勵(lì)磁基本原理

1、王振中王振中勵(lì)磁系統(tǒng)概述勵(lì)磁系統(tǒng)概述 同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須在勵(lì)磁繞組中通入直流電流,以便建立磁場(chǎng),這個(gè)電流稱為勵(lì)磁電流,而供給電流的整個(gè)系統(tǒng)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行工況下，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)維持發(fā)電機(jī)端電壓在給定的水平。維持電壓水平和機(jī)組間穩(wěn)定的分擔(dān)無(wú)功功率。提高同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。第第1 1部分部分 勵(lì)磁系統(tǒng)的幾種主要類型勵(lì)磁系統(tǒng)的幾種主要類型直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)：早期發(fā)電機(jī)單機(jī)容量小，大功率電力半導(dǎo)體技術(shù)還沒(méi)有發(fā)展起來(lái)，絕早期發(fā)電機(jī)單機(jī)容量小，大功率電力半導(dǎo)體技術(shù)還沒(méi)有發(fā)展起來(lái)，絕大多數(shù)采用同軸直流勵(lì)磁機(jī)。采用滑環(huán)和電刷。慢速勵(lì)磁系統(tǒng)。大多數(shù)采用同軸直流勵(lì)磁機(jī)。采用滑環(huán)和電刷。慢速勵(lì)

2、磁系統(tǒng)。50-6050-60年代，出現(xiàn)了大功率半導(dǎo)體整流元件，開(kāi)始采用交流勵(lì)磁機(jī)。隨年代，出現(xiàn)了大功率半導(dǎo)體整流元件，開(kāi)始采用交流勵(lì)磁機(jī)。隨著永磁材料不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了永磁式副勵(lì)磁機(jī)。采用滑環(huán)和電刷。慢著永磁材料不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了永磁式副勵(lì)磁機(jī)。采用滑環(huán)和電刷。慢速勵(lì)磁系統(tǒng)。速勵(lì)磁系統(tǒng)。交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)：無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)徹底革除了滑環(huán)、電刷等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件，提高了運(yùn)行可無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)徹底革除了滑環(huán)、電刷等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件，提高了運(yùn)行可靠性和減少了機(jī)組維護(hù)工作量?？啃院蜏p少了機(jī)組維護(hù)工作量。無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)：自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)：。自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)取代直流勵(lì)磁機(jī)和交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是技術(shù)發(fā)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)取代直流勵(lì)

3、磁機(jī)和交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是技術(shù)發(fā)展的必然。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸系短，展的必然。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸系短，快速響應(yīng)，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定水快速響應(yīng)，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定水平。平。第第2 2部分部分 半導(dǎo)體變流技術(shù)半導(dǎo)體變流技術(shù)現(xiàn)代發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中，從電源的變換到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁能量的提供，無(wú)處不存在半導(dǎo)體變流技術(shù)的應(yīng)用。分 類晶閘管晶閘管晶閘管的導(dǎo)通條件：以下兩條件須同時(shí)具備： a.正向陽(yáng)極狀態(tài)； b.控制極加上觸發(fā)脈沖；晶閘管的關(guān)斷條件：以下任一條件即可關(guān)斷： a.主回路斷開(kāi)； b.晶閘管兩端處于反向電壓時(shí) c.流過(guò)晶閘管的電流下降到小于維持電流 晶閘管的伏安特性控制角（觸發(fā)角）控制角（觸發(fā)角） ：從晶閘管承受正向

4、電壓起到觸發(fā)脈沖加從晶閘管承受正向電壓起到觸發(fā)脈沖加 入時(shí)的電角度。入時(shí)的電角度。自然換相點(diǎn)：自然換相點(diǎn)：在相電壓的交點(diǎn)處開(kāi)始換相，從此點(diǎn)開(kāi)始這相可控硅才開(kāi)始在相電壓的交點(diǎn)處開(kāi)始換相，從此點(diǎn)開(kāi)始這相可控硅才開(kāi)始 承受承受 正向電壓。正向電壓。自然換相點(diǎn)是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻。自然換相點(diǎn)是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻。移相觸發(fā)移相觸發(fā)單元的作用：產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，用來(lái)觸發(fā)整流橋中的晶閘管，并控制觸發(fā)脈沖的相位隨綜合放大單元輸出的控制電壓的大小而改變，達(dá)到調(diào)節(jié)勵(lì)磁的目的。移相觸發(fā)的基本原理：利用主回路電源電壓信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)與主回路電壓同步的幅值隨時(shí)間單調(diào)變化的同步信號(hào)，將其與來(lái)自綜合放大單元

