勵(lì)磁基本原理

1、勵(lì)磁系統(tǒng)原理勵(lì)磁系統(tǒng)原理第第1部分部分 勵(lì)磁系統(tǒng)的幾種主要類型勵(lì)磁系統(tǒng)的幾種主要類型勵(lì)磁系統(tǒng)的組成與分類勵(lì)磁系統(tǒng)的組成與分類 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)：70年代以前開關(guān)式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，且勵(lì)磁電源可靠，不受電力系統(tǒng)電壓波動(dòng)的影響。另外，不存在可控整流橋的觸發(fā)同步問題，控制簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠性高。 交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)：80、90年代，直流勵(lì)磁機(jī)制造容量有限，大型機(jī)組采用。俗稱三機(jī)勵(lì)磁。無刷勵(lì)磁系統(tǒng)：三機(jī)勵(lì)磁的變形。用于勵(lì)磁電流大（6000A以上）的超大型機(jī)組，比如核電；或有腐蝕性氣體的環(huán)境，比如石油加工的自備電廠。無刷勵(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

2、了機(jī)組維護(hù)工作量。但旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體無刷勵(lì)磁方式對(duì)硅元件的可靠性要求高，不能采用傳統(tǒng)的滅磁裝置進(jìn)行滅磁，轉(zhuǎn)子電流、電壓及溫度不便直接測(cè)量等。這些都是需要研究解決的問題自并勵(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)展的必然。國(guó)內(nèi)所有的新建水電站和大部分的火電廠都使用自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。第第2部分部分 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本構(gòu)成自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本構(gòu)成 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)是當(dāng)今主流勵(lì)磁系統(tǒng)。已在大、中自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)是當(dāng)今主流勵(lì)磁系統(tǒng)。已在大、中型發(fā)電機(jī)組中普遍采用。其主要技術(shù)特點(diǎn)：型發(fā)電機(jī)組中普遍采用。其主要技術(shù)特點(diǎn)：u接線簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊；接線簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊；u取消勵(lì)磁機(jī)，發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)

3、度縮短，減小軸系振動(dòng)，節(jié)取消勵(lì)磁機(jī)，發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)度縮短，減小軸系振動(dòng)，節(jié)約成本；約成本；u典型的快速勵(lì)磁系統(tǒng)；典型的快速勵(lì)磁系統(tǒng)；u調(diào)節(jié)性能優(yōu)越，通過附加調(diào)節(jié)性能優(yōu)越，通過附加PSSPSS控制可以有效提高電力系控制可以有效提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性統(tǒng)穩(wěn)定性。2.1 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的主要組成部分自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的主要組成部分2.2 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)牡碗妷海┱髌魇褂?。一般接線組別：Y/d-11。 勵(lì)磁變的額定容量要滿足發(fā)電機(jī)1.1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)磁變的絕緣等級(jí)：F級(jí)或H級(jí)。 勵(lì)磁變的額定最大溫升：80K或100K。

4、2.3 可控硅整流橋可控硅整流橋 可控硅整流橋一般采用三相全控可控硅整流橋的方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)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。電機(jī)提供各種運(yùn)行狀況下所需要的勵(lì)磁電流。晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性電力電子技術(shù)的發(fā)展：IGBT晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷條件晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷條件三相全控橋電路結(jié)構(gòu)三相全控橋電路結(jié)構(gòu)三相全控橋電路要點(diǎn)三相全控橋電路要點(diǎn) 觸發(fā)控制角的理論范圍0180，超出此范圍外的觸發(fā)信號(hào)就會(huì)造成混亂。觸發(fā)控制角的角度控制是嚴(yán)格的，一般實(shí)用范圍：10150

