盈IGBT在励磁系统中的应用.pdf

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盈IGBT在励磁系统中的应用刘国瑞概述极电流放大系数)，贝tJIGBT管的集电极电流lc=魄，IGBT的开关特性及励磁调节原理过负载电阻RL接IGBT管的集电极，电源负端接IGBT全部加在IGBT管上。IGBT管处于阻断状态，这相当(陕西蒲城发电有限责任公司，陕西蒲城715501)1励磁系统是同步发电机的重要组成部分，其作用为：1)提供发电机正常运行必须的励磁；2)维持发电机端电压在给定的水平；3)提高和改善发电机运行的稳定性【l，21。陕西华电蒲城发电有限责任公司l号发电机组励磁系统由武汉电T技术研究所研制生产。型号为HL一091。其发电机励磁为它励方式。电源来自与发电机同轴的交流励磁机机端，经可控硅桥式整流后供给发电机转子；励磁机励磁为自并励方式，励磁电源来自机端经二极管桥式整流，通过IGBT进行调节．达到维持励磁机机端电压恒定的目的。1号机组设备参数：发电机额定电压为24kV，额定功率为330MW。功率因数为0．85，额定电流为A．空载时劢磁电压为150V、励磁电流％2913A，额定负载时励磁电压为402V、励磁电流为2A，过激励磁时励磁电压为804V、励磁电流为5A；励磁机额定电压为650V．额定功率为1kW，功率因数为0．46．空载时励磁电压为28V、励磁电流为69额定负载时励磁电压为77．5V、励磁电流为190通态电阻的特点，是目前较好的功率开关器件。它的控件部分具有MOS管的特点。功率部分具有双极晶体管的特点。同时，该器件还可以通过很小的电压控制大电压、大电流。图1为IGBT工作原理示意图。直流电源正端通开关管的发射极。若IGBT晶体管的基极电流／旷--0，则集电极电流厶F0，负载电阻上的压降为零。电源电压于开关断开。若给IGBT管提供一个足够大的基极电流，B(对应于+‰)，使IB>％。佃R．．(卢为晶体管的共发射R。，展OlGBT晶体管c(集电极)、E(发射极)两端电压接近为零，电源电压几乎全都加在负载R。上，T(开关)处于导通状态，这相当于电路中开关的接通。由此可见，通过对IGBT基极电流的控制．可使ICBT晶体管在阻断及导通两种状态下跳变。这就是通常所说的晶体管的开关作用。2lGBT的开关特性IGBT是一种新型的功率开关器件．具有功率场效应管的高输入阻抗、驱动简单和巨型晶体管的低lGBT开关式励磁调节的工作原理利用lGBT管的开关特性．可以将其用于励磁调●摘要：随着电力电子技术的迅猛发展，IGBT(绝缘栅双极型晶体管模块)等大功率晶体管日益得到广泛应用。本●文结合陕西华电蒲城发电有限责任公司l号发电机组励磁系统存在的问题，对IGBT在励磁调节中的工作原理、使用中应注意的问题进行了分析，并提出了解决办法。关键词：励磁系统；IGBT；晶体管中图分类号：TM341文献标志码：B文章编号：1673—7598(2008)10-0062-03．．-Fzq．．．．．．．．L图1IGBT开关特性原理图2．2作者简介：刘国瑞，(1973一)男，山东莱阳人，本科，助理工程师，从事发电厂电气工程技术管理工作。9339610220200A，A。+％一％2．1收稿日期：2008—09—15_J‘
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：，、仁TR，1、-7。、／一Uu赵u,-ToN“／(‰+7碥)^u1号机IGBT存在的问题及解决办法这个电流变化的时间成反比。IGBT为减少开关损墨囵生的电动势E提一个不可忽视的高电压(如5显然励磁机励磁绕组电压的平均值“。为：式中：Uu为励磁机励磁绕组上的电压平均值；U为流检测，一旦发现IGBT过流，可以发出报警信号。3为防止元器件的过电压及减少d“他．设置了率元件损坏而使设备退出运行．在励磁机励磁中要求必须有两套相互独立的整流桥及IGBT，同时在每一套的功率及调节回路中，要求采取两只IGBT并联节。其原理如图2所示：当开关Ts闭合时，励磁机的电枢电压加于其励磁绕组上。而当R断开时励磁绕组中电流通过续流二极管D保持连续，而励磁绕组两端的电压则为零。这样。随着开关不断地接通及断开，励磁绕组上的电压波形如图3所示。主波的脉宽时间即开关T。的闭合时间为7k，而方波之间的间隔时间即开关Ts的断开时间为7碥。方波的占空比K=z赢／(7赢+7赫)。励磁机电枢电压。由此可见，若改变方波的占空比K，即可改变励磁机励磁绕组两端的电压，从而达到调节励磁机电压的目的。1号机IGBT开关式励磁调节器陕西华电蒲城发电有限责任公司l号发电机组励磁机励磁调节如图4所示131。励磁机输出电压UFi臣过励磁变压器降压，再经过整流器、滤波器产生直流电压，经过IGBT(U。)的控制，使得励磁电压U得到调节。l。T在元器件上，IGBT为300V，IGBT驱动电路为日本富士电机公司生产的EXB841厚膜集成电路，其工作频率可达10kHz，并能对IGB