5、的控制信號(hào)比較，在兩者相等的時(shí)候產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。移相觸發(fā)單元一般包括：同步、移相脈沖形成和脈沖放大環(huán)節(jié)。單相橋式半控整流（無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)）三相橋式整流（無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)）三相全控橋式整流（靜止勵(lì)磁系統(tǒng)）脈沖觸發(fā)圖整流元件過(guò)載、短路保護(hù) AKRDABBCC圖9 交流側(cè)串聯(lián)快熔接線方式圖10 整流元件串聯(lián)快熔接線方式KRD KP KP 整流元件的過(guò)載、短路保護(hù)一般采用電力電子專用快速熔斷器而不能使用普通熔斷器代替。專用快速熔斷器的電流/溫度特性與普通熔斷器相比具有更好的性能，熔斷時(shí)間更短。圖三 短路（過(guò)流）的晶閘管管圖四 短路（過(guò)流）燒毀的晶閘管整流元件過(guò)電壓保護(hù)整流元件的暫態(tài)過(guò)電壓保護(hù)目前主要使用阻容吸

6、收器。由于在可控硅關(guān)斷和換相的過(guò)程中，由于存儲(chǔ)電荷的作用會(huì)使可控硅兩端產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)電壓，如果不加以抑制將會(huì)對(duì)可控硅產(chǎn)生不良的影響，甚至?xí)斐煽煽毓璧膿p壞。一般有分散式、集中式兩種：圖五 過(guò)壓擊穿的晶閘管常見(jiàn)故障UdU0abacbcbac ac babacU10 t圖 7 - 1 三 相 整 流 電 路 發(fā) 生 單 只 元 件 故 障 時(shí) 的 波 形 圖UdU0abacbcbac ac babac U10 tUdU0abacbcbac ac babac U10 t圖 7 -2 三 相 整 流 電 路 發(fā) 生 同 組 不 同 相 兩 只 元 件 故 障 時(shí) 的 輸 出 波 形 圖圖 7 -2 3 三

7、 相 整 流 電 路 發(fā) 生 同 相 不 同 組 兩 只 元 件 故 障 時(shí) 的 輸 出 波 形 圖可控硅的檢測(cè)可控硅的檢測(cè)斷開(kāi)晶閘管陰極和控制極與脈沖變壓器的連接線，用萬(wàn)用表測(cè)量晶閘管陰極與控制極電阻，阻值一般在10左右。用對(duì)線燈在晶閘管陽(yáng)極和陰極之間加一個(gè)正電壓，在晶閘管控制極和陰極之間加一個(gè)短時(shí)的正電壓，晶閘管應(yīng)保持導(dǎo)通，即連接在晶閘管陽(yáng)極和陰極的對(duì)線燈應(yīng)保持亮的狀態(tài)。第第2 2部分部分 無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng) 取消了集電環(huán)和碳刷，徹底解決了環(huán)火問(wèn)題，并且根除了碳刷碳粉的污染，省掉了換碳刷的工作，減少了維護(hù)工作量。 無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)特別適應(yīng)于大容量（大勵(lì)磁電流）的機(jī)組，由于全部勵(lì)磁功率取自

8、軸系，所以勵(lì)磁電源獨(dú)立，不受電力系統(tǒng)電壓波動(dòng)影響。 無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)能力不受系統(tǒng)短路影響。 無(wú)刷勵(lì)磁的控制功率大大減小，有利于簡(jiǎn)化控制、保護(hù)線路，少 占用廠房場(chǎng)地（省去勵(lì)磁變壓器和大功率整流滅磁屏）。無(wú)刷勵(lì)磁的主要優(yōu)點(diǎn)無(wú)刷勵(lì)磁的主要優(yōu)點(diǎn) 同步電機(jī)轉(zhuǎn)子不能直接滅磁，目前只能在勵(lì)磁機(jī)回路滅磁，故滅磁時(shí)間較長(zhǎng)。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓、電流不能直接測(cè)量。 對(duì)旋轉(zhuǎn)元器件（整流元件的熔斷器）要求能承受較大的離心力。 對(duì)旋轉(zhuǎn)元器件的故障監(jiān)測(cè)與報(bào)警技術(shù)有待進(jìn)一步完善。 由于無(wú)刷勵(lì)磁對(duì)旋轉(zhuǎn)二極管的要求很高，目前能夠提供用于大型發(fā)電機(jī)無(wú)刷勵(lì)磁的旋轉(zhuǎn)二極管廠家世界上屈指可數(shù)，所以無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的成本遠(yuǎn)高于靜止勵(lì)磁，目前國(guó)

