發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)講座(新)

1、發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)講座第一節(jié)第一節(jié) 勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成供給發(fā)電機(jī)勵磁電流的電供給發(fā)電機(jī)勵磁電流的電源及其附屬設(shè)備稱為勵磁源及其附屬設(shè)備稱為勵磁系統(tǒng)。系統(tǒng)。它分為勵磁功率單元和勵它分為勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分。磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分。勵磁功率單元向同步發(fā)電勵磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵磁電流；而機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵磁電流；而勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制號和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁功率單元的輸出。第一章概述第一章概述勵磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的作用為：根據(jù)發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵磁電流，以維持機(jī)端電壓為給定值?？刂撇⒘羞\(yùn)行各發(fā)電機(jī)間

2、無功功率分配。提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性。提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性。在發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進(jìn)行滅磁，以減小故障損失程度。提高繼電保護(hù)的靈敏度。根據(jù)運(yùn)行要求對發(fā)電機(jī)實(shí)行最大勵磁限制及最小勵磁限制。改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件。第二節(jié)第二節(jié) 勵磁系統(tǒng)的作用勵磁系統(tǒng)的作用發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù) 1電壓控制 在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行工況下，勵磁系統(tǒng)應(yīng)維持發(fā)電機(jī)端電壓（或升壓變壓器高壓側(cè)電壓）在給定水平。相關(guān)指標(biāo)：調(diào)壓精度：是指在自動勵磁調(diào)節(jié)器投入運(yùn)行，調(diào)差單元退出，電壓給定值不進(jìn)行人工調(diào)整的情況下，發(fā)電機(jī)負(fù)載從零變化到視在功率額定值以及環(huán)境溫度、頻率、電源電壓波動等在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時，所引起的發(fā)電機(jī)

3、端電壓的最大變化，常用發(fā)電機(jī)額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示。發(fā)電機(jī)調(diào)壓靜差率：調(diào)壓靜壓率定義為自動勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元退出，電壓給定值不變，負(fù)載從額定視在功率減小到零時發(fā)電機(jī)端電壓變化率，它可由下式計(jì)算： %1000GNGGUUUE發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)2. 控制無功功率的分配 當(dāng)發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)運(yùn)行時，它輸出的有功決定于從原動機(jī)輸入的功率，而發(fā)電機(jī)輸出的無功則和勵磁電流有關(guān)。在發(fā)電機(jī)并入無窮大電網(wǎng)運(yùn)行的情況下，調(diào)節(jié)勵磁電流將改變發(fā)電機(jī)輸出的無功。 實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的母線不會是無窮大母線，這時改變勵磁將會使發(fā)電機(jī)的端電壓和輸出無功都發(fā)生改變。但一般來說，發(fā)電機(jī)的端電壓變化較小，而輸出的無功

4、卻會有較大的變化。保證并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間合理的無功分配，是勵磁系統(tǒng)的重要功能。 在研究并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間的無功分配問題時所涉及的主要概念之一是發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)差率。所謂發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)差率是指在自動勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)差單元投入，電壓給定值固定，發(fā)電機(jī)功率因數(shù)為零的情況下，發(fā)電機(jī)的無功負(fù)載從零變化到額定值時，用發(fā)電機(jī)端電壓百分?jǐn)?shù)表示的發(fā)電機(jī)端電壓變化率，通常由下式計(jì)算：%100(%)0GNGrGUUUD發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù) 3提高同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性 暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在受到大擾動，例如高壓輸電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路，或一臺主要發(fā)電機(jī)被切除，此時系統(tǒng)將發(fā)生較強(qiáng)烈的振蕩，一些同步發(fā)電機(jī)也可能失步。這種

5、情況下的穩(wěn)定問題，即在大干擾作用后系統(tǒng)能否在新的平衡狀況下穩(wěn)定工作，稱為暫態(tài)穩(wěn)定問題。擾動的另一種形式是負(fù)荷隨機(jī)地發(fā)生小的變化，即所謂小干擾。同步發(fā)電機(jī)在小干擾下的穩(wěn)定問題,稱為靜態(tài)穩(wěn)定問題。 動態(tài)穩(wěn)定則是指電力系統(tǒng)受干擾后（包括小干擾和大干擾），在考慮了各種自動控制裝置的作用情況下，長時間的穩(wěn)定性問題。 （阻尼問題） 勵磁調(diào)節(jié)可有效地提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，并在一定程度上改善暫態(tài)穩(wěn)定性（提高強(qiáng)勵頂值倍數(shù)），但可能引入負(fù)阻尼，引發(fā)低頻振蕩。PP03120900圖3-5 調(diào)節(jié)勵磁對功率特性的影響發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)4提高繼電保護(hù)動作的靈敏度當(dāng)系統(tǒng)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時，發(fā)電機(jī)的勵磁電流不大，

