CN103308857B - 发电机旋转整流器检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发电机旋转整流器检测装置及检测方法，适用于无刷励磁发电机，该无刷励磁发电机包括用于生成励磁磁场的励磁回路，及设于发电机转子上用于将励磁交流电转换为直流电的旋转整流器；该检测装置包括谐波探测模块及谐波分析仪；谐波探测模块设于励磁回路上，用于检测励磁回路感应生成的谐波信号；谐波分析仪，与谐波探测模块的输出端连接，用于根据谐波探测模块检测的谐波信号来判断旋转整流器的故障状态。本发明检测装置及检测方法通过利用谐波探测模块检测励磁回路中的谐波信号，并利用该谐波信号谐波分量的次数来判定旋转整流器是否出现故障，从而实现了无刷励磁发电机中旋转整流器故障状态的在线检测。
Description
技术领域
本发明涉及无刷励磁发电机领域，特别地，涉及一种用于无刷励磁发电机的发电机旋转整流器检测装置及检测方法。
背景技术
传统的燃气轮机发电机组采用专用的直流励磁机，直流励磁机与同步发电机是两个单独的部件，但需同轴安装。同步发电机的励磁绕组通过装在旋转轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电源，该发电机并未涉及到旋转整流器。
改进后的燃气轮机发电机组采用无刷励磁发电机，无刷励磁发电机实际上采用两台发电机构成，其中，一台作为交流励磁机，另一台作为发电机。交流励磁机的电枢绕组、旋转整流器以及发电机的励磁绕组均设在发电机的转子上且同轴旋转，它们之间不需要任何滑环及电刷等接触。由于旋转整流器高速旋转，作为旋转整流器的核心部件的整流二极管需要承受很大的离心力作用，且工作在高速、高温和振动的工作场合下，还会遇到过电压、过电流及其他非正常情况，整流二极管可能会遭受损坏，故障率较高。而一旦旋转整流器出现故障又未及时处理，将会导致整个励磁机烧毁，发电机无法正常工作。
由于旋转整流器与交流励磁机的电枢绕组均安装在与发电机的转子上，与外部无直接电接触，为了检测旋转整流器是否有故障时，传统检测方法需要停机，从发电机转子上拆下整流二极管进行检测，费时费力。因此，亟需提供一种在线的用于检测旋转整流器故障状态的检测装置。
发明内容
本发明目的在于提供一种发电机旋转整流器检测装置及检测方法，以解决现有的用于无刷励磁发电机的旋转整流器无法在线检测的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种发电机旋转整流器检测装置，适用于无刷励磁发电机，该无刷励磁发电机包括用于生成励磁磁场的励磁回路，及设于发电机转子上用于将励磁交流电转换为直流电的旋转整流器；该检测装置包括谐波探测模块及谐波分析仪；
谐波探测模块设于励磁回路上，用于检测励磁回路感应生成的谐波信号；
谐波分析仪，与谐波探测模块的输出端连接，用于根据谐波探测模块检测的谐波信号来判断旋转整流器的故障状态。
进一步地，谐波探测模块为霍尔检测线圈，霍尔检测线圈用于检测励磁回路中的感应电势，并将感应电势输出给谐波分析仪。
进一步地，旋转整流器为三相桥式整流电路。
进一步地，无刷励磁发电机的发电机定子上设有发电机定子附加绕组，发电机定子附加绕组的输出端与谐波探测模块的供电端连接。
进一步地，发电机定子附加绕组的输出端经励磁调节器连接有励磁机励磁绕组，励磁调节器及励磁机励磁绕组构成励磁回路。
根据本发明的另一方面，还提供一种使用上述发电机旋转整流器检测装置进行检测的方法，包括以下步骤：
谐波探测模块检测励磁回路感应生成的谐波信号；
谐波分析仪根据谐波探测模块检测的谐波信号的谐波次数来判断旋转整流器的故障状态。
进一步地，谐波分析仪判断谐波信号是否为6K次，其中，K为自然数；若是，则判定旋转整流器正常工作；若否，则判定旋转整流器出现故障。
进一步地，谐波信号为励磁回路感应生成的感应电势。
本发明具有以下有益效果：
本发明发电机旋转整流器检测装置，通过在交流励磁机的励磁回路上设有用于检测励磁回路感应生成的谐波信号的谐波探测模块，谐波探测模块将检测得到的谐波信号输出给谐波分析仪，谐波分析仪根据所述谐波信号中谐波分量的次数来判定旋转整流器的故障状态，从而实现了无刷励磁发电机中旋转整流器故障状态的在线检测。