9、內(nèi)長(zhǎng)期依耐進(jìn)口旋轉(zhuǎn)二極管組件。無(wú)刷勵(lì)磁的主要缺點(diǎn)無(wú)刷勵(lì)磁的主要缺點(diǎn)永磁機(jī)永磁機(jī) f=400HZ交流勵(lì)磁機(jī)交流勵(lì)磁機(jī) f=150HZ旋轉(zhuǎn)硅整流裝置旋轉(zhuǎn)硅整流裝置（旋轉(zhuǎn)二極管（旋轉(zhuǎn)二極管+ +快速熔斷器）快速熔斷器）自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置(A/B(A/B）開(kāi)關(guān)電源組件1 （+5V，12V） (電源)開(kāi)關(guān)電源組件2 （24V1，24V2） (電源)主機(jī)板開(kāi)關(guān)量輸入輸出板脈沖放大板模擬量信號(hào)處理PT/CT及同步變壓器板 (PT/CT)功率單元線性滅磁電阻無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)組成 11kk 圖 4-3A WKKL-2000 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器布置圖 （主、備用方式） E E 機(jī)端電壓 輸出電壓 輸出電流 通道

10、選擇 自動(dòng)/手動(dòng) 主控/就地 增/減 電源 電源 開(kāi) 摸 脈 繼 PT 1 2 關(guān) 擬 沖 電 CT CPU 功率單元 A 功率單元 B 1QS 2QS 1KK 2KK 電源 主回路 DVRDVR- -20002000A A 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 正 視 圖 V A 負(fù)載 電阻 1ZJ 2ZJ 3ZJ 4ZJ 5ZJ 6ZJ 強(qiáng)電 弱電 端子 端子 電源變 過(guò)電壓 子 背 視 圖 V 第第3 3部分部分 自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng) 由于沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部分，設(shè)備接線比較簡(jiǎn)單，大大提高了整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性。 可以直接進(jìn)行轉(zhuǎn)子電壓、電流的測(cè)量，可以直接設(shè)置轉(zhuǎn)子過(guò)電壓、過(guò)電流、轉(zhuǎn)子接

11、地和斷路器滅磁保護(hù)等。 由于取消了勵(lì)磁機(jī)的慣性滯后環(huán)節(jié)，可大大提高勵(lì)磁系統(tǒng)的響應(yīng)比。 靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的可控硅整流器有很大的冗余度（采用N-2冗余），可以進(jìn)行在線維護(hù)，提高了運(yùn)行的安全性和可維護(hù)性。靜止勵(lì)磁的主要優(yōu)點(diǎn)靜止勵(lì)磁的主要優(yōu)點(diǎn) 整流輸出的直流頂值電壓受發(fā)電機(jī)機(jī)端或電力系統(tǒng)短路故障形式和故障點(diǎn)遠(yuǎn)近等因素的影響。 由于短路電流的迅速衰減，帶時(shí)限的繼電保護(hù)可能會(huì)拒絕動(dòng)作。 需要起勵(lì)電源。 存在滑環(huán)和碳刷，與無(wú)刷勵(lì)磁方式相比，沒(méi)有徹底解決環(huán)火問(wèn)題，存在碳刷碳粉的污染。 靜止勵(lì)磁的主要缺點(diǎn)靜止勵(lì)磁的主要缺點(diǎn)主要組成部分主要組成部分勵(lì)磁變壓器勵(lì)磁變壓器將高電壓隔離并轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)牡碗妷?，供整流器使用。?/p>

12、般接線組別：將高電壓隔離并轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)牡碗妷?，供整流器使用。一般接線組別：Y/d-11Y/d-11。勵(lì)磁變的額定容量要滿足發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變的額定容量要滿足發(fā)電機(jī)1.11.1倍額定勵(lì)磁電流的要求。倍額定勵(lì)磁電流的要求。勵(lì)磁變的二次電壓的大小要滿足勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)的要求。勵(lì)磁變的二次電壓的大小要滿足勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)的要求。勵(lì)磁變的絕緣等級(jí)：勵(lì)磁變的絕緣等級(jí)：F F級(jí)或級(jí)或H H級(jí)。級(jí)。勵(lì)磁變的額定最大溫升：勵(lì)磁變的額定最大溫升：80K80K或或100K100K。功率單元功率單元 可控硅整流橋一般采用三相全控可控硅整流橋的方式，實(shí)現(xiàn)把交流電轉(zhuǎn)換為可控的直流電的主要任務(wù)，給發(fā)電機(jī)提供各種運(yùn)行狀況下所需要的勵(lì)磁電流

