[发明专利]中小型双绕组同步发电机晶闸管分流励磁系统

说明书

本发明涉及中小型同步发电机励磁系统，直接应用电子技术开发与改变传统的有关自励励磁系统，属于中小型电机技术。经检索和查阅有关技术资料，尚未有与本文相同的技术。

中小型同步发电机励磁方式的种类很多，至今已形成两大类-他励和自励。自励又分为两个分支-励磁电源取自定子主绕组的机端电源和励磁电源取自定子副绕组的感应电势。国内中小型同步发电机励磁电源较普遍地取自定子副绕组的有：双绕组电抗分流式相复励和谐波励磁方式。前者的特点是：定子主、副绕组同相序于铁心槽中，（注：按单机或并联运行实况不同，分为滞后槽，超前槽或同槽）由副绕组作为励磁绕组的励磁电源，由可调节抽头的、带气隙的三相电抗器（线圈分为两个绕组）的移相与分流作用，使这种同步发电机按负载电流的大小及性质，自动地维持其端电压恒定。后者的特点是：此种同步发电机空载、满载的气隙磁场中，由于结构以及磁饱和的原因，存在一个非正弦的气隙磁场，根据富立叶级数分析，可分解为基波、三次谐波以及其他高次谐波磁场;谐波励磁方式就是利用此气隙磁场中的三次谐波在谐波绕组中所感应的电势作为该同步发电机的励磁绕组的励磁电源。双绕组电抗分流式相复励同步发电机与谐波励磁方式同步发电机的静态调压率和动态调压率均能达到T₂系列技术条件要求，即能满足一般工业企业生产和生活等用电的基本要求。若与高品质的他励方式的同步发电机相比，这两种结构简单、造价低、运行可靠、使用维护方便等优点;他俩相对比较，前者造价较高，单机运行或通过一定技术措施后并列或并网运行，波形畸变率以及动、静态技术指标都优于后者。到目前为止，这两种中小型同步发电机在国内应用及出口仍较普遍。

但是，双绕组电抗分流式相复励同步发电机和谐波励磁式同步发电机，至今尚存在某些不足之处：前者励磁回路因非线性大感抗的电抗器的串入，以及主、副绕组同槽抑或超前槽或滞后槽，再加上设计、加工、装配、调整等误差诸因素的影响，在单机运行时，静态电压调整率较差，动态品质也欠佳，并列或并网运行较困难，即使设法并联后也容易出现振荡与失磁现象，而且在并网后因发不出无功而受罚。后者由于设计、材料、加工、装配、调整等误差以及加工工艺不易稳定等原因，其波形畸变较大，并列或并网运行不稳定，或者很难并上电网。总之，他俩给生产和使用带来诸多不便，尤其是前者的电抗器要采用优质硅钢片和大量铜线，其造价很高。

本发明是针对当前双绕组电抗分流式相复励同步发电机和谐波励磁工同步发电机等所存在的上述问题，以当今先进的电子技术开发并应用于自励的励磁系统上。

以下借助附图，说明本发明的励磁系统及组成该系统的主要部件或单元的作用。

附图1是定子副绕组作为励磁电源的电路图。F为同步发电机，LQ为定子主绕组，LF为定子副绕组，LC为转子励磁绕组，FZ₁为三相整流桥，KZ为分流晶闸管，L为限流阻抗，FZ₂为单相整流桥，E_LF为发电机副绕组的感应电势，I_LC为直流励磁电流，Ug为晶闸管（KZ）控制信号。该同步发电机（F）的定子副绕组（LF）与定子主绕组（LQ）同槽、（允许相位差不超过±20%），用此副绕组（LF）所感应的电势（E_LF）由分流晶闸管（KZ）于其交流测的任一相进行分流后，经全波整流桥（FZ₁或FZ₂）整流成直流，作为该同步发电机（F）转子励磁绕组（LC）按运行实况所需的直流励磁电流（I_LC）。

为了防止分流晶闸管（KZ）意外分流过大而损坏阻抗较小的定子副绕组（LF），在分流晶闸管（KZ）的阳极回路中串入一限流阻抗（L）。

附图2是双绕组同步发电机晶闸管分流励磁自动调节闭环系统电气原理示意图。HL、HL₁为电流互感器，DG为分流晶闸管（KZ）的自动控制部件。自动控制部件（DG）中有对该同步发电机运行实况控制晶闸管分流作用。

附图3是晶闸管（KZ）分流自动控制部件方框图。①为机端电压整定单元，②为用于传感及负载补偿、信号综合、校正稳定、放大及控制单元，③为意外事件的声光报警单元，④为限制及保护单元，⑤为功率因数检测转换单元。