一种异步化调相机的交流励磁装置的制作方法

1.本发明涉及一种异步化调相机的交流励磁装置。


背景技术：

2.异步化调相机在运行时轴上不带机械负载，主要作用为向系统提供无功输出，作为一种无功补偿设备，其无功输出能力和速度具有突出的优势，目前国内外的多个机构研制出小型的分布式调相机为新能源系统增大同步惯量 ，但其为系统提供频率支撑主要原理是转速和系统频率之间固有的耦合关系，所能提供的惯量有限，不能主动控制其惯量释放的大小。


技术实现要素：

3.为了克服现有调相机励磁控制不能主动控制其惯量释放量，本发明设计了一种异步化调相机的交流励磁装置，该装置可以通过调节励磁电流的有功分量，主动调节调相机转速，使其可以变速恒频运行，在系统遭遇到扰动频率变化时为系统提供频率支撑。
4.本发明提供的技术方案为：一种异步化调相机的交流励磁装置，包括：频率测量装置，连接调相机定子端，检测调相机并网点处的频率；电压互感器、电流互感器，连接调相机定子端，测量调相机的定子电压和调相机输出给电网的电流；励磁控制器，电压和电流互感器及频率测量装置的输出分别连接至所述的励磁控制器的输入端，励磁控制器的输出端连接至所述的背靠背式交
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交变流器；背靠背式交
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交变流器，所述的励磁控制器输出端连接至所述的背靠背式交
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交变流器的控制输入端口，所述的背靠背式交
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交变流器一端连接电网，一端连接调相机转子。
5.优选的是，所述异步化调相机的转子绕组在空间上120
°
间隔对称分布，由所述的背靠背式交
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交变流器提供励磁电压。
6.优选的是，所述电压、电流互感器一端连接调相机定子，一端连接所述的励磁控制器。
7.优选的是，所述的频率检测装置一端连接调相机定子，一端连接所述的励磁控制器。
8.优选的是，所述的励磁控制器一端连接电压、电流互感器和频率检测装置，另一端连接背靠背式交
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交变流器，其检测调相机的输出电压、电流及电网频率得出励磁电压参考值，经过spwm调制后得到脉冲控制信号。
9.优选的是，所述的的励磁控制器一端连接电网，一端连接调相机转子，其控制端口连接所述的励磁控制器，接收所述的励磁控制器的脉冲信号，将电网电能转换成调相机转子所需的励磁电压。
10.本发明至少包括以下有益效果：通过采集调相机的定子电压、电流、频率，励磁控制器对比预置的参考值，得到调相机所需的有功、无功功率，再利用有功、无功功率计算出调相机所需的励磁电压参考值，将其经过spwm变流后得到脉冲控制信号给背靠背式变流
器，其中的励磁电压参考值分为有功分量和无功分量，通过控制其无功分量即可控制调相机的无功输出，控制其有功分量即可控制器有功输出，通过本发明可以实现对调相机的有功、无功的独立灵活解耦控制。
11.本发明的启发有点、特征将通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和时间而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
12.图1是本发明所述的异步化调相机的交流励磁装置结构示意图。
13.图2是本发明所述的背靠背式交
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交变流器结构示意图。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
15.为使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作详细说 明。
16.如图1所示，本发明实施例提供的异步化调相机交流励磁装置，包括频率测量装置，电压互感器，电流互感器，励磁控制器，背靠背式交
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交变流器，所述的频率检测装置输出端连接调相机并网点，输出端连接励磁控制器；所述的电压互感器，电流互感器输入端连接调相机的机端，输出端连接励磁控制器；所述的励磁控制器的输出端连接频率检测装置、电压互感器、电流互感器，输出端产生脉冲控制信号给背靠背式交
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交变流器；背靠背式交
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交变流器的一端连接电网，另一端连接调相机转子，用来转换电能，生成所需频率和幅值的电压给调相机转子，其控制端口接收励磁控制器产生的脉冲控制信号，生成对应大小和频率的电压给调相机转子。
17.由于采用了交流励磁，励磁控制器采用矢量控制，使其相比于传统的控制方法除了具有调节调相机无功功率的能力，还具备了调节调相机的励磁电流无功分量，具备了调速能力，具有了更大的控制灵活性，比传统的调相机控制方法具备了更大的频率支撑能力，提高了并网系统的电力系统稳定性。
18.进一步地所述调相机的励磁控制系统采用矢量控制，即将三相静止abc坐标系的量经过帕克变换转换为两相静止dq坐标系，然后再两相静止dq坐标系对调相机的有功、无功分量进行控制，然后再经过帕克变换为三相静止abc坐标系，经过spwm调制后生成脉冲控制信号输出给背靠背式交
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交变流器的控制端口。励磁控制器的设置并不局限于本实施例所列举的，只要是能够实现该功能的电路均可。
19.背靠背式交
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交变流器的结构如图2所示，分为连接电网一端的网侧变流器和连接调相机转子的转子侧变流器，中间通过直流环节相连接，网侧变流器的主要作用是维持直流环节的电压稳定性，转子侧变流器的作用为控制调相机的有功、无功输出，调节转速，背靠背式交
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交变流器的能量可以进行双向流通，即可以向转子输入能量，也可以由转子释放能量给电网。背靠背式交
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直
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交变流器并不局限于本实施例所列举的，只要是能
够实现该功能的电路均可。
20.如上所述，根据本发明，该励磁装置可以实现有功、无功解耦控制，在调相机输出无功功率的同时可以针对系统频率变化适量的输出有功功率，提高系统的电压和频率稳定性。
21.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施例中的所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。