5、 090：整流狀態(tài)； 90180：逆變狀態(tài)。 逆變狀態(tài)時(shí)為什么是負(fù)的？電流方向與原來一致，而電壓方向反，因此功率傳送方向會(huì)反轉(zhuǎn)，從整流態(tài)到逆變態(tài)，完成能量消耗。 自并勵(lì)情況、發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)逆變滅磁。轉(zhuǎn)子電流通過發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁變及轉(zhuǎn)子回路的電阻消耗。滅磁時(shí)間較長(zhǎng)，10s左右。三相全控橋電路的典型波形三相全控橋電路的典型波形=00: 自然換相點(diǎn)，自然換相點(diǎn)， 二極管整流，二極管整流， AC變變DC=0900: 整流狀態(tài)，整流狀態(tài)， AC變變DC=1500: 逆變狀態(tài)，逆變狀態(tài)， DC變變AC 可控硅流過電流，會(huì)在可控硅兩端產(chǎn)生電壓降（一般12V），造成可控硅發(fā)熱，溫度升高?？煽毓鑳?nèi)部的最大

6、承受結(jié)溫（PN結(jié)）是125。 可控硅散熱方法：可控硅壓裝散熱器，并啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)冷散熱。三相全控橋的散熱三相全控橋的散熱 可控硅過流保護(hù)：每可控硅串聯(lián)快速熔斷器。 可控硅換相尖峰過電壓保護(hù)：可控硅兩端并聯(lián)R、C吸收電路，或采用集中式阻容保護(hù)。 由于可控硅換相尖峰電壓產(chǎn)生于勵(lì)磁變的漏感，集中式阻容保護(hù)可以直接吸收，保護(hù)效果更好。三相全控橋的保護(hù)三相全控橋的保護(hù)三相全控橋的集中式阻容保護(hù)電路：三相全控橋的集中式阻容保護(hù)電路：C1主要吸收主要吸收2.4 滅磁系統(tǒng)滅磁系統(tǒng) 滅磁，即是快速把轉(zhuǎn)子電感中儲(chǔ)存的大電流滅磁，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，釋放掉，以保證發(fā)電機(jī)

7、安全運(yùn)行，保護(hù)機(jī)組和其保護(hù)機(jī)組和其它設(shè)備安全它設(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：不能突變的。儲(chǔ)存能量為： 滅磁系統(tǒng)由滅磁開關(guān)、滅磁電阻及滅磁回路滅磁系統(tǒng)由滅磁開關(guān)、滅磁電阻及滅磁回路開通控制單元組成。滅磁，就是把轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存的開通控制單元組成。滅磁，就是把轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中，來消耗掉。能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中，來消耗掉。221ffILW 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)可控硅開通，滅磁電阻回路中沒有電流

8、通過觸發(fā)可控硅開通，滅磁電阻回路中沒有電流通過 。 當(dāng)滅磁開關(guān)分?jǐn)嗪筮M(jìn)行滅磁時(shí)，轉(zhuǎn)子電感兩端出現(xiàn)較大當(dāng)滅磁開關(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，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、滅磁電阻回路開通，轉(zhuǎn)子電流就可以快把滅磁電阻接入、滅磁電阻回路開通，轉(zhuǎn)子電流就可以快速轉(zhuǎn)移到滅磁電阻回路，通過滅磁電阻把電流轉(zhuǎn)換為熱量速轉(zhuǎn)移到滅磁電阻回路，通過滅磁電阻把電流轉(zhuǎn)換為熱量釋放。釋放。滅磁系統(tǒng)的基本工作原理滅磁系統(tǒng)的基本工作原理 滅磁開關(guān)滅磁開關(guān)l 滅磁開關(guān)的基本作用：控制轉(zhuǎn)子繞組中勵(lì)磁電流的接滅磁開關(guān)的基本作用：控制