6、若系統(tǒng)此時發(fā)生短路故障，其短路電流較小，且隨時間衰減，以致帶時限的繼電保護(hù)不能正確工作。勵磁自動控制系統(tǒng)就可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁對發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)勵，不僅有利于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性外，還因加大了電力系統(tǒng)的短路電流而使繼電保護(hù)的動作靈敏度得到提高。 發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)5快速滅磁當(dāng)發(fā)電機(jī)或升壓變壓器（采用單元式接線）內(nèi)部故障時，為了降低故障所造成的損害，要求這時發(fā)電機(jī)能快速滅磁。此外，當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓會異常升高，對于水輪發(fā)電機(jī)尤其如此，當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)生甩負(fù)荷時，由于機(jī)組慣性時間常數(shù)較大，發(fā)電機(jī)會產(chǎn)生較嚴(yán)重的過速，對采用同軸勵磁機(jī)的發(fā)電機(jī)來說，它的端電壓正比于轉(zhuǎn)速的三次甚至四次方。因此

7、，甩負(fù)荷可能造成發(fā)電機(jī)嚴(yán)重過壓。為防止發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓過份升高危及定子絕緣的程度，也要求勵磁系統(tǒng)有快速滅磁能力。 發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)6改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件 前面已談到，維持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定有利于維持電力系統(tǒng)的電壓水平。當(dāng)電力系統(tǒng)由于種種原因，出現(xiàn)短時低電壓時，勵磁自動控制系統(tǒng)可以發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能，即大幅度地增加勵磁以提高系統(tǒng)電壓。從而可以改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件。（1）改善異步電動機(jī)的自起動條件（2）為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件 （3）減少重負(fù)荷合閘時的電壓下降 （4）重負(fù)荷跳閘時，減少系統(tǒng)電壓的上升 第三節(jié)對勵磁系統(tǒng)的基本要求 1對勵磁功率單元的要求 （1）要求勵磁功率單元有足夠的可靠性并具

8、有一定的調(diào)節(jié)容量。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)依靠勵磁電流的變化進(jìn)行系統(tǒng)電壓和本身無功功率的控制。因此，勵磁功率單元應(yīng)具備足夠的調(diào)節(jié)容量，并留有一定的裕量，以適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行工況的要求。（2）具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度。前面已經(jīng)提到，從改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性來說，希望勵磁功率單元具有較大的強(qiáng)勵能力和快速的響應(yīng)能力。因此，在勵磁系統(tǒng)中勵磁頂值電壓和電壓上升速度是兩項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。 第三節(jié)對勵磁系統(tǒng)的基本要求2對勵磁調(diào)節(jié)器的要求 （1）系統(tǒng)正常運(yùn)行時，勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能反映發(fā)電機(jī)電壓高低以維持發(fā)電機(jī)電壓在給定水平，并有足夠的電壓調(diào)節(jié)范圍。 （2）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分

9、配機(jī)組的無功功率，為此，勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)保證同步發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)差率可以在下列范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整：半導(dǎo)體型的為10；電磁型的為5。并能隨系統(tǒng)的要求而改變。（3）對遠(yuǎn)距離輸電的發(fā)電機(jī)組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行，要求勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)。（4）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速反應(yīng)系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵磁等控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運(yùn)行條件。（5）具有較小的時間常數(shù)，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。（6）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具有高度的可靠性，并且運(yùn)行穩(wěn)定。這在電路設(shè)計(jì)、元件選擇和裝配工藝等方面應(yīng)采取相應(yīng)的措施。（7）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具有良好的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。（8）勵磁調(diào)節(jié)器的時間常數(shù)應(yīng)盡可能小，響應(yīng)速度快。（9）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)結(jié)構(gòu)簡