技术特征：
1.一种异步化调相机的交流励磁装置，其特征在于，包括：频率测量装置，连接调相机定子端，检测调相机并网点处的频率；电压互感器、电流互感器，连接调相机定子端，测量调相机的定子电压和调相机输出给电网的电流；励磁控制器，电压和电流互感器及频率测量装置的输出分别连接至所述的励磁控制器的输入端，励磁控制器的输出端连接至所述的背靠背式交
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交变流器；背靠背式交
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交变流器，所述的励磁控制器输出端连接至所述的背靠背式交
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交变流器的控制输入端口，所述的背靠背式交
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交变流器一端连接电网，一端连接调相机转子。2.如权利要求1所述的调相机的交流励磁装置，其特征在于，所述调相机转子为三相对称互相间隔120
°
的三个励磁绕组，分别通以三相交流励磁电压，所述三相对称绕组需要通过背靠背式交
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交变流器获取励磁电压。3.如权利要求1所述的调相机的交流励磁装置，其特征在于，电压、电流互感器的一端与调相机定子相连，另一端与所述的励磁控制器相连。4.如权利要求1所述的调相机的交流励磁装置，其特征在于，频率测量装置的一端与调相机定子相连，另一端与所述的励磁控制器相连。5.如权利要求1所述的调相机的交流励磁装置，其特征在于，所述的励磁控制器，其输入端连接电压、电流互感器和频率测量装置，计算出调相机的有功、无功功率后计算出调相机转子励磁所需的励磁电压，通过spwm调制后生成脉冲控制信号，将生成的控制信号通过其输出端连接至背靠背式交
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交变流器。6.如权利要求1所述的调相机的交流励磁装置，其特征在于，所述的背靠背式交
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交变流器，其一端连接至电网，另一端连接至调相机转子，其控制输出端口连接至励磁控制器，接收励磁控制器的输出信号为调相机提供相应的励磁电压。

技术总结
本发明公开了一种异步化调相机的交流励磁装置，包括：频率测量装置，电压互感器，电流互感器，励磁控制器，背靠背式交


技术研发人员：姜兴远 吕艳玲 祁海兵
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2021.08.10
技术公布日：2021/11/2