同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器

1、 個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 一般來說,與同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路電壓建立、調(diào)整以及必要時(shí)使其電壓消失地有關(guān)元件和設(shè)備總稱為勵(lì)磁系統(tǒng).勵(lì)磁系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)繞組,勵(lì)磁電源,勵(lì)磁裝置及調(diào)節(jié)電壓有關(guān)地其他設(shè)備.同步發(fā)電機(jī)地勵(lì)磁系統(tǒng)一般由兩局部組成.一局部用于向發(fā)電機(jī)地磁場(chǎng)繞組提供直流電流,以建立直流磁場(chǎng),通常稱為勵(lì)磁功率輸出局部.另一局部用于在正常運(yùn)行或發(fā)生事故時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流或自動(dòng)滅磁等以滿足運(yùn)行地需要,一般稱為勵(lì)磁控制局部或稱之為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器.b5E2RGbCAP勵(lì)磁系統(tǒng)地主要作用：一、 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),維持發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)某點(diǎn)電壓水平.當(dāng)發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷變化時(shí),一般情況下機(jī)端電

2、壓要發(fā)生相應(yīng)變化,此時(shí)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置應(yīng)能供應(yīng)要求地勵(lì)磁功率,滿足不同負(fù)荷情況下勵(lì)磁電流地自動(dòng)調(diào)節(jié),維持機(jī)端或系統(tǒng)某點(diǎn)電壓水平.p1EanqFDPw二、 合理分配發(fā)電機(jī)間地?zé)o功負(fù)荷.發(fā)電機(jī)地?zé)o功負(fù)荷與勵(lì)磁電流有著密切地關(guān)系,勵(lì)磁電流地自動(dòng)調(diào)節(jié),要影響發(fā)電機(jī)間無功負(fù)荷地分配,所以對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)地調(diào)節(jié)特征有一定地要求.DXDiTa9E3d三、 在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí),按規(guī)定地要求強(qiáng)行勵(lì)磁.四、 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性.五、 快速滅磁,當(dāng)發(fā)電機(jī)或升壓變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí),要求快速滅磁,以降低故障所造成地?fù)p害.同步發(fā)電機(jī)地勵(lì)磁方式一、 直流發(fā)電機(jī)供電地勵(lì)磁方式二、 交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)整流供電地勵(lì)磁方式三、 靜止電

3、流供電地勵(lì)磁方式.勵(lì)磁電流是通過勵(lì)磁變壓器、勵(lì)磁電流器取自同步發(fā)電機(jī)機(jī)端或外部輔助電流.勵(lì)磁調(diào)節(jié)器地構(gòu)成勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)指地是發(fā)電機(jī)地勵(lì)磁電流根據(jù)機(jī)端電壓地變化按預(yù)定要求進(jìn)行調(diào)節(jié),以維持端電壓為給定值.所以自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)可以看作為一個(gè)以電壓為被調(diào)量地負(fù)反應(yīng)控制系統(tǒng).同步發(fā)電機(jī)地勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式可分為按電壓偏差調(diào)節(jié)和按定子電流,功率因數(shù)地補(bǔ)償調(diào)節(jié)兩種.下面主要介紹按電壓偏差調(diào)節(jié)方式.RTCrpUDGiT VfILYH執(zhí)行機(jī)構(gòu) 變換機(jī)構(gòu)量測(cè)機(jī)構(gòu) 放大機(jī)構(gòu) VR klVf給定值V2V 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根本方框圖為了調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)地端電壓Vf,應(yīng)測(cè)量端電壓地變化值.為了便于測(cè)量,設(shè)置了端電壓變換機(jī)構(gòu),這樣量測(cè)機(jī)構(gòu)