本发明无刷励磁发电机旋转整流器检测方法，通过利用谐波探测模块检测励磁回路中的谐波信号，并根据该谐波信号中谐波分量的次数来判定旋转整流器是否出现故障，从而实现了无刷励磁发电机中旋转整流器故障状态的在线检测。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例无刷励磁发电机旋转整流器检测装置的结构示意图；以及
图2是本发明优选实施例无刷励磁发电机旋转整流器检测方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明的优选实施例提供了一种发电机旋转整流器检测装置，用于无刷励磁发电机，参照图1，该无刷励磁发电机包括交流励磁机10及发电机20。交流励磁机10设有励磁回路11及励磁机电枢绕组12，发电机20包括发电机转子21及发电机定子22，发电机转子21上设有发电机转子绕组23，发电机定子22上设有发电机定子主绕组24。其中：
励磁回路11用于生成励磁磁场，以供励磁机电枢绕组12在励磁磁场中旋转产生交流电；
励磁机电枢绕组12，设于发电机转子21上并经旋转整流器30连接发电机转子绕组23；在本实施例中，旋转整流器30为由整流二极管构成的三相桥式整流电路，励磁机电枢绕组12产生的三相交流电经旋转整流器30转换为直流电并输出给发电机转子绕组23。发电机转子绕组23作为发电机20的励磁绕组生成励磁磁场，设于发电机定子22上的发电机定子主绕组24在变化的励磁磁场中生成三相交流电输出电能。
由于旋转整流器30是三相桥式全控整流结构，旋转整流器30会在交流励磁机10的励磁机电枢绕组12上产生谐波分量，通过空间感应，在交流励磁机10的励磁回路11中也产生相应的谐波分量。由于交流励磁机10的励磁机电枢绕组12为Y形联接，没有中线，故不存在3次及其倍数次谐波电流。正常运行时，电枢电流中没有直流和偶数次谐波分量。因此三相桥式全控整流电路中只含有6K±1次谐波电流，高次谐波电流同基波电流一起在励磁机电枢绕组12中产生基波磁势和6K±1次高次谐波磁势。由于空间谐波磁势切割其位于励磁回路11中的励磁机励磁绕组111，产生感应电势。正序基波磁势不感应电势，6K±1谐波磁势感应生成较强的6K次谐波电势。且6K次感应电势随着K增大逐渐减小，其中，K为自然数。因此6倍频率电势主要是由基波电流产生的五次、七次谐波磁势及五次、七次谐波电流产生的基波磁势所感应而产生的。故旋转整流器30正常工作时，在励磁回路11上感应生成的感应电势信号为6K次谐波信号。当旋转整流器30中整流二极管发生故障时，整流电路的结构将发生变化，因此交流励磁机10的励磁机电枢绕组12中的主要谐波分量将不再是6K±1次谐波，从而在励磁回路11中感应产生的感应谐波电势也不会再以6K为主。此时通过在励磁回路11上设置用于检测励磁回路11中谐波信号的谐波探测模块50，谐波探测模块50的输出端连接谐波分析仪60，谐波分析仪60根据谐波探测模块50检测的谐波分量来判断旋转整流器30的故障状态。当最大次谐波分量为6K次时，判定旋转整流器30工作正常；检测的谐波分量为1或者2次，则说明旋转整流器30出现单支路故障，从而实现了发电机中旋转整流器30故障状态的在线检测。
在本实施例中，谐波探测模块50为霍尔检测线圈，霍尔检测线圈检测励磁回路11中的感应电势，并将感应电势输出给谐波分析仪60。优选地，发电机定子22上还设有发电机定子附加绕组25，发电机定子附加绕组25输出端与谐波探测模块50的供电端连接，从而省去了谐波探测模块50的外加电源。发电机定子附加绕组25输出端经励磁调节器40连接励磁机励磁绕组111，励磁调节器40及励磁机励磁绕组111构成本实施例的励磁回路11。这样，利用励磁调节器40对发电机定子22的输出侧的电压信号的采集，使得励磁调节器40跟随发电机20输出侧的电压调整励磁回路11上的电压，保证了发电机20输出电压的恒定，从而保护正常的用电设施，避免了因欠压或者过压烧毁电器设施。