9、轉(zhuǎn)子繞組中勵(lì)磁電流的接通、分?jǐn)啵粶绱砰_關(guān)分?jǐn)嗪?，配合滅磁電阻完成滅磁通、分?jǐn)?；滅磁開關(guān)分?jǐn)嗪螅浜蠝绱烹娮柰瓿蓽绱诺娜蝿?wù)。的任務(wù)。 滅磁過程中，移能成功的條件： 滅磁開關(guān)要有足夠高的弧壓，才能順利實(shí)現(xiàn)移能。 UR、HPB型滅磁開關(guān)的弧壓，都在4000V以上。滅磁中的移能滅磁中的移能rEDCarcUUU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ZnO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。SiC非線性電阻，國(guó)外生產(chǎn)，經(jīng)常采用英國(guó)M&I公司的產(chǎn)品，超大型機(jī)組應(yīng)用較多，比如：三峽、龍灘、拉西瓦等；滅磁時(shí)間適中。水輪發(fā)電機(jī)要求快速滅磁，普遍采用非線性電阻滅磁方案。

10、單片ZnO閥片的工作能容量是15KJ，而單片SiC閥片的工作能容量為62.5KJ。在超大型水輪發(fā)電機(jī)組中，滅磁能量很大，比如10MJ，需要幾百片非線性電阻閥片串、并聯(lián)連接。并聯(lián)均能或并聯(lián)均流問題突出。 SiC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。滅磁電阻滅磁電阻逆變滅磁：正常停機(jī)時(shí)采用。不需要分?jǐn)鄿绱砰_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。在自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)中，由于在逆變滅磁過程中，發(fā)電機(jī)端電壓也在不斷減小，吸收能量不斷減小，所以，逆變滅磁的時(shí)間比較長(zhǎng)?？蛰d額定狀態(tài)下，逆變滅磁時(shí)間一般達(dá)到

11、10s。滅磁系統(tǒng)滅磁：在發(fā)電機(jī)事故、過壓或系統(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_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。滅磁系統(tǒng)滅磁的時(shí)間一般在5s以下。兩種滅磁方法兩種滅磁方法2.5 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 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。 典型的控制算法：閉環(huán)負(fù)反饋控制、超前滯后補(bǔ)償算法或經(jīng)典PID算法，自動(dòng)維持發(fā)電機(jī)電壓恒定、穩(wěn)定。 附加PSS控制功能，經(jīng)濟(jì)、有效地提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器構(gòu)成勵(lì)磁調(diào)節(jié)

12、器構(gòu)成第第3部分部分 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要功能勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要功能現(xiàn)有的勵(lì)磁控制理論現(xiàn)有的勵(lì)磁控制理論 PID PID+PSS 線性最優(yōu)控制 自適應(yīng)最優(yōu)控制 非線性控制 魯棒PSS（NLPSS）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可采用兩級(jí)超前滯后校正環(huán)節(jié)。PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）做為AVR的附加控制，用于增加電力系統(tǒng)的正阻尼，從而抑制電力系統(tǒng)有功低頻振蕩。它不降低勵(lì)磁系統(tǒng)AVR調(diào)節(jié)的增益，不影響勵(lì)磁控制系統(tǒng)的暫態(tài)性能 。PSS已成為

13、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的標(biāo)配環(huán)節(jié)，在國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)中都得到了廣泛應(yīng)用。 AVR的數(shù)學(xué)控制模型的數(shù)學(xué)控制模型PID控制Kavr關(guān)系到發(fā)電機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)精度。在保證AVR閉環(huán)調(diào)節(jié)穩(wěn)定的前提下，Kavr越大，機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)精度越高，越能維持機(jī)端電壓的恒定。超前滯后環(huán)節(jié)的參數(shù)整定，保證AVR閉環(huán)控制穩(wěn)定，并有良好的動(dòng)態(tài)特性。通過勵(lì)磁標(biāo)準(zhǔn)中機(jī)端電壓階躍試驗(yàn)的指標(biāo)來驗(yàn)證。勵(lì)磁標(biāo)準(zhǔn)中要求機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)精度為0.5。即，在AVR給定值Uref不變的情況下，發(fā)電機(jī)輸出從空載到滿載的過程中，機(jī)端電壓的變化不超過發(fā)電機(jī)額定電壓的0.5。AVR數(shù)學(xué)模型中的放大倍數(shù)數(shù)學(xué)模型中的放大倍數(shù)Kavr比例參數(shù)的作用和影響對(duì)穩(wěn)態(tài)特性的影響加

