交流励磁变速恒频发电机励磁系统设计

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1、交流励磁变速恒频发电机励磁系统设计：变频器作为励磁系统的核心，其性能的好坏将会直接影响发电机的输出电压质量，论文分析比较了交—交变频器与交—直—交变频器的有缺点，设计了以交—直—交变频电路为主的发电机励磁系统，并提出了控制方案。　　关键词：变频器；P；逆变　　：TH17：B：1009-9166（2011）0014(C)-0132-02　　　　一、励磁装置简介　　交流励磁变速恒频发电机的励磁都是由变频电源提供的。伴随着电力电子技术的发展，变频装置的性能、容量也不断提高，为交流励磁发电机进一步发展提供了可能，目前的变频装置按能量的传递方式可分为交—直—交型变频器和交—交型变频器。

2、　　（一）交—直—交型变频器　　交—直—交型变频器原理，是由整流器、中间环节和逆变三个部分组成。1、输出频率不受电X频率的影响，只取决于电力电子器件的切换频率，因此输出频率的调节范围广；2、可采用自关断器件，当采用晶闸管时，利用负载的反电动势换相，因此系统结构简单，控制方便，能适应恶劣环境运行。　　（二）交—交型变频器　　交—交变频器是指无直流中间环节，直接将较高固定频率（fi）的电压变换为频率（f0）较低，而且可变的输出电压的变换器。其特点为：1、能量直接变换，因此比一般的变频器具有更高的效率；2、由于其交流输出电压是直接由交流输入电压的某些部分包络所构成，因而其输出频率比

3、输入频率低得多时，输出波形较好；3、变频器按电X电压过零自然换相，可采用普通晶闸管；4、因电路结构方式的特点，所用晶闸管元件数量较多；5、功率因数低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。　　二、励磁装置的选择　　分析交—交变频器与交—直—交变频器的优缺点，从而选择最优的励磁装置，交—交变频器与交—直—交变频器的优缺点如下：　　（一）交—交变频器的优点　　1、无中间直流环节，损耗小，效率高。2、开关器件采用晶闸管，以利于大功率应用，采用电源自然换相，不需强迫换流电路。3、可以实现能量反馈，使电机作四象限运行。4、输出低频时，谐波含量小，负载转矩脉动低。　　因此适用于大功率、低

4、速交流传动领域。　　（二）交—交变频器的缺点　　1、晶闸管元件数量多，成本高，控制复杂。2、最高输出频率受限制，f0/fi＜1/3。3、输入侧功率因数低，当输出电压较低时，功率因数更低　　（三）交—直—交变频器的优点　　1、控制电路简单可靠；2、无最大、最小速度限制，调速范围宽；3、发电机不承受高的dv/dt，电磁兼容性好；4、对电X波动不敏感　　（四）交—直—交变频器的缺点　　1、三级变换（整流、升压、逆变）使系统效率下降2%—3%；2、直流环节电容为高压、大容量，体积大、价格高；3、X侧电感容量较大。　　在风力发电中发电机组为中小功率的占多数，而现在在中小功率的发电机组的

5、励磁装置交—直—交变频器占优势，运用地已经很成熟，并且有以上的多种优点，所以这里选择交—直—交变频器为励磁装置。　　三、SP变频调速技术工作原理　　在交—直—交变频器交流调速系统中，为了简化主电路的功率环节，加快系统的动态相应，减少高次谐波电流，减少电机转矩脉动，人们把整流环节从可控环节改为不可控环节。为了实现电压频率协调控制，人们把研究重点放在逆变环节，并提出了许多新的设想。1964年，德国的A