10、單、檢修方便，并應(yīng)盡量做到系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。 第三節(jié)第三節(jié) 勵磁系統(tǒng)的分類勵磁系統(tǒng)的分類勵磁系統(tǒng)的典型型式1. 直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)1960年以前，同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的勵磁功率單元，一般均采用同軸的直流發(fā)電機(jī)，稱為直流勵磁機(jī)勵磁控制單元則多采用機(jī)電型或電磁調(diào)節(jié)器隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展與同步發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大，這種勵磁系統(tǒng)已不能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)和大容量機(jī)組的需要，直流勵磁機(jī)的勵磁功率和響應(yīng)速度及勵磁電壓頂值不能滿足要求。 自 動勵 磁調(diào)節(jié)器*LLQRCLFMKFLQFCTPT圖37 直流勵磁機(jī)系統(tǒng)接線原理一自 動勵 磁調(diào)節(jié)器*LLQRCLFMKFLQFCTPT圖38 直流勵磁機(jī)系統(tǒng)接線原理二F

11、LLMK勵磁系統(tǒng)的典型型式2. 交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)直流勵磁的換向器是影響安全運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，也是限制勵磁機(jī)容量的主要因數(shù)。因此，自六、七十年代開始，較大容量的發(fā)電機(jī)都不再采用直流勵磁機(jī)而改用交流勵磁機(jī)。交流勵磁機(jī)系統(tǒng)與直流勵磁機(jī)系統(tǒng)一樣，根據(jù)勵磁機(jī)的勵磁方式不同，可分為它勵和自勵交流勵磁機(jī)系統(tǒng)。按整流是靜止或是旋轉(zhuǎn)、以及交流勵磁機(jī)是磁場旋轉(zhuǎn)或電樞旋轉(zhuǎn)的不同，又可分為下列四種勵磁方式：（1）交流勵磁機(jī)（磁場旋轉(zhuǎn)式）加靜止硅整流器； （2）交流勵磁機(jī)（磁場旋轉(zhuǎn)式）加靜止可控硅； （3）交流勵磁機(jī)（電樞旋轉(zhuǎn)式）加旋轉(zhuǎn)硅整流器； （4）交流勵磁機(jī)（電樞旋轉(zhuǎn)式）加旋轉(zhuǎn)可控硅。勵磁系統(tǒng)的典型型式2. 交流

12、勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)它勵交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)自動勵磁調(diào)節(jié)器*ACFLACLFLQFCTPT圖39 交流勵磁機(jī)系統(tǒng)接線原理一*自勵恒壓裝置勵磁系統(tǒng)的典型型式2. 交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)自勵交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)（1）自動勵磁調(diào)節(jié)器*ACLFLQFCTPT圖310 交流勵磁機(jī)系統(tǒng)接線原理二勵磁系統(tǒng)的典型型式2. 交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)自勵交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)（2）自動勵磁調(diào)節(jié)器*ACLFLQFCTPT圖311 交流勵磁機(jī)系統(tǒng)接線原理三自勵恒壓裝置勵磁系統(tǒng)的典型型式2. 交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)間接自勵交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)自動勵磁調(diào)節(jié)器*ACLFLQFCTPT圖310 交流勵磁機(jī)系統(tǒng)接線原理二勵磁系統(tǒng)的典型型式2. 交流勵磁機(jī)勵

13、磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)自動勵磁調(diào)節(jié)器ACLFLQFCTPT圖312 無刷勵磁系統(tǒng)接線原理PMG勵磁系統(tǒng)的典型型式3. 靜止勵磁系統(tǒng)靜止勵磁系統(tǒng)取消了勵磁機(jī)，采用變壓器作為交流勵磁電源，勵磁變壓器接在發(fā)電機(jī)出口或廠用母線上。因勵磁電源系取自發(fā)電機(jī)自身或是發(fā)電機(jī)所在的電力系統(tǒng)，故這種勵磁方式稱為自勵整流器勵磁系統(tǒng)，簡稱自勵系統(tǒng)。與電機(jī)式勵磁方式相比，在自勵系統(tǒng)中，勵磁變壓器、整流器等都是靜止元件，故自勵磁系統(tǒng)又稱為靜止勵磁系統(tǒng)。 靜止勵磁系統(tǒng)也有幾種不同的勵磁方式。如果只用一臺勵磁變壓器并聯(lián)在機(jī)端，則稱為自并勵方式。如果除了并聯(lián)的勵磁變壓器外還有與發(fā)電機(jī)定子電流回路串聯(lián)的勵磁變壓器（或串聯(lián)變壓器），二