根据本发明的另一方面，还提供了一种发电机旋转整流器检测方法，用于对使用在无刷励磁发电机上的旋转整流器30的故障检测。参照图1，该无刷励磁发电机包括交流励磁机10及发电机20，交流励磁机10设有励磁回路11及励磁机电枢绕组12，发电机20包括发电机转子21及发电机定子22，发电机转子21上设有发电机转子绕组23，发电机定子22上设有发电机定子主绕组24；励磁机电枢绕组12设于发电机转子21上并经旋转整流器30连接发电机转子绕组23。参照图2，该检测方法包括以下步骤：
步骤S10，检测励磁回路11中的谐波信号；
在本实施例中，采用谐波探测模块50检测励磁回路11中的谐波信号，优选地，谐波探测模块50为霍尔感应线圈，用于检测励磁回路11中的感应电势。
步骤S20，判断谐波信号的谐波分量是否为6K次，其中，K为自然数；
在本实施例中，谐波分析仪接收来自霍尔检测线圈的感应电势信号，并分析该感应电势信号是否为6K次，其中，K为自然数。
步骤S30，若是则判定旋转整流器30正常工作；
当励磁回路11中的感应电势信号为6K次，谐波分析仪60判定旋转整流器30正常工作。
步骤S40，若否则判定旋转整流器30出现故障。
当励磁回路11中的感应电势信号不为6K次时，谐波分析仪60判定旋转整流器30出现故障，并启动报警信号和/或控制发电机组停机工作。
本发明发电机旋转整流器检测方法，通过利用谐波探测模块50检测励磁回路11中的谐波信号，并利用谐波分析仪60判断该谐波信号谐波分量的次数来判定旋转整流器30是否出现故障，从而实现了发电机中旋转整流器30故障状态的在线检测，以保障发电机组的正常运行。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种发电机旋转整流器检测装置，适用于无刷励磁发电机，所述无刷励磁发电机包括用于生成励磁磁场的励磁回路(11)，及设于发电机转子(21)上用于将励磁交流电转换为直流电的旋转整流器(30)；其特征在于，该检测装置包括谐波探测模块(50)及谐波分析仪(60)；
所述谐波探测模块(50)设于所述励磁回路(11)上，用于检测所述励磁回路(11)感应生成的谐波信号；
所述谐波分析仪(60)，与所述谐波探测模块(50)的输出端连接，用于根据所述谐波探测模块(50)检测的谐波信号来判断所述旋转整流器(30)的故障状态；
所述谐波探测模块(50)为霍尔检测线圈，所述霍尔检测线圈用于检测所述励磁回路(11)中的感应电势，并将所述感应电势输出给所述谐波分析仪(60)；
所述无刷励磁发电机的发电机定子(22)上设有发电机定子附加绕组(25)，所述发电机定子附加绕组(25)的输出端与所述谐波探测模块(50)的供电端连接；
所述发电机定子附加绕组(25)的输出端经励磁调节器(40)连接有励磁机励磁绕组(111)，所述励磁调节器(40)及所述励磁机励磁绕组(111)构成所述励磁回路(11)；利用所述励磁调节器(40)对所述发电机定子(22)的输出侧的电压信号的采集，使得所述励磁调节器(40)跟随发电机(20)输出侧的电压调整所述励磁回路(11)上的电压，保证了发电机(20)输出电压的恒定。
2.根据权利要求1所述的发电机旋转整流器检测装置，其特征在于，
所述旋转整流器(30)为三相桥式整流电路。
3.一种使用权利要求1至2中任一项所述的发电机旋转整流器检测装置进行检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
谐波探测模块(50)检测励磁回路(11)感应生成的谐波信号；
谐波分析仪(60)根据所述谐波探测模块(50)检测的谐波信号的谐波次数来判断所述旋转整流器(30)的故障状态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述谐波分析仪(60)判断所述谐波信号是否为6K次，其中，K为自然数；若是，则判定所述旋转整流器(30)正常工作；若否，则判定所述旋转整流器(30)出现故障。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述谐波信号为所述励磁回路(11)感应生成的感应电势。
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