13、。智能功率柜智能功率柜單橋總輸出電流橋臂電流六相脈沖快熔狀態(tài)風(fēng)溫風(fēng)機(jī)開(kāi)停狀態(tài)風(fēng)壓檢測(cè)脈沖電源投切狀態(tài) 返回人機(jī)界面人機(jī)界面脈沖功放板脈沖功放板脈沖變壓器板脈沖變壓器板功率柜內(nèi)板件功率柜內(nèi)板件 滅磁，即是快速把轉(zhuǎn)子電感中儲(chǔ)存的大電流釋放掉，以保證發(fā)電機(jī)滅磁，即是快速把轉(zhuǎn)子電感中儲(chǔ)存的大電流釋放掉，以保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，安全運(yùn)行，保護(hù)機(jī)組和其它設(shè)備安全保護(hù)機(jī)組和其它設(shè)備安全 。 轉(zhuǎn)子電感是大的儲(chǔ)能元件，電感中的電流是不能突變的。儲(chǔ)存能量轉(zhuǎn)子電感是大的儲(chǔ)能元件，電感中的電流是不能突變的。儲(chǔ)存能量為：為： 滅磁系統(tǒng)由滅磁開(kāi)關(guān)、滅磁電阻及滅磁回路開(kāi)通控制單元組成。滅滅磁系統(tǒng)由滅磁開(kāi)關(guān)、滅磁電阻及滅磁回路

14、開(kāi)通控制單元組成。滅磁，就是把轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中，來(lái)消耗掉。磁，就是把轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中，來(lái)消耗掉。221ffILW 滅磁系統(tǒng)滅磁系統(tǒng)滅磁系統(tǒng)的構(gòu)成原理圖滅磁系統(tǒng)的構(gòu)成原理圖 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中，勵(lì)磁電壓比較小，控制單元不能觸發(fā)可控硅開(kāi)通，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中，勵(lì)磁電壓比較小，控制單元不能觸發(fā)可控硅開(kāi)通，滅磁電阻回路中沒(méi)有電流通過(guò)滅磁電阻回路中沒(méi)有電流通過(guò) 。 當(dāng)滅磁開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗪筮M(jìn)行滅磁時(shí)，轉(zhuǎn)子電感兩端出現(xiàn)較大的反向電壓，同當(dāng)滅磁開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗪筮M(jìn)行滅磁時(shí)，轉(zhuǎn)子電感兩端出現(xiàn)較大的反向電壓，同時(shí)控制單元快速接通反向可控硅觸發(fā)回路，把滅磁電阻接入、滅磁電阻回時(shí)控制單元快速接通反向可控

15、硅觸發(fā)回路，把滅磁電阻接入、滅磁電阻回路開(kāi)通，轉(zhuǎn)子電流就可以快速轉(zhuǎn)移到滅磁電阻回路，通過(guò)滅磁電阻把電流路開(kāi)通，轉(zhuǎn)子電流就可以快速轉(zhuǎn)移到滅磁電阻回路，通過(guò)滅磁電阻把電流轉(zhuǎn)換為熱量釋放。轉(zhuǎn)換為熱量釋放。逆變滅磁：正常停機(jī)時(shí)采用。不需要分?jǐn)鄿绱砰_(kāi)關(guān)，控制可控硅整流橋處于逆變滅磁：正常停機(jī)時(shí)采用。不需要分?jǐn)鄿绱砰_(kāi)關(guān)，控制可控硅整流橋處于逆變狀態(tài)，使轉(zhuǎn)子繞組中能量通過(guò)勵(lì)磁變反送到發(fā)電機(jī)端電源側(cè)及回路電阻逆變狀態(tài)，使轉(zhuǎn)子繞組中能量通過(guò)勵(lì)磁變反送到發(fā)電機(jī)端電源側(cè)及回路電阻中消耗，實(shí)現(xiàn)滅磁。中消耗，實(shí)現(xiàn)滅磁。滅磁系統(tǒng)滅磁：在發(fā)電機(jī)事故、過(guò)壓或系統(tǒng)故障情況下停機(jī)時(shí)，勵(lì)磁電流較滅磁系統(tǒng)滅磁：在發(fā)電機(jī)事故、過(guò)壓或系