14、大比例控制KP，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但加大KP只減小誤差，卻不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差；對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響比例控制KP加大，會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度快；KP偏大，振蕩次數(shù)變多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)，當(dāng)KP太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。若KP太小，又會(huì)使系統(tǒng)的響應(yīng)緩慢。 積分參數(shù)的作用和影響對(duì)穩(wěn)態(tài)特性的影響積分控制能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制系統(tǒng)的控制精度。但若TI太大，積分作用太弱，將不能減小穩(wěn)態(tài)誤差；對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響積分時(shí)間常數(shù)TI偏小，積分作用強(qiáng)，振蕩次數(shù)較多，TI太大，對(duì)系統(tǒng)性能的影響減小。當(dāng)時(shí)間常數(shù)TI合適時(shí)，過渡性能比較理想。 微分參數(shù)的作用和影響 微分控制的作用跟

15、偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)有關(guān)，通過微分控制能夠預(yù)測(cè)偏差，產(chǎn)生超前的校正作用，可以較好地改善動(dòng)態(tài)特性，如超調(diào)量減少，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，允許加大比例控制，使穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高控制精度等。但當(dāng)TD偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)TD偏小時(shí)，同樣超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間也都較大。只有TD取得合適，才能得到比較滿意的效果。PSS的數(shù)學(xué)控制模型：的數(shù)學(xué)控制模型：PSS2APSS數(shù)學(xué)模型說明數(shù)學(xué)模型說明PSS2A以轉(zhuǎn)速信號(hào)與電功率信號(hào)合成的加速功率做為PSS的輸入量，在解決“反調(diào)”問題的同時(shí)，不影響PSS的阻尼效果。通過PSS實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)就是：獲得一個(gè)附加的電磁力矩，在電力系統(tǒng)低頻振蕩區(qū)（0.12.0Hz）內(nèi)使該力矩向

16、量對(duì)應(yīng)軸在超前10滯后45以內(nèi)，并使本機(jī)振蕩頻率下的力矩向量對(duì)應(yīng)軸在0滯后30以內(nèi)，以盡可能的提供較大的正阻尼力矩，抑制低頻振蕩。PSS環(huán)節(jié)的參數(shù)，需要經(jīng)過電網(wǎng)公司認(rèn)可、具有資質(zhì)的第三 方試驗(yàn)單位（一般是各電網(wǎng)的電科院）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后給出。l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。lFCR，是勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制的輔助運(yùn)行方式。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)。手動(dòng)方式手動(dòng)方式FCR控制控制 1+TbS1 1+TB2S1+TB1SKiIL(S)IgdUK2(S)電流反饋電

17、流給定圖3 勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器數(shù)學(xué)模型手動(dòng)方式手動(dòng)方式FCR控制控制 手動(dòng)方式主要用于試驗(yàn)（如在設(shè)備的投運(yùn)或維護(hù)過程中的發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)），或者是作為在AVR故障時(shí)（如PT故障）的輔助/過渡控制方式。 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。 為了避免在手動(dòng)方式下發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起機(jī)端過電壓，手動(dòng)方式也應(yīng)具有自動(dòng)返回空載的功能。即在發(fā)電機(jī)斷路器跳閘的情況下，一個(gè)脈沖信號(hào)傳送給調(diào)節(jié)器，則立即把勵(lì)磁電流給定值置為空載勵(lì)磁電流值。 自動(dòng)方式自動(dòng)方式AVR控制的整體模型描述控制的整體模型描述 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能簡(jiǎn)介勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能簡(jiǎn)介無功補(bǔ)償（調(diào)差）強(qiáng)勵(lì)電流限制（快速限制）過勵(lì)限制（勵(lì)磁電流慢速、

