專利名稱：小功率水輪發(fā)電機(jī)相敏型負(fù)荷補(bǔ)償式自電驅(qū)動頻率調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
頻率調(diào)節(jié)
背景技術(shù)：
小功率水力發(fā)電站無力購置飛擺液壓式或電氣液壓式頻率調(diào)節(jié)器，小 功率水力發(fā)電站地處峽谷、小瀑布、小溪溝，供電給就近村莊。單獨(dú)運(yùn)行者居多。很難加入 地區(qū)電網(wǎng)。500千瓦以下的臥軸式水輪發(fā)電機(jī)，未裝設(shè)頻率調(diào)節(jié)器者居多。為保大用電設(shè) 備的起動和停止時的頻率在較好的范圍，值機(jī)人員坐守機(jī)旁，在某個時間段內(nèi)，對卷揚(yáng)機(jī)供 電，像汽車司機(jī)那樣手不離調(diào)節(jié)閥門。輸出線路開關(guān)跳閘，水輪機(jī)速度飛升，自然恐懼，迫切 需要價格低廉、安全可靠、性能完善、構(gòu)造簡單的頻率調(diào)節(jié)器。

發(fā)明內(nèi)容
本調(diào)節(jié)器反應(yīng)快，能在頻率尚未變化之前，搶先1-3秒就開始調(diào)節(jié)動作。發(fā)電機(jī)所 帶負(fù)荷的增多或減少，必然引起頻率變化，兼以負(fù)荷電流做信號，在頻率尚未變化之前就開 始調(diào)節(jié)動作，能改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。本調(diào)節(jié)器利用L、C諧振原理組成并聯(lián)諧振槽路，槽路由發(fā)電機(jī)線間電壓Ubc供電， 經(jīng)CT的第1原邊檢測發(fā)電機(jī)頻率偏移時的失諧電流的相位，供給相敏放大器及其解調(diào)環(huán) 節(jié)，解調(diào)電壓為Ua0解調(diào)出不同失諧工況的二個負(fù)極性直流信號，分別供給二個弛張振蕩觸 發(fā)器，二個觸發(fā)器分別開通自己的可控整流環(huán)節(jié)，推動永磁式直流伺服電機(jī)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，開 大或關(guān)小調(diào)節(jié)閥門，使頻率回升或回降。調(diào)節(jié)閥門開度反饋，速度反饋與負(fù)荷補(bǔ)償電流的有限正回授使調(diào)差系數(shù)Kt可以 小于0. 5%。無機(jī)械零部件，靈敏度高，小于0. 25%。拼棄了液壓系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，用發(fā)電機(jī)電壓做放大器的工作電源和驅(qū)動電源，電 子電氣元件組合總比機(jī)加工的零部件方便，使造價大幅度降低，小功率電站的經(jīng)濟(jì)力量可 以承受。


圖1 頻率偏移檢測與相位解調(diào)線路2 觸發(fā)器、可控整流線路3、觸發(fā)器、可控整流與速度反饋線路4 調(diào)節(jié)閥開度反饋與負(fù)荷補(bǔ)償線路5 水輪發(fā)電機(jī)相敏型負(fù)荷補(bǔ)償式自電驅(qū)動頻率調(diào)節(jié)器線路6 保護(hù)與手動遙控線路及分地設(shè)置圖 圖7，信號與可控整流波形圖
具體實施例方式包括頻偏檢測環(huán)節(jié)，相位解調(diào)環(huán)節(jié)，觸發(fā)環(huán)節(jié)?？煽卣鳝h(huán)節(jié)，調(diào)節(jié) 閥門開度反饋環(huán)節(jié)，負(fù)荷補(bǔ)償環(huán)節(jié)，調(diào)速功與機(jī)行機(jī)構(gòu)環(huán)節(jié)，保護(hù)及遙控環(huán)節(jié)，分述于下一、頻率偏移檢測環(huán)節(jié)由固定電容與可變電感(設(shè)定及反饋的)組成以50HZ為中心的并聯(lián)諧振槽，用檢測CT檢測其失諧電流。并聯(lián)槽路工作電壓為發(fā)電機(jī)線間電壓Wdc.檢測CT副邊端線為上 邊線，0中線，下邊線。為解決三極管性能不一致，把0中線分開，以便供給不同的偏流，以使 集電極初始電流一致。。發(fā)電機(jī)頻率50HZ時，電容電流IC電感電流IL的大小相等，方向相反，即完全諧 振，檢測CT副邊無輸出，但電感有銅損，鐵極、電容有介質(zhì)損失，統(tǒng)稱為有功損失，而在檢測 CT付邊有阻性電流頂輸出。