16、統(tǒng)故障情況下停機(jī)時(shí)，勵(lì)磁電流較大，希望能快速滅磁，消除故障、防止事故擴(kuò)大化，采用分?jǐn)鄿绱砰_(kāi)關(guān)的方大，希望能快速滅磁，消除故障、防止事故擴(kuò)大化，采用分?jǐn)鄿绱砰_(kāi)關(guān)的方法將能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中實(shí)現(xiàn)快速滅磁。法將能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中實(shí)現(xiàn)快速滅磁。滅磁方法滅磁方法 滅磁開(kāi)關(guān)滅磁開(kāi)關(guān)線性電阻，汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)經(jīng)常采用；滅磁時(shí)間較長(zhǎng)。線性電阻，汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)經(jīng)常采用；滅磁時(shí)間較長(zhǎng)。氧化鋅氧化鋅ZnOZnO非線性電阻，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，應(yīng)用普遍；滅磁時(shí)間短，較為理非線性電阻，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，應(yīng)用普遍；滅磁時(shí)間短，較為理想。想。SiCSiC非線性電阻，國(guó)外生產(chǎn)，經(jīng)常采用英國(guó)非線性電阻，國(guó)外生產(chǎn)，經(jīng)常采用英國(guó)M&IM&I

17、公司的產(chǎn)品，滅磁時(shí)間公司的產(chǎn)品，滅磁時(shí)間適中。單片適中。單片ZnOZnO閥片的工作能容量是閥片的工作能容量是15KJ15KJ，而單片，而單片SiCSiC閥片的工作能容閥片的工作能容量為量為62.5KJ62.5KJ。SiCSiC閥片容量大、其伏安特性更適合并聯(lián)，所以，在超大閥片容量大、其伏安特性更適合并聯(lián)，所以，在超大型發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)中普遍使用型發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)中普遍使用。滅磁電阻滅磁電阻線性電阻線性電阻1 1（大功率）（慢）（大功率）（慢）碳化硅滅磁電阻碳化硅滅磁電阻2 2（SiCSiC）（稍快）（稍快）氧化鋅滅磁電阻氧化鋅滅磁電阻3 3（ZnOZnO）（最快）（最快）滅磁柜的智能化測(cè)量勵(lì)磁

18、電壓、勵(lì)磁電流計(jì)算轉(zhuǎn)子繞組溫度滅磁開(kāi)關(guān)動(dòng)作計(jì)數(shù)、BOD動(dòng)作計(jì)數(shù)試驗(yàn)錄波顯示滅磁柜運(yùn)行狀況CAN總線連接電路板件智能控制板智能控制板變送器板變送器板BODBOD板板根據(jù)工作原理和起勵(lì)電源的不同，起勵(lì)方式可劃分為殘壓起勵(lì)、交流起勵(lì)和直流起勵(lì)三種類型。起勵(lì)裝置一般包括起勵(lì)電源開(kāi)關(guān)、起勵(lì)接觸器、導(dǎo)向二極管或整流橋、限流電阻等。在交流起勵(lì)方式下還包括隔離變壓器。殘壓起勵(lì)應(yīng)用高頻脈沖列觸發(fā)技術(shù)，可靠實(shí)現(xiàn)低殘壓起勵(lì)，整流陽(yáng)極電壓達(dá)到510V，即可無(wú)需外部輔助電源進(jìn)行起勵(lì)。起勵(lì)裝置調(diào)節(jié)柜兩個(gè)微機(jī)通道一個(gè)模擬通道四塊電路板人機(jī)界面同步變壓器電源系統(tǒng) 勵(lì)磁系統(tǒng)的控制核心，利用自動(dòng)控制原理，自動(dòng)控制可控硅整流橋的觸

19、發(fā)角度、快速調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流大小，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)的各種控制功能，使發(fā)電機(jī)組滿足各種發(fā)電工況的運(yùn)行要求。調(diào)節(jié)器原理框圖CPUDSPI/OCPUI/ODSPA通道工控機(jī)B通道工控機(jī)開(kāi)關(guān)量總線板 模擬量總線板C 通道智能I/O板單片機(jī)系統(tǒng)板人機(jī)界面CAN總線電路板件ANB (ANB (模擬量板模擬量板) )DIB (DIB (開(kāi)關(guān)量板開(kāi)關(guān)量板) )LOU (LOU (單片機(jī)系統(tǒng)板單片機(jī)系統(tǒng)板) )IIU (IIU (智能智能I/OI/O板板) )微機(jī)通道CPUCPU板板I/OI/O板板DSPDSP板板第第4 4部分部分 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要功能勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要功能 系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器的主通道包括測(cè)量、給定、比較放大