4、地輸出電壓 klVf和Vf 成正比例.比擬綜合點(diǎn)地合成差電壓V=V2-klVf 當(dāng)端電壓偏高時(shí),V為負(fù),端電壓偏低時(shí),V為正.放大機(jī)構(gòu)按照V地大小和方向進(jìn)行放大,通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)使勵(lì)磁電流向相應(yīng)方向調(diào)整,從而控制發(fā)電機(jī)地電壓值.5PCzVD7HxA勵(lì)磁調(diào)節(jié)器有機(jī)電型,電磁型和半導(dǎo)體型.直至今日地?cái)?shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器<微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器.勵(lì)磁回路中地整流電路一、 三相橋式不可控整流電路.三相橋式不可控整流電路六只整流元件全部采用二極管.從二極管地單相導(dǎo)電性可知,共陰極組中只有陽(yáng)極電位最高地那一相二極管導(dǎo)通,共陽(yáng)極組中那么只有陰極電位最低地那一相二極管導(dǎo)通,其余地二極管均因承受反向電壓而截止.jLBHr

5、nAILg輸出直流電壓Vd=1.35ElEl為整流橋交流側(cè)線電壓有效值.二、 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路地六只整流元件全部采用可控硅.共陰極組地元件在各自地電源電壓為正半周時(shí)導(dǎo)通.導(dǎo)通條件為必須在其陰極承受正向電壓期間在控制極上加觸發(fā)脈沖.xHAQX74J0X三相橋式全控整流電路地工作可分為整流工作狀態(tài)和逆變工作狀態(tài).控制90.,三相橋式全控整流電路工作在整流狀態(tài),整流電路將交流變換為直流,以供應(yīng)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁.LDAYtRyKfE所謂逆變工作狀態(tài),是指三相橋式全控整流電路地控制角限制在90.180.內(nèi),此時(shí)電路是將直流電能變?yōu)榻涣麟娔?并反應(yīng)回到交流電網(wǎng)中去.在同步發(fā)電

6、機(jī)地可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)中,利用逆變?cè)砜蓪①A存在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中地磁場(chǎng)能量變換為交流電能并回饋到交流電源,以迅速降低發(fā)電機(jī)地定子電勢(shì),實(shí)現(xiàn)快速滅磁,從而減輕事故情況下發(fā)電機(jī)地?fù)p壞程度.Zzz6ZB2Ltk半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根本原理 半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由測(cè)量比擬單元,綜合放大單元,移相觸發(fā)單元,可控整流等根本局部組成.測(cè)量比擬單元相當(dāng)于變換機(jī)構(gòu)與量測(cè)機(jī)構(gòu),綜合放大單元和移相觸發(fā)單元相當(dāng)于放大機(jī)構(gòu),可控整流橋相當(dāng)于執(zhí)行機(jī)構(gòu).可控硅整流裝置既是整流元件又是執(zhí)行元件.dvzfvkwMI1測(cè)量比擬單元是測(cè)量發(fā)電機(jī)電壓地變化并轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào),再與給定地基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比擬,給出發(fā)電機(jī)電壓偏差信號(hào).測(cè)量比擬單元輸出

7、地信號(hào)幅值較小,且變化緩慢靈敏度低,因此不能直接用于控制移相觸發(fā)單元.為了提高調(diào)節(jié)器地靈敏度,必須加以放大.此外,為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)器地多功能要求,通常需要線形地綜合測(cè)量比擬,反應(yīng)及限制等直流信號(hào)并加以放大,以上這些任務(wù)都由綜合放大單元完成.綜合放大單元一般采用直流運(yùn)算放大器.移相觸發(fā)單元是將控制信號(hào)電壓Vk(即綜合放大單元地輸出電壓>轉(zhuǎn)換為一定區(qū)間內(nèi)發(fā)出移相觸發(fā)脈沖,并以此脈沖觸發(fā)可控硅整流橋地可控硅,使其控制角角隨Vk地變化而變化,移相觸發(fā)脈沖控制可控整流橋地輸出電壓,從而到達(dá)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁地目地.rqyn14ZNXI當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升高時(shí),偏差電壓V經(jīng)綜合放大得到控制電壓Vk,使移相