18、反時(shí)限）欠勵(lì)限制（P-Q）定子電流限制（過無功限制）伏赫限制（V/HZ、U/F）（過激磁）軟起勵(lì)功能PSS功能電制動(dòng)功能PT斷線保護(hù)無功調(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)無功的變化對(duì)機(jī)端電壓進(jìn)行必要的微調(diào)。正調(diào)差：實(shí)現(xiàn)機(jī)端直接并列連接的發(fā)電機(jī)間無功的合理分配。當(dāng)發(fā)電機(jī)無功輸出增加時(shí)，正調(diào)差使得發(fā)電機(jī)端電壓適當(dāng)降低，防止并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)間無功互搶。負(fù)調(diào)差：當(dāng)發(fā)電機(jī)無功輸出增加時(shí)，負(fù)調(diào)差使得發(fā)電機(jī)端電壓適當(dāng)提高，用于補(bǔ)償單機(jī)單變方式下主變的壓降損失。從系統(tǒng)母線側(cè)看，單機(jī)單變方式下的整體調(diào)差，應(yīng)表現(xiàn)為正調(diào)差。無功調(diào)差控制無功調(diào)差控制正常情況下，發(fā)電機(jī)輸出的無功為正。當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓

19、低于系統(tǒng)電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收無功或輸出負(fù)無功，這種情況稱為發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。當(dāng)電力系統(tǒng)夜間運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)可能出現(xiàn)過剩的無功，引起系統(tǒng)電壓升高。需要一些發(fā)電機(jī)機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行，來吸收系統(tǒng)多余的無功，維持系統(tǒng)電壓水平。過度的進(jìn)相運(yùn)行，將引起發(fā)電機(jī)失去靜態(tài)穩(wěn)定。欠勵(lì)限制環(huán)節(jié)限制發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的無功在一定范圍，保持發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定。簡(jiǎn)單的欠勵(lì)限制環(huán)節(jié)計(jì)算公式為：QlimitKPB。其中P為發(fā)電機(jī)有功，K、B為整定參數(shù)。QuegdQlimitQ。當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)相無功Q低于限制值Qlimit時(shí)，Quegd輸出正值，去提高發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，限制Q進(jìn)一步減小。 Quegd正值時(shí)才有效。五點(diǎn)擬合欠勵(lì)限制欠勵(lì)限制QIq=f(0P

20、0,25P;0,5P;0,75P; 1P)Iq=f(P)P/Q-Limiter function for Ug=1PKifieldDSrefactUg actualIq actualKTo GateLogicUgIqUg*IqIq correction=f(Ug)QPP/Q-Limter欠勵(lì)限制條件 欠勵(lì)限制有效條件為：發(fā)電機(jī)出口斷路器合且當(dāng)前無功值小于0。當(dāng)欠勵(lì)限制條件不滿足時(shí)，欠勵(lì)限制不起作用。 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。 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)V/f限制限制正常情況下，發(fā)電機(jī)端電壓處于額定水平，發(fā)電機(jī)頻率也在額定頻率，發(fā)電機(jī)及主變壓器的激磁回路不在飽和狀態(tài)。當(dāng)發(fā)電

21、機(jī)頻率降低時(shí)，如果仍要維持發(fā)電機(jī)端電壓在額定水平，勵(lì)磁電流和主變激磁電流就需要正比增加。當(dāng)頻率降低到一定程度后，激磁回路將處于飽和狀態(tài)，將引起磁路損耗增大、發(fā)熱而損壞。V/f限制的作用，使得發(fā)電機(jī)端電壓隨頻率的降低而成比例的減小，維持發(fā)電機(jī)及主變壓器的激磁回路不進(jìn)入飽和狀態(tài)而損壞。強(qiáng)勵(lì)頂值限制與過勵(lì)反時(shí)限限制強(qiáng)勵(lì)頂值限制與過勵(lì)反時(shí)限限制在自動(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，超過額定勵(lì)磁電流。勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)輸出情況下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組處于過流狀態(tài)。為了防止強(qiáng)勵(lì)情況下發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于過流而燒壞，需要進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)限制。分為強(qiáng)勵(lì)頂