20、、移相觸發(fā)幾個(gè)主要部分，測(cè)量信號(hào)是由機(jī)端電壓互感器PT提供的，至調(diào)節(jié)器再變換和整流成直流電壓，與一個(gè)代表機(jī)端電壓的給定電壓UGD比較，得偏差電壓U，U經(jīng)放大后得控制信號(hào)（或叫控制電壓）Ug，Ug控制觸發(fā)的輸出脈沖，改變可控整流橋的輸出電壓Ud和勵(lì)磁電流Id，從而控制發(fā)電機(jī)電壓UF。調(diào)節(jié)原理調(diào)節(jié)原理G移相觸發(fā)綜合放大測(cè)量比較調(diào)差勵(lì)磁調(diào)節(jié)器UUsm給定同步信號(hào)基本控制電力系統(tǒng)穩(wěn)定器最大勵(lì)磁電流限制反時(shí)限延時(shí)過(guò)勵(lì)磁瞬時(shí)電流限制定子過(guò)電流限制欠勵(lì)限制伏赫限制功率柜最大出力限制無(wú)功功率過(guò)載限制輔助控制部分勵(lì)磁限制部分圖2-5 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本組成單元 恒機(jī)端電壓閉環(huán)方式（自動(dòng)方式AVR）：維持機(jī)端電壓恒

21、定運(yùn)行； 恒轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)方式（手動(dòng)方式FCR）：維持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流恒定； 恒無(wú)功閉環(huán)方式（選用）； 恒定觸發(fā)角運(yùn)行（選用）； 恒功率因數(shù)運(yùn)行（選用）； 系統(tǒng)電壓跟蹤方式（選用）。運(yùn)行控制方式種類運(yùn)行控制方式種類 自動(dòng)方式，是勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制的主要運(yùn)行方式，由兩部分組成：自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，即AVR；及PSS附加控制。 AVR為機(jī)端電壓負(fù)反饋閉環(huán)控制，用于自動(dòng)維持機(jī)端電壓恒定、穩(wěn)定。為使勵(lì)磁系統(tǒng)有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，AVR采用完整的PID調(diào)節(jié)控制規(guī)律(按偏差的比例、積分、微分控制簡(jiǎn)稱PID控制)。數(shù)字式調(diào)節(jié)器 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(簡(jiǎn)稱PSS)是勵(lì)磁系統(tǒng)的一個(gè)附加功能，用于提高電力系統(tǒng)阻尼，解決低頻 振蕩問(wèn)題

22、，是提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的重要措施之一。它抽取與此振蕩有關(guān)的信號(hào)，如 發(fā)電機(jī)有功功率、轉(zhuǎn)速或頻率，加以處理，產(chǎn)生的附加信號(hào)加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中。 自動(dòng)控制方式自動(dòng)控制方式AVRAVRAVRAVR的數(shù)學(xué)控制模型的數(shù)學(xué)控制模型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的手動(dòng)方式FCR，為勵(lì)磁電流負(fù)反饋閉環(huán)控制，用于維持勵(lì)磁電流恒定、穩(wěn)定，是勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制的輔助運(yùn)行方式。FCR主要用于試驗(yàn)或在發(fā)電機(jī)端PT回路出現(xiàn)故障、自動(dòng)方式采集的機(jī)端電壓出現(xiàn)異常情況時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)切換為手動(dòng)方式運(yùn)行，防止勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)誤強(qiáng)勵(lì)。由于手動(dòng)方式不利于發(fā)電機(jī)電壓的穩(wěn)定，所以不宜長(zhǎng)期運(yùn)行。手動(dòng)控制方式手動(dòng)控制方式FCRFCR調(diào)差是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)方式的附加控制

