“逆变开关电源”用于发电机励磁机系统

 

引言：世界上每一次工业革命都离不开新材料的发现和应用。半导体技术是1946年的第一支晶体管诞生开始的，其后的发展一直到现在大规模集成电路、存储器到亿次运算计算机。世界因它而变，电力半导体广泛应用于工业、生活、军事科研。可控硅技术一直沿用了至今60年，在工业上的应用是普遍的，但由于它的频率最多可以到数千赫兹，现在的高频率CMOS功率器件和IGBT有很高的工作效率进而推进了电力新技术的发展。用可控硅整流最大的缺点是谐波对工业网的污染，大功率整流装置大多采用三相桥式或双反星型电路，这两种整流电路每个波周内的电压脉冲动次数P=6产生谐波的主要因素有3个：

1、装置间负载不均匀，例如两台整流器装置P=6根据N=PK±1,其最低的谐波为5次或7次,通过谐波相应分析可认定相应互差180°,假如其幅值相等两台整流器分配均匀,那么5次或7次谐波电流只有两系统间环流不会注入电网,如果两台整流器负荷分配不均,则5次或7次谐波电流不能互抵销将注入电网中。

2、整流器侧三相电压不相等,导致3次谐波及奇数倍二次谐波产生。

3、由于可控硅触发角的误差或正负半波换相电路电抗不相等,导致交流侧正负半波不对称,从而产生偶次谐波。

现在的中小型发电机的静止励磁方式,随着开关电源技术的成熟而开始。在人们的生活中开关电源无处不在从手机充电器到电视机电脑,到汽车电路。从数十毫安到上万安培的电源装置，导致工业电力系统的大规模应用时代开始。

    用逆变电源用于发电机励磁经实践认定是可靠的、高效的，消除了可控硅应用中的多次谐波对电网的干扰。在高速电力半导体器件COMS﹨IGBT﹨CTR﹨CTO器件问世后，逆变电源用于发电机励磁系统，应运而生。

    应用：我国现有小型水电站二十万台，余热发电的小热电站六十万台，其中有不少是400伏低至发电机组，这些机组目前的励磁均采用可控硅励磁整流变压器。用逆变开关电源励磁系统可以去掉那只即耗电又污染电网的变压器。发电机出口电压直接进入逆变器，耗电少，重量轻，智能化，简单可靠，不用同期信号。另外，我国的风力发电和光伏电站也在飞速发展。锋利发电机组的励磁采用逆变开关电源，也有利于模块化，轻量型，便于更换检修。

    逆变开关电源励磁系统由国家三峡工程水电励磁专家李基成教授倡导，毕业于中南大学的石志华工程师亲自设计。设计完成的第一台样机已在山东威海一热电联产中成功运行60天，完全适应动态工况要求。

    在6300伏和10500伏的发电机励磁中应用逆变电源，励磁只须增加一只比原励磁变压器小一般的普通电力变压器6300/400，10500/400即可。对变压器要求不严，任何接法都行，只要有400伏电压即可。因而变压器工作时不存在可控硅对电网的污染。节能环保是这个励磁系统的特色。

    用逆变开关电源技术制作的《智能逆变电源微机励磁控制器》是一种创新型的工业新材料、新工艺产品，它是目前国内外严酷的经济形势下的技术革命的产物，它的问世将推动余热发电和中国水电和移动电站励磁应急备件的迅速推广。以后问世的产品中将配置七寸触摸屏，由于柜机内的元件体积小，重量轻，用微机运算管理的高精度励磁装置，将有一用一备的功能，当有一套出现意外事故时，可迅速切投入第二套中，确保发电机组长期可靠运行。该系统以申请国家专利中。

 

 

立德动力设备（浙江）有限公司

作者：石王光

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2014年1月14日