8、觸發(fā)單元地輸出脈沖電壓Vg后移,導(dǎo)致可控整流橋地控制角增大,即導(dǎo)通角減小,整流輸出電壓下降,減小發(fā)電機(jī)勵(lì)磁,從而使發(fā)電機(jī)端電壓隨之下降.反之,當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓下降時(shí),調(diào)節(jié)能使發(fā)電機(jī)增加勵(lì)磁,時(shí)端電壓上升.EmxvxOtOco三號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)簡(jiǎn)介三號(hào)機(jī)工作勵(lì)磁系統(tǒng)采用交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器地“三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng).改造后自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器型號(hào)為WKKL11型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器.副勵(lì)輸出經(jīng)兩回全控整流后供應(yīng)主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁,主勵(lì)輸出經(jīng)兩回不可控整流后供應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁.發(fā)電機(jī)地勵(lì)磁調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)主勵(lì)地勵(lì)磁來到達(dá)地.主勵(lì)磁機(jī)地勵(lì)磁調(diào)節(jié)有四種方式,一是A、B調(diào)節(jié)器以“雙柜方式地自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié),二是A、B調(diào)節(jié)器以“自動(dòng)方式地自動(dòng)閉環(huán)

9、調(diào)節(jié),三是A或B調(diào)節(jié)器單柜以“自動(dòng)方式地自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié),四是A、B調(diào)節(jié)器以單柜或雙柜以“手動(dòng)方式地手動(dòng)開環(huán)調(diào)節(jié),其中自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)能滿足發(fā)電機(jī)包括強(qiáng)勵(lì)及強(qiáng)減在內(nèi)地發(fā)電機(jī)地所有勵(lì)磁工況,手動(dòng)開環(huán)僅能滿足發(fā)電機(jī)地額定勵(lì)磁工況,不滿足發(fā)電機(jī)包括強(qiáng)勵(lì)及強(qiáng)減地要求.勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式切換開關(guān)AQK,BQK地位置決定調(diào)節(jié)器地調(diào)節(jié)方式.SixE2yXPq5勵(lì)磁主整流裝置由西安電力整流器廠生產(chǎn),由整流屏,整流屏,切換屏,滅磁屏組成.每個(gè)整流屏包括整流橋,信號(hào)回路,冷卻風(fēng)扇,空氣開關(guān)及操作回路.每個(gè)整流橋由18只整流二極管組成,每個(gè)橋臂由三個(gè)相同地整流二極管并聯(lián),每個(gè)整流管有阻容吸收換向過電壓保護(hù)及串聯(lián)快速熔斷器構(gòu)成地過

10、流保護(hù),信號(hào)電源中斷,快熔熔斷器熔斷,冷卻風(fēng)扇故障后均能向中控室發(fā)信號(hào)；切換屏包括1G,2G,3G刀閘.滅磁屏內(nèi)裝有滅磁開關(guān)及其操作回路.FMB31型滅磁過壓保護(hù)裝置.1ZK開關(guān)及1G刀閘,2ZK開關(guān)及2G刀閘分別為整流屏,整流屏地交流輸入開關(guān)及直流輸出刀閘,3G刀閘為來自備用勵(lì)磁機(jī)地直流輸入刀閘.6ewMyirQFL正常時(shí),兩臺(tái)主整流裝置并列運(yùn)行,當(dāng)有一臺(tái)故障<包括風(fēng)機(jī)故障后,切除故障整流柜地IK開關(guān)及G刀閘,另一臺(tái)主整流柜可帶額定勵(lì)磁運(yùn)行,不保證強(qiáng)勵(lì).一臺(tái)主整流柜運(yùn)行中出現(xiàn)故障,緊急降勵(lì)磁至適當(dāng)值后,倒備勵(lì)運(yùn)行.kavU42VRUs四臺(tái)機(jī)公用一套備用勵(lì)磁系統(tǒng).備勵(lì)使用電動(dòng)直流發(fā)電機(jī)組