23、之一，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)無(wú)調(diào)差是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)方式的附加控制之一，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)無(wú)功的變化對(duì)機(jī)端電壓進(jìn)行必要的微調(diào)。調(diào)差系數(shù)可任意設(shè)定為正功的變化對(duì)機(jī)端電壓進(jìn)行必要的微調(diào)。調(diào)差系數(shù)可任意設(shè)定為正、負(fù)或零，且調(diào)差率大小可在、負(fù)或零，且調(diào)差率大小可在15%15%之間選擇。之間選擇。UFQ負(fù)調(diào)差零調(diào)差正調(diào)差調(diào)調(diào) 差差限制和保護(hù)限制和保護(hù)欠勵(lì)瞬時(shí)限制：限制進(jìn)相無(wú)功值不低于整定值欠勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)，調(diào)節(jié)器發(fā)“欠勵(lì)限制”報(bào)警信號(hào)，閉鎖減磁操作。 過(guò)勵(lì)限制：限制滯相無(wú)功值不高于整定值限制和保護(hù)限制和保護(hù)過(guò)勵(lì)限制值1.100強(qiáng)勵(lì)限制：限制轉(zhuǎn)子電流不高于整定值。強(qiáng)勵(lì)頂值限制值按勵(lì)磁標(biāo)準(zhǔn)要求，一般為額定勵(lì)磁電流的1.82

24、.0倍 。限制和保護(hù)限制和保護(hù)在自動(dòng)方式下，為了提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓降低，勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)，勵(lì)磁電流輸出增大，超過(guò)額定勵(lì)磁電流。當(dāng)過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制器動(dòng)作后，把勵(lì)磁電流按0.95倍過(guò)勵(lì)限制值，直到勵(lì)磁電流降低到0.95IOEL以下。最大強(qiáng)勵(lì)允許時(shí)間10.000強(qiáng)勵(lì)限制值2.000冷卻時(shí)間100.000V/F限制：限制機(jī)端電壓與發(fā)電機(jī)頻率之比不高于整定值限制和保護(hù)限制和保護(hù)V/F限制電壓值1.0501.050空載過(guò)壓限制：空載時(shí)過(guò)電壓達(dá)整定值時(shí)逆變滅磁。PT斷線保護(hù)功能：調(diào)節(jié)器PT斷線時(shí)，發(fā)信號(hào)，切手動(dòng)。同步電壓斷線限制和保護(hù)限制和保護(hù) 手動(dòng)零起升壓 自動(dòng)軟起

25、勵(lì)升壓 自動(dòng)給定值起勵(lì)升壓開(kāi)機(jī)升壓方式開(kāi)機(jī)升壓方式tUGIf起勵(lì)起勵(lì)根據(jù)整定值爬升根據(jù)整定值爬升穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行調(diào)節(jié)器接收到起勵(lì)指令后將按照預(yù)先設(shè)定的給定值建壓，當(dāng)“零起升壓”投入時(shí)，建壓穩(wěn)定值約為機(jī)端額定電壓的10；當(dāng)“零起升壓”退出時(shí)，建壓穩(wěn)定值為設(shè)定值，電壓預(yù)置值一般為100。電壓預(yù)置值1.000電壓零升值0.100通道跟蹤 通道間的跟蹤是由調(diào)節(jié)器軟件實(shí)現(xiàn)的，備用通道跟蹤運(yùn)行通道，跟蹤的依據(jù)是兩通道的調(diào)節(jié)輸出（控制信號(hào)）相等。 自動(dòng)跟蹤功能保證了從運(yùn)行通道到備用通道的平穩(wěn)切換。 三個(gè)通道之間的人工切換方法當(dāng)A通道運(yùn)行時(shí)，可以任意按“B通道運(yùn)行”或“C通道運(yùn)行”選擇B或C通道作為備用通道，

26、對(duì)應(yīng)的備用燈也將點(diǎn)亮。按“轉(zhuǎn)B/C通道”按鈕，即可以從A通道切換至已選好的通道。當(dāng)B通道運(yùn)行時(shí)，C通道作為默認(rèn)的備用通道，“C通道備用”燈將不會(huì)點(diǎn)亮當(dāng)處于B或C通道運(yùn)行時(shí)，可以任意按“A或B或C通道運(yùn)行”按鈕，就可以直接切換到對(duì)應(yīng)的通道運(yùn)行。第第5 5部分部分 勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)勵(lì)磁裝置小電流試驗(yàn)勵(lì)磁裝置小電流試驗(yàn)勵(lì)磁系統(tǒng)小電流試驗(yàn)是指：在整流柜的陽(yáng)極輸入側(cè)外加廠用電交流380V，直流輸出接電阻負(fù)載，調(diào)整控制角，通過(guò)觀察負(fù)載電壓波形變化，綜合檢查勵(lì)磁控制器測(cè)量、脈沖等回路和整流柜元件的一種試驗(yàn)方式。勵(lì)磁小電流試驗(yàn)接線原理圖如下，調(diào)壓器SYB可以用繼保儀代替，示波器也可以用記錄儀代替。需要

