无源零开断的自动灭磁装置及方法
专利汇可以提供无源零开断的自动灭磁装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且针对大型发 电机 磁场 开关 在灭磁可靠性方面存在的问题，提出一种全新的超级安全自动灭磁配置方式，并定名为“无源零开断的自动灭磁装置及方法”。本 发明 运用无源电 力 电子 器件，组成多个功能组如 附图 中(11)、(12)、(13)、(14)，与励磁主回路构成拓扑网络的巧妙连接，使之既不影响正常运行的参数性能，又随时为事故灭磁做好准备，还顺便提供了强大的吸收谐波过 电压 的功能，一旦接到灭磁指令，双重启动功能组(14)动作，接通(11)功能组的放电通道，(11)功能组迅速放电转移磁场 电流 ，再反向充电建压导通灭磁 电阻 (17)完成灭磁。本发明也是一套新型的灭磁技术方法，将难以控制的灭磁过程完全掌控起来，不但灭 磁性 能大幅提升，成本造价却可节约50％以上。，下面是无源零开断的自动灭磁装置及方法专利的具体信息内容。
1.直接利用了发电机转子电压的正、反向谐波，作为电容(1)(3)的预充电 源，既为灭磁储能，又实现了消谐和抑制过电压作用，同时摒弃了外加电源 及控制电路的繁琐，特别适用于大型同步发电机晶闸管整流励磁并经常工作 于深度触发状态的系统。
2.采用双电容自动倍压预充电的设计，无需外加电源，直接利用整流电压的正 反向谐波能量，即吸收了过电压，又为灭磁储能，可使电容(1)的预充电 压，高于整流电压正向峰值，可以接近峰-峰值的水平，为灭磁时可靠换流 做好了准备，这也是此项灭磁技术高效、超强的关键。
3.巧妙运用晶闸管整流器SCR桥臂关断技术，关闭和转移磁场电流，不通过其 它中间环节，包括磁场开关(15)，而是直接作用于整流器，在第一时间将 其关闭，迅速而可靠，电路结构十分简单。
4.磁场开关(15)零电流下分断，最大限度的减轻了磁场断路器在灭磁过程中 承受的电应力，突破了灭磁能容量的极限限制，可以满足任何容量发电机组 的灭磁需要，本灭磁技术的核心突破，就是摆脱了开关或开关的代用品，同 时借助机械开关固有的动作时差，作为灭磁电路的第一启动措施。
5.双重的灭磁启动电路(14)，由磁场开关联动的常闭触头和电子开关配合组 成，确保执行事故灭磁指令的高度可靠性，而且启动条件独立、明确，不再 依赖任何其它转换配合，确保在毫秒必争的事故状态，第一时间迅速启动灭 磁操作，启动后的灭磁过程完全自动完成。
6.运用线性电阻(5)和二极管(6)的微妙作用，在整个灭磁电路中起到沟通 搭桥和分流耗能等重要的作用，改善了ZnO灭磁电阻(17)的导通条件和能 耗负担，并对电容建压过程起到一定的缓冲作用。
7.在本发明研发过程中形成了独特的“灭磁电路能量平衡分析方法”，此法通 过有限的试验参数，分析和判定一套灭磁装置的极限指标和配置合理性，克 服了试验的局限性和一般判断的片面性，形成一套实用的分析技术方法。
8.简捷实用的励磁系统“灭磁性能综合评价分析方法”，可以针对不同的灭磁 方式，整合汇总其静态和动态、常规和超常规、标准和非标准的所有灭磁特 性，使分析和评价方法上升到动态、连续、多参量、整体相关联，且简明的， 全面的、有效的和精确的反映任何灭磁方式的整体性能，克服了以点盖面的 缺陷，为全面优化和配置灭磁装置的结构和参数，提供了一种有效的方法和 工具。
技术领域
本发明应用于大型同步发电机转子磁场的事故强制灭磁技术，特别针对大功率晶闸管整 流励磁系统。(检索分类H02H-7/00-7/06-7/09-7/125-7/127)
背景技术
本发明就是针对上述现行与传统灭磁方式的弊端，充分利用现代电力电子技术的特点， 最大限度的摆脱了机械开关或开关的代用品，实现超级安全自动灭磁，并恢复理想灭磁特性 于任何容量的大型发电机组，全面提升设备性能，满足国家技术标准的要求。
发明内容
2由于灭磁过程的磁场电流不再依赖磁场开关(15)转移，其近乎完美的灭磁性能，是靠 巧妙的电路结构和精确的特性参数的配合来实现的，无需复杂的控制装置或繁复的机械结构， 具有超常的可靠性和稳定性，并突破了磁场开关容量和遮断能力的限制瓶颈，可以满足各种 容量和工况(包括空载误强励)的灭磁要求。
3虽然保留了磁场开关主断口，由于新电路实现了磁场开关(15)零电流和零电压开断， 所以磁场开关的分断是不起弧的、很轻松的，在灭磁过程中磁场开关(15)仅仅起到隔离整 流器电源与转子的电气连接的作用，从理论上说没有磁场开关(15)，本发明电路完全可以确 保换流灭磁，但综合考虑各种复杂的灭磁工况，保留磁场开关(15)，可以起到不用而用的意 想不到的作用。
4本发明电路中的无源吸收器件，在正常运行中自动预充电储能，同时还起到抑制整流 器输出谐波和吸收转子回路正反向过电压的作用，对改善励磁设备的EMN/EMC大有好处。并 能消除尚未被人们重视的、由转子磁场谐波所感应而生的“高频轴电流”隐患，以及对转子 一点接地保护等相关设备的影响。
