[实用新型]恒功率式水电站自动稳速稳压装置

说明书

本实用新型属微型水电站的自动稳速稳压装置。

在现有技术中，微型水电站靠人工调节进水流量的手动调节方式来调节负荷，发电机组转速因用户负荷变化而波动，甚至因转速变化太大而引起电压频率大幅度波动而烧毁用电器具，且要设一人值班。

本实用新型的目的，是要提供一种恒功率式的实现微型水电机组自动稳频、稳压的电子负荷调节器，彻底改变过去手动调节流量或涇流运行不能变化用户负荷的落后面貌，保证发电机组运行的可靠性及稳定性，实现开机后无人值班、自动运行。

本实用新型是完全区别于现有技术的一种全新的设计。

本实用新型的设计思想是：不并网的微型水轮发电机组在额定输出工况下运行，即进入水轮机的流量不变，发电机输出功率不变，当用户甩负荷时，本实用新型自动把多余功率转移到平衡负荷上消耗掉；当用户重新增加负荷，本实用新型又自动把功率转向用户，自动使用户功率与平衡负荷消耗功率之和与水轮发电机输出功率保持恒等，使机组在恒速恒压下运行。本实用新型采用可控硅相控技术，负荷转移反应灵敏、稳定，适用于涇流微型水电站的微型水轮发电机组自动调速。实现了开机后无人值班、自动运行。

本实用新型的自动稳速稳压系统方框图如图1所示。

本实用新型采用相控式电子负荷调节电路，原理方框图如图2所示。

本实用新型的电路如图3所示。

本实用新型的特征在于具有电网频率检测电路、可控硅触发信号放大电路和相控式可控硅电路及谐波吸收电路。电网频率检测电路输出随电网频率变化而变化的电压信号，加到可控硅触发信号放大电路。可控硅触发信号放大电路由比例微分积分电路和可控硅触发电路组成。信号变压器〔7〕输出的随电网频率变化而变化的移相触发信号加于可控硅〔8〕，使其随电网频率在一定电角度导通，使信号变压器〔9〕的〔a₁₁〕、〔b₁₁〕两端经桥式整流器〔10〕，在〔a₁₂〕〔b₁₂〕两点输出对称的一定导通角的触发信号加于主回路双向可控硅〔11〕，使双向可控硅〔11〕流过对称的一定导通角的电流经平衡负荷〔12〕消耗多余的功率；即当用户甩负荷时，这时电网频率有上升趋势，经可控硅触发信号放大电路放大后，使信号变压器〔7〕输出的触发信号前移，使单向可控硅〔8〕的导通角增大，使双向可控硅〔11〕的导通角增大，流经平衡负荷〔12〕的电流有效值增大，从而自动使平衡负荷消耗功率与用户功率之和恒等于发电机输出功率。当用户重新增加负荷时，这时电网频率有下降趋势，上述过程朝相反变化方向变化，最终使流经平衡负荷〔12〕的电流有效值减小，也自动使平衡负荷消耗功率与用户功率之和恒等于发电机输出功率。用户满负荷时，电网频率为最小〔49.2赫芝〕，这时可控硅〔11〕不导通；用户全抛负荷时，电网频率最大〔50.8赫芝〕，这时可控硅〔11〕全导通。

本实用新型所用的电网频率检测及放大电路，由交流电压波形削波稳压电路、阻容及二极管频率信号电路及与之相连的运算放大器放大电路组成。本实用新型所用的可控硅触发信号放大电路，由单结晶体管电路输出移相信号触发单向小容量可控硅控制桥式整流电路的导通角，从而使信号变压器〔9〕的〔a₁₁〕、〔b₁₁〕两端经桥式整流器〔10〕，在〔a₁₂〕〔b₁₂〕两点输出对应于一定导通角的双向对称交流触发信号加到双向可控硅〔11〕。本实用新型所用的相控式双向可控硅电路及谐波吸收电路，其特征在于由电感器〔1、2〕与电容器〔3、4、5、6〕组成谐波吸收电路。采用相控式可控硅电路及谐波吸收电路实现负荷转移过程的无级自动调节，负荷转移反应灵敏，调节时间小于1.5秒。

本实用新型与靠人工调节进水流量的手动调节方式的现有技术相比，具有如下优点：

1.采用本实用新型装置，水轮发电机组恒功率运行，用户主负荷与平衡负荷之和保持不变，不必调节进水流量，可简化水轮机结构，降低水轮机造价，尤其适用于无水库的涇流电站。

2  本实用新型装置，采用可控硅相控技术，元器件少，因而造价低，易于推广使用。

3  采用本实用新型装置，水轮机组起动、停止简单、大大减轻了工人劳动强度，实现了开机后无人值班，发电机组自动恒功率运行。

本实用新型经过两年的试用，证明本装置操作方便，使用安全可靠，是一种值得推广应用的新产品，特别适用于微型水电站的使用。