27、觀察的波形有：強(qiáng)勵(lì)和逆變波形、控制角60度波形；特殊情況下需要觀察可控硅脈沖，需要觀察脈沖變?cè)边吤}沖。勵(lì)磁小電流輸出波形勵(lì)磁小電流輸出波形機(jī)組大修后，需要進(jìn)行發(fā)電機(jī)空載升壓（100Ug）和短路升流（100Ig）試驗(yàn)，勵(lì)磁設(shè)備需要提供可以調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子電流，可以采用它勵(lì)備用勵(lì)磁，也可以將機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)由自勵(lì)改為它勵(lì)，此時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器ECR模式運(yùn)行，勵(lì)磁設(shè)備零起升流。發(fā)電機(jī)空載升壓和短路升流試驗(yàn)發(fā)電機(jī)空載升壓和短路升流試驗(yàn)發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)GBT7409.32007標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在空載額定情況下，當(dāng)發(fā)電機(jī)給定階躍為10時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓超調(diào)量應(yīng)不大于階躍量的50，擺動(dòng)次數(shù)不超過(guò)3次，調(diào)節(jié)時(shí)間應(yīng)不超過(guò)1

28、0S。超調(diào)量計(jì)算超調(diào)量計(jì)算：當(dāng)階躍10%Ug時(shí)，超調(diào)量等于Mp除以階躍量（10%），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求該值小于50%。調(diào)節(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間：指從給定階躍信號(hào)到發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和穩(wěn)態(tài)值的偏差不大于穩(wěn)態(tài)值的2%所經(jīng)歷的時(shí)間。如上圖中T所示即為調(diào)節(jié)時(shí)間。振蕩次數(shù)振蕩次數(shù)：調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)電壓的振蕩次數(shù)。圖中所示振蕩次數(shù)為1次。10%階躍試驗(yàn)觸摸屏上有5階躍及10階躍按扭供選擇，均為先上躍后下躍如果測(cè)試指標(biāo)不理想，可對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行修改。PID參數(shù)修改后，需再次做階躍試驗(yàn)，確保各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。滅磁時(shí)間試驗(yàn)?zāi)孀儨绱旁囼?yàn)零起升壓試驗(yàn)PT斷線試驗(yàn)通道切換第第6 6部分部分 運(yùn)行故障排除運(yùn)行故障排除 （1）并網(wǎng)瞬間突

29、搶無(wú)功。 處理：進(jìn)一步調(diào)整同期裝置或勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)壓精度。（2）并網(wǎng)后穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)無(wú)功突增 處理：主要原因?yàn)榘l(fā)電機(jī)反饋電壓降低，可能為系統(tǒng)電壓降低或PT測(cè)量回路故障及接觸不良，可以操作減磁指令使無(wú)功適當(dāng)降低。（3）并網(wǎng)后穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)無(wú)功突降 處理：主要原因可能為系統(tǒng)電壓升高或其它并聯(lián)機(jī)組增加無(wú)功。此時(shí)可以采取增磁措施。（4）并網(wǎng)后穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)無(wú)功突然大幅來(lái)回波動(dòng)，無(wú)法穩(wěn)定。 處理：首先判斷電壓給定有無(wú)變化，若有，則應(yīng)判斷是外部還是勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部的增減磁指令在發(fā)揮作用，若無(wú)則應(yīng)考慮PT電壓及其采集單元可能存在問(wèn)題，可以采取切換至備用通道的方法判斷，若切換后正常，則原通道有問(wèn)題。若切換后仍屬同樣現(xiàn)象，屬于系統(tǒng)電壓波動(dòng)的可能較大。機(jī)組并網(wǎng)后特殊情況的處理機(jī)組并網(wǎng)后特殊情況的處理 （5）發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)壓保護(hù)信號(hào)頻繁發(fā)出 原因：發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行或轉(zhuǎn)子繞組可能存在故障，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子過(guò)電壓，滅磁過(guò)壓保護(hù)電阻動(dòng)作。 處理：此時(shí)馬上應(yīng)降低機(jī)組負(fù)荷，將發(fā)電機(jī)組解列，在空載情況下觀察轉(zhuǎn)子繞組是否工作正常，若仍有信號(hào)發(fā)出，則過(guò)壓測(cè)量回路可能存在問(wèn)題，導(dǎo)致信號(hào)誤發(fā)；否則應(yīng)停機(jī)處理。（6）某個(gè)功率柜出現(xiàn)故障，已不能運(yùn)行，如快熔熔斷，阻容保護(hù)故障，橋臂斷流等。 處理：將該功率柜脈沖切