的成本低。
[0032]如图5和图6所示所示电容器组采用三角形接连接励磁变压器和整流器。具体的， 所述第一电容组CA的一端与同步发电机的励磁变压器UR的A相连接，其另一端与所述整流 器T的B相连接;所述第二电容组CB的一端与所述励磁变压器UR的B相连接，其另一端与所述 整流器T的C相连接;所述第三电容组的一端与所述励磁变压器UR的C相连接;其另一端与所 述整流器T的A相连接。
[0033]采用三角形接法，将电容器组连接励磁变压器和整流器，该方式接线简单，每一电 容器的运行电压与其它两个电容器的状态有关。
[0034]在具体的实施方式中，第一电容组、第二电容组和第三电容组的电容数量相同。
[0035] 在具体的实施方式中，第一电容组、第二电容组和第三电容组的电容数量与电容 的容量和电容器组的容量有关，具体为：
[0036] n = 3Qi/Q；
[0037] 其中，〇:为电容的容量;Q为电容器组的容量。
[0038] 以三角形接法为例，具体的，根据以下公式计算并联的电容器组的容量Q:
[0039]
[0040]
[0041 ] C = Q/0.314XUXU
[0042] 其中，Q为并联的电容器组的容量、U为励磁变压器的输出电压，I为并联的电容器 组的电流。
[0043] 若变压器低压侧电压过高，可相对的增加电容的数量。
[0044] 在具体的实施方式中，第一电电容组、第二电容组和第三电容组的电容数量相同， 都为3个，每一组的3个电容依次串联。
[0045] 本实施新型的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，采用的并联电容器 组，并联的电容器组的每个支路采用n+C的结构，一方面，能够降低每个电容的两端电压，从 而大大降低电容的温升另一方面，每个支路的电流在同等等效法拉容量情况下，电流是不 变的，因此，每个电容的有效使用容量只有η分之一，大大降低了电容的温升，大大提高了电 容的使用寿命。
[0046] 当系统遭遇瞬时雷击或瞬时干扰时，由于电容两端阻碍其电压的突变，固对整个 系统的稳定，提供了很好的保障作用。并且励磁变低压侧由于是整流桥非线性负载，会产生 高次谐波，对电容有破坏作用，而每支路采用n+C的结构，大大降低了谐波对每个电容的危 害。
[0047] 对比如图9和图10所示，使用本实用新型的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的 消除装置后，发电机端电压的波形的尖峰与缺口被削除，端电压的质量得到了改善。
[0048] 实施例2
[0049] 如图11所示，本实施方式的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，电容 器组采用星型接法连接在励磁变压器和整流器之间，具体的，所述第一电容组的一端与同 步发电机的励磁变压器的A相连接，所述第二电容组的一端与所述励磁变压器的B相连接， 所述第三电容组的一端与所述励磁变压器的C相连接;所述第一电容组的另一端、所述第二 电容组的另一端和所述第三电容组的另一端连接。其它结构与实施例1相同，在此不再赘 述。
[0050] 实施例3
[0051] 本实用新型还提供一种同步发电机励磁系统，如图6所示，包括发电机、励磁变压 器、整流器和上述的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，励磁变压器连接在所 述发电机的出口端;所述同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置设置在所述励磁变 压器和整流器之间。
[0052] 具体的，同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置采用并联的电容器组，电 容器组包括第一电容组、第二电容组和第三电容组，每组电容组包括至少一个电容;所述电 容器组采用星型接法或三角形接法连接所述励磁变压器和整流器。
[0053] 通过采用并联的电容器组，由于电容器两端的电压是不能突变的，电流经发电机 发出后，经励磁变压器、并联的电容器组和整流器，在可控硅换相时，减缓了由于换相短路 导致励磁变压器侧的单位电流，从而使励磁变压器高压侧的电流变化趋少，使电机端电压 产生的电压尖峰与缺口波形等畸变减缓，甚至消除，因此，该同步发电机励磁系统能够提供 稳定的电压。
[0054] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例 中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛 盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0055] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于 本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，其特征在于，采用并联的电容器组， 设置在励磁变压器和整流器之间，所述电容器组包括第一电容组、第二电容组和第三电容 组，每组电容组包括至少一个电容;所述电容器组采用星型接法或三角形接法连接所述励 磁变压器和整流器。2. 根据权利要求1所述的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，其特征在于， 所述电容器组采用三角接法连接所述励磁变压器和整流器，所述第一电容组的一端与同步 发电机的励磁变压器的A相连接，其另一端与所述整流器的B相连接;所述第二电容组的一 端与所述励磁变压器的B相连接，其另一端与所述整流器的C相连接;所述第三电容组的一 端与所述励磁变压器的C相连接，其另一端与所述整流器的A相连接。3. 根据权利要求1所述的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，其特征在于， 所述电容器组采用星形接法连接所述励磁变压器和整流器，所述第一电容组的一端与同步 发电机的励磁变压器的A相连接，所述第二电容组的一端与所述励磁变压器的B相连接，所 述第三电容组的一端与所述励磁变压器的 C相连接;所述第一电容组的另一端、所述第二电 容组的另一端和所述第三电容组的另一端连接。4. 根据权利要求1所述的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，其特征在于， 所述第一电容组、第二电容组和第三电容组的电容数量与所述电容的容量和电容器组的容 量有关： n = 3Qi/Q； 其中，Qi为所述电容的容量;Q为并联的电容器组的容量。5. 根据权利要求1所述的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，其特征在于， 所述第一电容组、第二电容组和第三电容组的电容数量相同。6. 根据权利要求1所述的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，其特征在于， 所述第一电容组、第二电容组和第三电容组分别具有三个电容。7. -种同步发电机励磁系统，包括发电机、励磁变压器、整流器和权利要求1至6任一项 所述的同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置，所述励磁变压器连接在所述发电机 的出口端;所述同步发电机电压的尖峰与缺口波形的消除装置设置在所述励磁变压器和整 流器之间。
【文档编号】H02P9/10GK205622561SQ201620449716
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】郭旭东, 胡清波, 张志峰, 申滔, 林时来
【申请人】华自科技股份有限公司