22、值限制和過勵(lì)反時(shí)限限制。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的過流能力表現(xiàn)為反時(shí)限特性。強(qiáng)勵(lì)頂值限制，限制強(qiáng)勵(lì)情況下勵(lì)磁電流的最大輸出，是瞬時(shí)限制。過勵(lì)反時(shí)限限制，根據(jù)反時(shí)限特性，限制勵(lì)磁電流輸出，防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過流損壞。prospective value offield currentIfmax(1,6*Ifn)Iftherm(1,05*Ifn)Tequiv(10 s)tt sIf ACase 1Case 2強(qiáng)勵(lì)及過勵(lì)反時(shí)限限制器說明強(qiáng)勵(lì)及過勵(lì)反時(shí)限限制器說明強(qiáng)勵(lì)頂值限制值IFEL按勵(lì)磁標(biāo)準(zhǔn)要求，一般為額定勵(lì)磁電流的1.82.0倍 。當(dāng)過勵(lì)反時(shí)限限制器動(dòng)作后，把勵(lì)磁電流按0.95倍過勵(lì)限制值0.95IOEL限制（IO

23、EL為過勵(lì)限制值，指最大的長(zhǎng)期允許勵(lì)磁電流，一般為額定勵(lì)磁電流的1.051.1倍）。直到勵(lì)磁電流降低到0.95IOEL以下且轉(zhuǎn)子內(nèi)部的過熱積累釋放完畢后再恢復(fù)正常強(qiáng)勵(lì)限制。 過勵(lì)反時(shí)限特性計(jì)算方法過勵(lì)反時(shí)限特性計(jì)算方法計(jì)算原則：等效發(fā)熱反時(shí)限特性，由兩點(diǎn)確定限制曲線。遵從PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序的要求。 定義：定義：IFEL強(qiáng)勵(lì)限制值強(qiáng)勵(lì)限制值 Tq最大強(qiáng)勵(lì)允許時(shí)間最大強(qiáng)勵(lì)允許時(shí)間 IOEL過勵(lì)限制值過勵(lì)限制值 IL實(shí)際勵(lì)磁電流值實(shí)際勵(lì)磁電流值 t IL下的反時(shí)限時(shí)間下的反時(shí)限時(shí)間 。l反時(shí)限時(shí)間反時(shí)限時(shí)間t的計(jì)算公式：的計(jì)算公式： t的最大值，為的最大值，為150s。TqIIIItOELL

24、OELFEL2222調(diào)節(jié)器其他的附加功能調(diào)節(jié)器其他的附加功能系統(tǒng)電壓跟蹤恒無功調(diào)節(jié)恒功率因數(shù)調(diào)節(jié)PSVR軟起勵(lì)功能PT斷線保護(hù)功能電制動(dòng)功能調(diào)節(jié)器功能軟起勵(lì)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)行勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器軟起勵(lì)波形附加控制器 恒無功控制恒無功控制 恒功率因恒功率因數(shù)數(shù)控制控制MUBQBUSQGENPFGENPFBUSQ controlDischargeP.F controlBUS 1)GeneratorS S恒功率恒功率因數(shù)因數(shù)恒無功恒無功整定點(diǎn)整定點(diǎn) AVR整定值整定值1) mainly used in industrial plants勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器

25、疊加的恒無功控制 進(jìn)入方式 現(xiàn)地LCU或HMI操作 遠(yuǎn)方串行通訊 設(shè)定值 現(xiàn)地LCU或HMI操作 遠(yuǎn)方串行通訊QlowerjPriseQ1Q2Qregraiselowerpre-setresetQ-Regulation Function勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器恒無功控制有效條件有效條件恒Q功能投入、本通道運(yùn)行、發(fā)電機(jī)出口斷路器合。如果定子電流限制器、強(qiáng)勵(lì)、過勵(lì)三者中任一個(gè)動(dòng)作，則恒Q控制能減磁，但不能增磁。如果欠勵(lì)或者低勵(lì)磁電流動(dòng)作，則恒Q控制能增磁，但不能減磁。恒Q控制給定值可以通過通訊設(shè)置為指定值，也可以直接以當(dāng)前無功值作為給定值。當(dāng)有增減磁操作時(shí)，恒Q控制給定值自動(dòng)更新為當(dāng)前無功值，即PQ控