14、者結(jié)合起來，則構(gòu)成所謂自復(fù)勵方式。結(jié)合的方案有下列四種： （1）直流側(cè)并聯(lián)自復(fù)勵方式； （2）直流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵方式； （3）交流側(cè)并聯(lián)自復(fù)勵方式； （4）交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵方式； 勵磁系統(tǒng)的典型型式3. 靜止勵磁系統(tǒng)（1）自并勵方式 自動勵磁調(diào)節(jié)器FLQFCTPT圖3-13 自并激勵磁系統(tǒng)接線原理ZB勵磁系統(tǒng)的典型型式3. 靜止勵磁系統(tǒng)（2）直流側(cè)疊加的自復(fù)激方式 自動勵磁調(diào)節(jié)器FLQGLHCTPT圖314 自復(fù)激勵磁系統(tǒng)接線原理一ZBFGZKZ勵磁系統(tǒng)的典型型式3. 靜止勵磁系統(tǒng)（3）交流側(cè)疊加的自復(fù)激方式 （1）FLQGLH圖315 自復(fù)激勵磁系統(tǒng)接線原理二ZBFGZX勵磁系統(tǒng)的典型型式3.

15、 靜止勵磁系統(tǒng)（3）交流側(cè)疊加的自復(fù)激方式 （2）自動勵磁調(diào)節(jié)器FLQGLHCTPT圖316 自復(fù)激勵磁系統(tǒng)接線原理三ZBFKZ第二章第二章 靜止勵磁系統(tǒng)靜止勵磁系統(tǒng)發(fā)電機(jī)靜止勵磁系統(tǒng)通過可控硅整流橋控制勵磁電發(fā)電機(jī)靜止勵磁系統(tǒng)通過可控硅整流橋控制勵磁電流，達(dá)到調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)電壓和無功功率的目的。流，達(dá)到調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)電壓和無功功率的目的。其主要分為四個部分：其主要分為四個部分：勵磁變壓器；勵磁變壓器；勵磁調(diào)節(jié)器（勵磁調(diào)節(jié)器（AVRAVR）；）；可控硅整流器；可控硅整流器；起勵和滅磁單元；起勵和滅磁單元；如下圖所示：如下圖所示：發(fā)電機(jī)靜態(tài)勵磁系統(tǒng)原理圖勵磁變勵磁調(diào)節(jié)器整流器滅磁單元調(diào)節(jié)器測量元

16、件RE主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：沒有旋轉(zhuǎn)部件。運(yùn)行可靠性高，沒有旋轉(zhuǎn)部件。運(yùn)行可靠性高，調(diào)整、維護(hù)簡單，檢修方便。調(diào)整、維護(hù)簡單，檢修方便。自并勵方式取消了勵磁機(jī)，縮自并勵方式取消了勵磁機(jī)，縮短了的汽輪機(jī)短了的汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī)軸系長發(fā)電機(jī)軸系長度可提高機(jī)組軸系的穩(wěn)定性、度可提高機(jī)組軸系的穩(wěn)定性、提高機(jī)組安全運(yùn)行的水平。提高機(jī)組安全運(yùn)行的水平。因勵磁調(diào)節(jié)直接在轉(zhuǎn)子回路中，因勵磁調(diào)節(jié)直接在轉(zhuǎn)子回路中，沒有主勵磁機(jī)時滯環(huán)節(jié)，屬快沒有主勵磁機(jī)時滯環(huán)節(jié)，屬快速響應(yīng)勵磁系統(tǒng)，技術(shù)指標(biāo)高，速響應(yīng)勵磁系統(tǒng)，技術(shù)指標(biāo)高，響應(yīng)快，性能參數(shù)好。響應(yīng)快，性能參數(shù)好。起勵裝置起勵裝置自并勵方式的缺點(diǎn)自并勵方式的缺點(diǎn)整流裝置電源

