IGBT装置在水电厂励磁改造中的应用.PDF

小水电 2010年第5期 (总第155期) 计算机应用 IGBT装置在水电厂励磁改造中的应用 罗晓勇 (四川雅安电力集团股份有限公司胜利电厂 四川雅安 625000) 王国俊 (武汉汉诺优电控有限公司 湖北武汉 430010) 摘【 要】随着大功率电力电子器件技术的发展，IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块已经广泛应用于发电厂励磁系统 中。结合两电厂共 7台机组励磁改造的经验，介绍 IGBG励磁的原理和应用，并对采用 IGBT进行励磁改造后出现的问题进 行 了探讨和分析。图5幅。 【关键词】自并激励磁系统 IG (绝缘栅双极型晶体管) 应用 电磁噪声 达到了自动调节励磁及励磁系统可靠性、稳定性等 O 弓I 舌 设计要求。 周公河电力有限责任公司下属周公河电厂和河 1 IGBT的开关特性及励磁调节原理 坪电厂分别建于上世纪60年代和80年代，共装有 7台机 组，其 中周 公河 电厂 4台机组 (4X I．1 IGBT原理概述 c ∞ 1650kW)均于 60年代投运，励磁系统从采用直 IGBT是 由美 国GE公司和 RCA公司于 1983年 流励磁机励磁方式逐步改造为可控硅 自并励励磁， 首先研制成功，当时容量仅500V／20A，且存在一 但基于当时技术条件限制，设备 自投运开始就存在 些技术问题。经过几年改进 ，IGBT于 1986年开始 运行时性能不稳定、强励时电压上升速度不快 以及 正式生产并逐渐系列化。1996年，CSTBT (载流子 不能 自动调节等问题。而河坪 电厂 3台机组 (3× 储存的沟槽栅双极晶体管)使第 5代 IGBT模块得 1800kW)采用的是KGLF型可控硅励磁装置 ，在 以实现，容量得到更大提高。目前，其研制水平已 运行l0a后，各单元插件上的分立元件 已开始老 达4500V／1000A。IGBT是 NlVIOS管和 PNP型三 化，元件参数漂移严重。随着运行时间的增长，两 极管组成的复合器件 (见图1)。 电厂励磁设备的问题逐渐变得很突出。 C 1)元器件老化严重。由于原励磁设备元器件 老化，致使故障频繁，甚至导致跳机。 2)调节控制不稳定。经常出现起励 电压失调 G —J T 过压，并网运行无功摆动较大。 3)不能 自动调节。过压调节能力差，受到雷 E 击或电网负荷冲击较大时无法进行有效的调节。 以上问题严重地影响了电厂的安全稳定运行 ， (a)IGBT符号 (b)等效电路 也降低了电厂的经济效益。 图1 绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 基于上述问题，在考虑两电厂机组容量小，励 因此，IGBT的输入特性和N沟道增强型 MOS 磁功率不大的基础上，结合电力电子技术的发展， 管的转移特性相似，输出特性和三极管的输出特性 提出对两电厂采用基于 IGBT (绝缘栅双极型晶体 相似。不同之处是 IGBT的集 电极电流 ，c是受栅、 管)的微机 自并激励磁装置进行改造的方案，并从 射极电压 VGE的控制，它是一种压控器件，其驱动 2004年起逐步完成 了7台机组励磁装置的改造， 原理与NMOS管很相似。它的开通和关断由栅、射 经过4a多的运行，该装置性能稳定，效果很好， 极电压 E决定 ，当 VGE为正，且大于开启电压