26、制投入時(shí)，增減磁操作直接操作無功給定值。恒Q功能自動(dòng)退出條件：手動(dòng)運(yùn)行、解列或者恒PF投入?？刂凭葹椋?%疊加的恒功率因數(shù)控制 進(jìn)入方式 現(xiàn)地LCU或HMI操作 遠(yuǎn)方串行通訊 設(shè)定值 現(xiàn)地LCU或HMI操作 遠(yuǎn)方串行通訊Cos-phi Regulation FunctionQlowerjPriseQcosphi reg.raiselowerpre-setreset1cosj2cosj勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器恒功率因數(shù)控制有效條件有效條件：恒PF功能投入、本通道運(yùn)行、發(fā)電機(jī)出口斷路器合。如果定子電流限制器、強(qiáng)勵(lì)、過勵(lì)三者中任一個(gè)動(dòng)作，則PPF控制能減磁，但不能增磁。如果欠勵(lì)或者低勵(lì)磁電流動(dòng)作，則恒

27、PF控制能增磁，但不能減磁。恒PF控制給定值可以通過通訊設(shè)置為指定值，也可以直接以當(dāng)前功率因數(shù)作為給定值。當(dāng)有增減磁操作時(shí)，恒PF控制給定值自動(dòng)更新為當(dāng)前無功值。 恒PF功能自動(dòng)退出條件：手動(dòng)運(yùn)行、解列或者恒Q投入。 PT 信號(hào)丟失監(jiān)測(cè)每一通道都有每一通道都有PT信號(hào)丟失監(jiān)測(cè)信號(hào)丟失監(jiān)測(cè)輔助電源輔助電源機(jī)端電源機(jī)端電源機(jī)端電壓機(jī)端電壓勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電壓并網(wǎng)前并網(wǎng)前機(jī)端供電機(jī)端供電輔助電源供電輔助電源供電啟動(dòng)中觀察機(jī)端電壓是否隨勵(lì)磁電流而變化啟動(dòng)中觀察機(jī)端電壓是否隨勵(lì)磁電流而變化通過比較機(jī)端電壓和勵(lì)磁電壓決定通過比較機(jī)端電壓和勵(lì)磁電壓決定通過比較機(jī)端電壓電流突變時(shí)是否互動(dòng)決定通過比

28、較機(jī)端電壓電流突變時(shí)是否互動(dòng)決定機(jī)端電流機(jī)端電流勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器恒控制角模式 這是調(diào)節(jié)器的一種開環(huán)調(diào)節(jié)方式，只能做為試驗(yàn)手段使用。在勵(lì)磁電源它勵(lì)方式下，恒控制角模式可方便地用于發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)。只能通過調(diào)試軟件操作進(jìn)入恒控制角模式。對(duì)調(diào)節(jié)器來說，進(jìn)入恒控制角模式的條件及常規(guī)順序?yàn)椋海?） 勵(lì)磁電流為0；（2） 通過調(diào)試軟件選擇進(jìn)入“恒控制角模式”的命令；（3） 通過調(diào)試軟件選擇“強(qiáng)制開機(jī)”的命令。進(jìn)入恒控制角模式后，調(diào)節(jié)器先進(jìn)行初始化，使控制信號(hào)輸出為最大。之后，可通過調(diào)試軟件設(shè)置控制角，也可通過外部增、減磁操作來調(diào)整控制角。調(diào)節(jié)器退出恒控制角模式的常規(guī)順序?yàn)椋海?） 先