11、.滅磁開關(guān)采用DM4-2500/800-2型.滅磁開關(guān)與非線形電阻配合后做發(fā)電機(jī)滅磁保護(hù).滅磁開關(guān)主要由電滅弧室、機(jī)架、操作機(jī)構(gòu)和導(dǎo)電系統(tǒng)組成.勵(lì)磁系統(tǒng)使用FMB31型滅磁過壓保護(hù)裝置.FMB31型滅磁過壓保護(hù)裝置主要元件是氧化鋅<ZnO壓敏電阻經(jīng)優(yōu)化組合后串并聯(lián)而成.滅磁時(shí),滅磁開關(guān)斷開,將電流換到FR1回路中,轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流便以恒壓方式迅速消耗在FR1中,從而使發(fā)電機(jī)迅速滅磁,減少了發(fā)電機(jī)事故危害.在正常勵(lì)磁時(shí),FMK合閘,勵(lì)磁電流經(jīng)FMK送入勵(lì)磁繞組LQ,此時(shí)電源電壓一般在500v以下,非線形電阻FR2,FR3只有較小地漏電流,相當(dāng)于開路狀態(tài).y6v3ALoS89 RD2FR3FMz

12、滅磁開關(guān)RD1 R FR1 DFMKFR2 LQ FR1、FR2、FR3為非線形電阻 LQ為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)控制即是把被控制對(duì)象<過程地有關(guān)參數(shù)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換,并把轉(zhuǎn)換后地?cái)?shù)字量送給計(jì)算機(jī).計(jì)算機(jī)根據(jù)這些數(shù)字信息,按預(yù)定控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算,并通過輸出通道把計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控對(duì)象,使被控量到達(dá)預(yù)期地目標(biāo).M2ub6vSTnP微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器主要特點(diǎn)：一、 硬件簡(jiǎn)單,可靠性高.二、 硬件易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,便于生產(chǎn).三、 顯示直觀.四、 控制規(guī)律,在不改變硬件環(huán)境地情況下,通過軟件可方便地改變.五、 便于與上級(jí)計(jì)算機(jī)通訊.WKKL11型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)介一 、主要功

13、能1、 PID調(diào)節(jié)或比例調(diào)節(jié)可以選用勵(lì)磁系統(tǒng)中采用地PID調(diào)節(jié),輸入量是機(jī)端電壓地偏差.電壓偏差地比例調(diào)節(jié)是按電壓偏離整定值<額定值地大小成比例地改變勵(lì)磁,以維護(hù)機(jī)端電壓為恒定.電壓偏差地積分調(diào)節(jié),是按積累地偏差調(diào)節(jié)勵(lì)磁,調(diào)節(jié)結(jié)果使偏差很小.完全積分調(diào)節(jié)可以使調(diào)節(jié)誤差接近為零.電壓偏差地微分調(diào)節(jié),是按預(yù)測(cè)地電壓變化趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)節(jié),可以減小超調(diào)量,縮短調(diào)整時(shí)間,改善調(diào)節(jié)地動(dòng)態(tài)品質(zhì),提高控制系統(tǒng)地穩(wěn)定性.0YujCfmUCw在勵(lì)磁控制系統(tǒng)中,應(yīng)用PID調(diào)節(jié)可以到達(dá),穩(wěn)態(tài)時(shí)有較大地放大倍數(shù),使機(jī)端電壓接近恒定.暫態(tài)時(shí)有較小地放大倍數(shù),以防止超調(diào)地振蕩.eUts8ZQVRd2、 兩套調(diào)節(jié)器完全獨(dú)立

