低壓發電機黑啟動勵磁裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及勵磁裝置技術領域，具體涉及一種低壓發電機黑啟動勵磁裝置。
【背景技術】
[0002]現在的勵磁裝置主要針對電力系統標準配置的發電機系統設計，相關國家標準也基于標準型發電機組的勵磁裝置而制定，作為低壓機組，尤其是農村低壓小水電，尚無或很少有對此專門設計的勵磁裝置。
[0003]電力系統標準配置的發電廠站，均配置可靠的直流(蓄電池)電源系統及廠用交流電源系統，對于很多不具備上述條件的偏遠山區小型水電站，由于電源基礎條件的不具備，微機化控制技術的應用還非常不普及，還多采用手動、模擬技術來實現簡單的控制，存在發電機黑啟動需求，人工操作環節多，安全隱患大，工作不穩定等情況。
[0004]基于電網崩潰的黑啟動技術在電力系統已有多種方式及預案，但都是基于大中型電站單機啟動或通過柴油機組啟動，建立電網初始電源，再逐漸恢復電網各廠用電，逐漸啟動發電機組，恢復大電網正常運行的模式。而對于小型水電站以及偏遠孤網運行的機組的黑啟動問題，針對該類機組的勵磁裝置本身的研宄卻很少，用戶只能面臨要么增加投資，配置可靠的電源裝置，要么只能選用簡單模擬勵磁裝置的境況。
[0005]目前針對低壓機組的微機無刷勵磁已比較多，但多是從小型化和低價格兩個方面考慮，且仍然是基于標準發電機組勵磁的考慮，無法滿足該類型發電機無電黑啟動、電壓波動大、有無功波動大、機組穩定性差，負荷沖擊率高的特殊工況，因而導致該類型發電機組運行不穩定，非正常停機率高，同時由于該類型機組所配置的保護功能弱，既影響發電效率，又威脅到發電機組的安全。
[0006]由于該類型發電機多屬于偏遠山區微型和小型電站，機組容量都不大，一般在80KW?1000KW之間，從投資的規模和配置的經濟性考慮，所配置的勵磁裝置的價格都比較低，基于價格及服務成本的考慮，現有技術中缺少此類裝置，從而導致現有技術中此類裝置的性能都比較低，都僅采用了標準發電機勵磁裝置的簡化和低配置化，針對性輔助功能少，實際上無法滿足該類用戶穩定運行的要求。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于針對現有技術的上述缺陷，提出一種低壓發電機黑啟動勵磁裝置。
[0008]本發明的技術方案包括一種低壓發電機黑啟動勵磁裝置，包括:
通過不控整流單元與發電機定子端連接的起勵模塊，所述起勵模塊被配置為在停電狀態下進行自啟動并為發電機提供初始勵磁電流；
控制模塊，所述控制模塊包括檢測發電機輸出端電壓的電壓檢測單元、檢測發電機的輸出電流的電流檢測單元、檢測發電機的轉子勵磁繞組電流的勵磁電流檢測單元和核心控制單元，所述核心控制單元被配置為根據該輸出端電壓、輸出電流、勵磁電流進行運行狀態分析并產生一控制信號；
與發電機定子端連接的全控橋功率模塊，所述全控橋功率模塊被配置為根據控制模塊的控制信號產生運行勵磁電流并輸出至勵磁繞組；
以及
與勵磁繞組連接的切換單元，所述切換單元被配置為在起勵模塊的初始勵磁電流、以及全控橋功率模塊的運行勵磁電流之間進行切換。
[0009]優選地，所述起勵模塊包括:
利用發電機的機端電壓提供勵磁電流的黑啟動單元；
與黑啟動單元連接的過流限制單元；
與過流限制單元和切換單元連接的過流保護單元。
[0010]優選地，所述黑啟動單元包括熱敏電阻和熱保險元件。
[0011 ] 優選地，所述控制模塊還包括:
系統電壓檢測單元，用于檢測電網額定電壓，并將檢測結果發送至核心控制單元；
同步信號檢測單元，用于檢測發電機同步信號，并將檢測結果發送至核心控制單元； 頻率檢測單元，用于檢測發電機電壓輸出頻率，并將檢測結果發送至核心控制單元。
[0012]優選地，所述控制模塊還包括:
開關量檢測單元，用于檢測發電機的開關量，并將檢測結果發送至核心控制單元；信號輸出單元，包括用于輸出控制信號的觸發信號輸出器、用于產生脈沖列的脈沖列發生器。
[0013]優選地，所述信號輸出單元還包括功率隔離放大器。
[0014]優選地，所述電壓檢測單元包括依次相連的電壓電流轉換電路、隔離變流器、電流電壓轉換電路、文氏濾波電路、偏置放大電路和限幅濾波電路。
[0015]優選地，所述頻率檢測單元包括相互連接的文氏濾波電路和比較器電路。
[0016]優選地，所述全控橋功率模塊包括:
與發電機定子連接、用于提供勵磁電源的勵磁變壓器；
與控制模塊和切換單元連接、用于產生運行勵磁電流的可控硅全控橋。
[0017]優選地，所述核心控制單元包括信號轉換子單元和數字信號處理子單元，所述信號轉換子單元被配置為將電壓、電流模擬信號轉化為數字信號，所述數字信號子單元被配置為對數字信號進行運行狀態分析并產生控制信號。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果包括:本發明的勵磁裝置由于設置了具有黑啟動功能的起勵模塊，在完全無電的情況下自啟動，為發電機提供初始勵磁電流；本發明的勵磁裝置由于設置了控制模塊和全控橋功率模塊，通過發電機的電壓、電流、頻率等運行狀態指標產生控制信號，全控橋功率模塊輸出合適的勵磁電流，維持發電機的極端電壓。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明實施例1的勵磁裝置的結構框圖。
[0020]圖2是本發明實施例1的勵磁裝置中控制模塊的結構框圖。
[0021]圖3是本發明實施例1的勵磁裝置中電壓檢測單元的電路圖。
[0022]圖4是本發明實施例1的勵磁裝置中頻率檢測單元的電路圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0024]本發明提供了一種低壓發電機黑啟動勵磁裝置，與現有技術相比，其不同之處在于，該裝置包括:
通過不控整流單元與發電機定子端連接的起勵模塊，所述起勵模塊被配置為在停電狀態下進行自啟動并為發電機提供初始勵磁電流；
控制模塊，所述控制模塊包括檢測發電機輸出端電壓的電壓檢測單元、檢測發電機的輸出電流的電流檢測單元、檢測發電機的轉子勵磁繞組電流的勵磁電流檢測單元和核心控制單元，所述核心控制單元被配置為根據該輸出端電壓、輸出電流、勵磁電流進行運行狀態分析并產生一控制信號；
與發電機定子端連接的全控橋功率模塊，所述全控橋功率模塊被配置為根據控制的模塊的控制信號產生運行勵磁電流并輸出至勵磁繞組；
以及
與勵磁繞組連接的切換單元，所述切換單元被配置為在起勵模塊的初始勵磁電流、以及全控橋功率模塊的運行勵磁電流之間進行切換。
[0025]具體地，上述的勵磁裝置由于設置了具有黑啟動功能的起勵模塊，在完全無電的情況下自啟動，為發電機提供初始勵磁電流；上述的勵磁裝置由于設置了控制模塊和全控橋功率模塊，通過發電機的電壓、電流、頻率等運行狀態指標產生控制信號，全控橋功率模塊輸出合適的勵磁電流，維持發電機的極端電壓。
[0026]實施例1:
本發明的實施例1提供了一種低壓發電機黑啟動勵磁裝置，請參閱圖1所示，該勵磁裝置包括:起勵模塊1、控制模塊2、全控橋功率模塊3和切換單元4，其中，起勵模塊I通過不控整流單元5與發電機定子端連接，起勵模塊I被配置為在停電狀態下進行自啟動并為發電機提供初始勵磁電流；控制模塊2包括電壓檢測單元21、電流檢測單元22、勵磁電流檢測單元23和核心控制單元24，電壓檢測單元21檢測發電機輸出端電壓，電流檢測單元22檢測發電機的輸出電流，勵磁電流檢測單元23檢測發電機的轉子勵磁繞組電流，核心控制單元24被配置為根據該輸出端電壓、輸出電流、勵磁電流進行運行狀態分析并產生一控制信號；全控橋功率模塊3與發電機定子端連接，全控橋功率模塊3