29、把勵(lì)磁電流降為0；（2） 通過調(diào)試軟件選擇“退出強(qiáng)制開機(jī)”的命令；通過調(diào)試軟件選擇進(jìn)入“正常模式”的命令，即退出恒控制角模式，進(jìn)入發(fā)電模式。 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。不同于通道內(nèi)的跟蹤，這種跟蹤關(guān)系是可通過人機(jī)界面人工投退。 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。切換可能是由于故障引起的自動(dòng)切換（如PT斷相）或人工切換。 備用通道總是跟蹤運(yùn)行通道。 系統(tǒng)電壓跟蹤 為了方便發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器還應(yīng)改增設(shè)系統(tǒng)電壓跟蹤功能。 系統(tǒng)電壓跟蹤條件為： 系統(tǒng)電壓跟蹤功能投入、本通道運(yùn)行、系統(tǒng)電壓大于

30、80%、發(fā)電機(jī)出口斷路器分且定子電流小于10%。 無功限制 定子電流限制采用直線計(jì)算公式： 曲線見圖3-9。Q為實(shí)測(cè)無功值，Qoelim與Q的差值經(jīng)積分環(huán)節(jié)后，作為定子電流限制的輸出Qoegd疊加于電壓給定值Ugd，疊加方式是減即減磁作用，限制無功增大。 定子電流限制有效條件為：發(fā)電機(jī)出口斷路器合且當(dāng)前無功值大于0。當(dāng)定子電流限制條件不滿足時(shí)，限制不起作用。 定子電流限制動(dòng)作時(shí)，調(diào)節(jié)器發(fā)“A（B）套定子電流限制動(dòng)作”報(bào)警信號(hào)，閉鎖增磁操作。 PKBQoeoeoelim過勵(lì)保護(hù)功能 在轉(zhuǎn)子短路等故障情況下，勵(lì)磁電流會(huì)突然增大，此時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)需要設(shè)置過勵(lì)保護(hù)。 一般情況下過勵(lì)保護(hù)整定值在2.5-3.

31、5倍的額定勵(lì)磁電流。 一旦過勵(lì)保護(hù)動(dòng)作，要驅(qū)動(dòng)保護(hù)完成跳閘。容錯(cuò)控制容錯(cuò)控制檢測(cè)容錯(cuò)檢測(cè)容錯(cuò)包括模擬量檢測(cè)容錯(cuò)和開關(guān)量檢測(cè)容錯(cuò)等，如對(duì)PT斷線的檢測(cè)、對(duì)PT相序和CT相序的檢測(cè)，增、減磁接點(diǎn)防粘連，油開關(guān)信號(hào)容錯(cuò)，開停機(jī)信號(hào)容錯(cuò)等?？刂迫蒎e(cuò)控制容錯(cuò)包括過勵(lì)限制動(dòng)作限制增磁，欠勵(lì)限制動(dòng)作限制減磁，防止空載誤強(qiáng)勵(lì)，過勵(lì)/欠勵(lì)優(yōu)先權(quán)判斷，PSS輸出故障等。人工增減磁操作條件增磁允許條件：V/F限制、過勵(lì)限制、強(qiáng)勵(lì)限制、定子電流限制都沒有動(dòng)作；減磁允許條件：欠勵(lì)限制、低勵(lì)磁電流都沒有動(dòng)作；防粘功能：增磁、減磁分別具備4秒的防粘功能，如果某一個(gè)命令持續(xù)時(shí)間超過4秒，則動(dòng)作無效，直到動(dòng)作復(fù)歸后，下次動(dòng)作才會(huì)有效。如果增磁、減磁都處于正常狀態(tài)，則二者同時(shí)動(dòng)作時(shí)，操作無效。 第第4部分部分 PWL-4C勵(lì)磁系統(tǒng)的簡(jiǎn)介勵(lì)磁系統(tǒng)的簡(jiǎn)介概述 PWL-4C型數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置是華自科技股份有限公司第四代勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，適用于同步發(fā)電機(jī)各種勵(lì)磁系統(tǒng)。PWL-4C繼承了我公司前三代勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PWL-2A