5启动灭磁指令的控制很简单，可以用电子开关(9)，也可用磁场开关(15)的联动常 闭触头(7)，实现双重启动灭磁，最佳时间约为提前磁场开关主断口(15)2～5ms启动。
6本发明电路启动以后，关闭晶闸管整流器、转移励磁电流、自动建压、导通非线性灭 磁电阻(17)的过程迅速而顺畅。只要参数设计合理，能兼顾系统参数的最大值和最小值， 也为恢复和优化理想灭磁特性创造了条件，有利于充分发挥国产高能ZnO非线性灭磁电阻的 优异性能。
7本发明还包括与上述装置电路相配套的综合性技术方法，含测试、计算、分析和总体 评价方法，从而确保了本发明装置的各项功能、性能指标达到最佳的配置与发挥，该方法通 过有限的试验可确定励磁系统最大的边界条件和灭磁能力，并运用综合的能量平衡、参数优 化的设计计算方法，全面的、准确的评价不同灭磁配置的整体性能，为全面优化和配置灭磁 装置的结构和参数，提供了一种有效的方法和工具。
本发明的整体技术方案是：运用无源电力电子器件，组成多个功能组如图1中(11)、(12)、 (13)、(14)，与励磁主回路构成拓扑网络的巧妙连接，使之既不影响正常运行的参数性能， 又随时为事故灭磁做好准备，还顺便提供了强大的吸收谐波过电压的功能，一旦接到灭磁指 令，双重启动功能组(14)动作，接通(11)放电移能功能组的放电通道，装置进入灭磁启 动过程，放电移能功能组(11)迅速放电转移磁场电流，再反向充电建压导通灭磁电阻(17) 完成灭磁。
本发明最大限度的利用了原有灭磁电路器件，保留磁场开关(15)和非线性灭磁电阻(17)， 以及转子励磁回路的结构不变。本发明电路器件自成一体，运行中不发生明显功耗，不影响 系统运行参数，巧妙和高效地实现转移磁场电流和建压灭磁的功能。本发明方案可方便地同 传统灭磁方式相结合，实现灭磁概念上的突破、功能上的创新和性能上的飞跃，使原来无法 达到国家标准的灭磁配置，轻松的满足标准要求。
本发明的有益效果是：可以杜绝发变组事故或励磁系统故障误强励等超高电气强度下灭 磁时，因磁场开关容量不足而烧毁的事故，或因灭磁时间长、灭磁不成功而导致发变组事故 扩大的情况发生，减少一次这类事故就避免了相当于数倍该项目投资的损失。同时该装置性 能很高但造价平平，具有很高的性价比和很低的维护成本，与进口开关方案相比每套可节省 投资二十万左右，可谓物美价廉、简单可靠。
相对于现行使用的各种灭磁方式具体改善和解决的技术问题如下：
1.较高的阳极电压和换相过电压及电磁防护问题
2.交、直流磁场断路器的遮断容量问题
3.灭磁电阻容量的选择问题
4.灭磁的效率(时间)问题
5.转子过电压保护的配置问题
6.事故超高电气强度下灭磁失败的问题
7.灭磁装置的整体结构与寿命问题
附图说明
图1是本发明电路与原灭磁电路组合的原理图
图2是本发明电路负极启动方式的结线原理图
图3是本发明电路正极启动方式的结线原理图
图中1.主充放电电容，2.调整电阻，3.辅充放电电容，4.限流电阻，5.主充通道电阻， 6.主充二极管，7.磁场开关联动常闭触头，8.大功率二极管，9.晶闸管开关，11.放电移能功 能组，12.反压叠加功能组，13.通道隔离功能组，14双重启动功能组，15.磁场开关，16.灭 磁续流二极管，17.高参量ZnO非线性灭磁电阻。
图1中虚线框内为本发明电路，由无源电路器件及拓扑结构组成，跨接于转子磁场两端。 正常运行时，利用晶闸管整流器输出电压的谐波分量，负波对电容(3)充电，正波与电容(3) 的反电压叠加对电容器(1)充电，电容器(1)两端的预充电压应超过整流器输出电压的峰 值，当磁场开关(15)分闸开始的瞬间，首先接通闭触头(7)，在电容器(1)的高电压作用 下，使晶闸管整流器关闭，全部磁场电流转移到(11)通道，随即磁场开关(15)分闸动作， 即实现零电流无火花分闸，然后电容器(1)继续反向充电建压，并导通灭磁电阻(17)灭磁。 本发明保证灭磁成功的关键，是准确地计算各项电气参数和配置器件，无需纠缠于复杂的机 械结构和控制方式，大大简化系统的构成，提高了事故灭磁的可靠性。
具体实施方式
在图2所示实施例中，将放电移能功能组(11)再与双重启动功能组(14)串联后，接 于励磁主电路的正负极，另将通道隔离功能组(13)与反压叠加功能组(12)串联后并接于 双重启动功能组(14)两端，且将中点引出接于灭磁电阻(17)，灭磁电阻(17)另一端接负 极，所以称之为负极启动方式的结线。
在图3所示实施例中，将双重启动功能组(14)再与放电移能功能组(11)串联后，接 于励磁主电路的正负极，另将反压叠加功能组(12)与通道隔离功能组(13)串联后并接于 双重启动功能组(14)两端，且将中点引出接于灭磁电阻(17)，灭磁电阻(17)另一端接正 极，所以称之为正极启动方式的结线。两种实施方式并无本质上的不同，只是接线方式上的 细微差别。
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