14、,可并聯(lián)運(yùn)行也可單獨(dú)運(yùn)行.3、 誤強(qiáng)勵(lì)檢測(cè)及保護(hù)4、 過流限流保護(hù)5、 低勵(lì)磁限制模塊 為了防止發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流過多降低,而引起地靜態(tài)穩(wěn)定地破壞和發(fā)電機(jī)端部地過熱,必須對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流地下限值加以限制.sQsAEJkW5T6、 設(shè)有調(diào)節(jié)器PT熔絲斷或測(cè)量回路故障引起誤強(qiáng)勵(lì)地保護(hù)措施.7、 設(shè)有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS模塊.在遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中,勵(lì)磁控制系統(tǒng)會(huì)減弱系統(tǒng)地阻尼能力,引起低頻振蕩,其原因?yàn)閯?lì)磁調(diào)節(jié)器按電壓偏差比例調(diào)節(jié)和勵(lì)磁控制系統(tǒng)具有慣性.為此,采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器產(chǎn)生正阻尼轉(zhuǎn)矩以抵消勵(lì)磁控制系統(tǒng)引起地負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩.GMsIasNXkA8、 裝置具有自復(fù)歸功能,大大增強(qiáng)調(diào)節(jié)器地抗干擾能力9、 兩

15、套調(diào)節(jié)器運(yùn)行時(shí),設(shè)有均流措施,以保護(hù)兩套調(diào)節(jié)器均勻分擔(dān)輸出功率.10、 設(shè)有V/H2保護(hù)模塊,防止在頻率下降時(shí)發(fā)電機(jī)、主變壓器飽和及發(fā)電機(jī)過電壓.因?yàn)榇磐颗c機(jī)端電壓和頻率地比值成正比,所以Vf(v>/ft(H2>越大,發(fā)電機(jī)和變壓器鐵芯飽和越嚴(yán)重.鐵芯飽和,勵(lì)磁電流就會(huì)增加,造成鐵芯發(fā)熱加劇,所以必須加以限制.TIrRGchYzg11、 具有可控硅整流器失脈沖檢測(cè)功能WKKL型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器具有兩套完全相同地調(diào)節(jié)器A和B.每套調(diào)節(jié)器地輸入交流量有發(fā)電機(jī)量測(cè)PT副邊地三相發(fā)電機(jī)電壓.直流信號(hào)有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流及兩套調(diào)節(jié)器輸出電流.除以上13個(gè)信號(hào)外,還有兩個(gè)反映裝置電

16、源電壓地信號(hào),輸入到調(diào)節(jié)器中,當(dāng)微處理機(jī)采集數(shù)據(jù)時(shí),先經(jīng)采樣保持,再由多路開關(guān)依次接同以上15個(gè)信號(hào),模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量讀入,存放在存貯器中,供調(diào)節(jié)器使用.7EqZcWLZNX<發(fā)電機(jī)組地參數(shù)通過測(cè)量部件由微機(jī)實(shí)時(shí)采集.因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)信號(hào)總是不斷變化地,而A/D轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間,所以需要把要轉(zhuǎn)換地信號(hào)采樣后保持一段時(shí)間,保證轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)采樣點(diǎn)地函數(shù)值不變,以等待A/D轉(zhuǎn)換器完成轉(zhuǎn)換.模/數(shù)(A/D>轉(zhuǎn)換電路地作用是把采樣輸入地模擬信號(hào)量化為計(jì)算機(jī)所能接受地用0與1表示地?cái)?shù)字量.這個(gè)數(shù)字量地大小能按比例反映模擬量地大小.lzq7IGf02E利用以上采集到地?cái)?shù)據(jù),通過軟件計(jì)算可以得到發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況,勵(lì)磁參數(shù),調(diào)節(jié)器輸出參數(shù)地全部信息,供各功能模塊使用.zvpgeqJ1hk調(diào)節(jié)器地功率輸出部件為三相全控可控硅整流橋.采樣計(jì)算得到地三相發(fā)電機(jī)平均電壓與參考電壓之差,經(jīng)比例或PID運(yùn)算得到一個(gè)控制量去改變控制角,這個(gè)控制角是一個(gè)數(shù)字量,直接由CPU寫入到定時(shí)器中,定時(shí)器根據(jù)寫入數(shù)地大小及同步發(fā)電機(jī)信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)控制角地觸發(fā)脈沖.經(jīng)組合,功率放大