阻性電流在后述的相位解調(diào)環(huán)節(jié)中不表現(xiàn)，不影響調(diào)節(jié)器的工作。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)頻率偏高時，IC > IL，檢測CT的上邊線為“正”電壓，它超前于Wdc 90°，經(jīng)過后述環(huán)節(jié)去關(guān)小調(diào)節(jié)閥門(導(dǎo)葉)，使頻率回降。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)頻率偏低時，IC < IL，檢測CT的下邊線為“正”電壓，它遲后于 Ubc90°，經(jīng)后述的環(huán)節(jié)去開大調(diào)節(jié)閥門(導(dǎo)葉)，使頻率回升。二、相位解調(diào)環(huán)節(jié)(一 )線路簡述由二支NPN型三極管BG1、BG2與輸出變壓器TB組成相敏放大 器，其基極分別接受檢測CT的上邊線和下邊線來的正半周信號，其集電極分別接TB原邊的 上、下端線。TB原邊的中間端線由發(fā)電機(jī)A相電壓，經(jīng)隔離變壓器的低壓Ua供電，此Ua超 前于W3c90°，與失諧的Ic、Il的方向(相位)為同方向和反方向。稱fe為解調(diào)電壓。TB的副邊有二個獨(dú)立的三端線的線圈，端線編號為1、0、1、和Γ、0'、2'。1與 1'為同名端，端線1與2和1'與2'分別接正極性輸出二極管，其輸出極包括0中線的編 號為Κ1，0，Κ2與Kl'、0'、Κ2'，輸出極K與其0中線之間接有充放電的電容與電阻。此 處稱其為滲透網(wǎng)。BGl或BG2只有在基極信號為正半周，集電極電壓也是正半周才工作。頻率偏移時的相位解調(diào)工作程序如下表1及表下(二)(三)說明。相應(yīng)解調(diào)器工作程序表1表權(quán)利要求
1.能預(yù)知頻率變化。在頻率尚未變化之前，搶先1-3秒就動作的技術(shù)；
2.L、C并聯(lián)諧振槽線路檢測出頻率偏移方向的技術(shù)；
3.相敏放大及相位解調(diào)把頻偏方向解調(diào)出二路直流信號的技術(shù)；
4.馳張振蕩器與可控整流推動永磁電機(jī)左、右轉(zhuǎn)動的技術(shù)；
5.調(diào)節(jié)閥門開度帶動反饋電感實現(xiàn)調(diào)差，解決頻率振蕩的技術(shù)；
6.伺服電機(jī)同軸的測速發(fā)電機(jī)，實現(xiàn)速度反饋，改善調(diào)節(jié)品質(zhì)的技術(shù)；
7.負(fù)荷補(bǔ)償預(yù)知頻率變化走向，補(bǔ)償頻率下降，使調(diào)差系數(shù)近似為零的技術(shù)；
8.并聯(lián)槽路的有功電流經(jīng)過解調(diào)而不表現(xiàn)的技術(shù)；
9.相敏放大器的分開偏流，使靜態(tài)集電極電流相等，對三極管參數(shù)不苛求一致的技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明有提前調(diào)節(jié)動作的功能，在頻率尚未變化之前，搶先1-3秒開始調(diào)節(jié)動作，因它有負(fù)荷補(bǔ)償，改善了調(diào)節(jié)品質(zhì)。本發(fā)明利用L、C諧振原理組成并聯(lián)諧振槽路，其工作電壓為Ubc。經(jīng)CT第一原邊檢測發(fā)電機(jī)頻率偏移時失諧電流的不同相位，供給相敏放大器及其相位解調(diào)器。解調(diào)電壓為Ua.解調(diào)出不同失諧工況的二個負(fù)極性直流信號，分別供給二個馳張振蕩觸發(fā)器。二個觸發(fā)器分別開通自己的可控整流環(huán)節(jié)，推動永磁式伺服電機(jī)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，開大或關(guān)小調(diào)節(jié)閥門(導(dǎo)葉)，使頻率回升或回降。調(diào)節(jié)閥門開度反饋、速度反饋與負(fù)荷補(bǔ)償電流的有限正回授，調(diào)差系數(shù)KT可在0.2％-5％之間選定，根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式，現(xiàn)場隨時選取設(shè)定。
文檔編號F03B15/12GK102116247SQ200910059620
公開日2011年7月6日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者歷智成 申請人:歷智成