17、電壓取自發(fā)電機(jī)端，系統(tǒng)故障時，隨著機(jī)端電壓下降，影響勵磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵能力。有碳刷增加了維護(hù)量。發(fā)電機(jī)近端短路時，因機(jī)端電壓突然降低很多時可能不滿足強(qiáng)勵要求，強(qiáng)勵減弱時，短路電流迅速衰減，而造成出口帶時限繼電器拒動，使故障擴(kuò)大，須加有記憶功能繼電器。起勵時，發(fā)電機(jī)剩磁不足以提供可控硅的導(dǎo)通電壓，發(fā)電機(jī)不能自勵，需要另外設(shè)置起勵電源。第一節(jié)第一節(jié) 勵磁勵磁變壓器變壓器u勵磁變壓器的二次電壓按滿足強(qiáng)勵要求設(shè)計(jì)，勵磁變壓器二次電流按滿足額定勵磁電流設(shè)計(jì)。u勵磁變提供測溫、輕瓦斯、重瓦斯及壓力釋放裝置。u高壓側(cè)每相提供3組套管CT，兩組用于保護(hù)（過流、過負(fù)荷、差動），一組用于測量（電壓、電流）。低壓側(cè)每相

18、也提供三組CT，兩組用于保護(hù)，一組用于測量。第一節(jié)第一節(jié) 勵磁變壓器勵磁變壓器采用三相全波橋式整流，由六個臂組成。共有五個功率柜組成；可控硅整流橋通過一個門極驅(qū)動板（GDI）去驅(qū)動可控硅，進(jìn)行整流。整流裝置的每個功率元件都裝有快速熔斷器保護(hù)，以便及時切除短路故障，并發(fā)出信號。當(dāng)一個功率柜退出運(yùn)行時能滿足發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵和1.1倍額定電流運(yùn)行的要求。當(dāng)兩個功率柜退出運(yùn)行時，能提供發(fā)電機(jī)額定工況所需的勵磁容量,不能進(jìn)行強(qiáng)勵。如果三臺功率柜故障則自動切斷勵磁。第二節(jié)第二節(jié) 可控硅整流器可控硅整流器運(yùn)行中嚴(yán)禁打開功率柜的門，否則，該功率柜將自動退出運(yùn)行。標(biāo)準(zhǔn)整流器 (n = 5) 具有五個并聯(lián)的可控硅整流橋

19、，其中至少有一個冗余的（n-1）配置。（n-1）的含義是當(dāng)一個可控硅故障時，系統(tǒng)仍能滿足最大勵磁功率。冷卻方式：帶雙冗余風(fēng)機(jī)的強(qiáng)迫冷卻。當(dāng)兩臺冷卻風(fēng)機(jī)都退出運(yùn)行時，該整流柜退出運(yùn)行。另外整流器還有溫度保護(hù)，90跳閘。CIN: 整流橋接口板；主要功能是向門極驅(qū)動板GDI發(fā)送用于觸發(fā)三相全控橋的序列脈沖。用于監(jiān)控整流橋的所有電子部件。其主要作用是監(jiān)控風(fēng)機(jī)、溫度和熔絲。 在每臺整流橋的正、負(fù)輸出連接處都配有電流傳感器。根據(jù)這些輸入值，CIN可自動調(diào)節(jié)各可控硅的電流，從而實(shí)現(xiàn)并聯(lián)橋的均流。整流橋的實(shí)際狀態(tài)顯示在柜門的整流橋顯示面板CDP上。 GDI: 門極驅(qū)動器 將脈沖放大到晶閘管觸發(fā)所必須的水平。第

20、三節(jié)起勵單元第三節(jié)起勵單元 對于自并激勵磁系統(tǒng)，由于勵磁能源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端，當(dāng)機(jī)組起動后，轉(zhuǎn)速接近額定值時，機(jī)端電壓為殘壓，其值一般較低（約為額定電壓的12）。這時勵磁調(diào)節(jié)器中的觸發(fā)電路，由于同步電壓太低，可能不能正常工作，可控硅不開放，不能送出勵磁電流使發(fā)電機(jī)建立電壓。另一方面，由式（310）可知，當(dāng)發(fā)電機(jī)殘壓時，將不會產(chǎn)生自勵電流，即使可控硅全開放，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中不會產(chǎn)生勵磁電流，發(fā)電機(jī)電壓因此將不能建立。為此必須采取措施，先給發(fā)電機(jī)以初始勵磁，使發(fā)電機(jī)建立一定的電壓，這一過程稱為起勵。 起勵措施有兩類。第一類稱為他勵起勵，即另設(shè)起勵電源及起勵回路，供給初始勵磁。另一類稱為殘壓起勵，利用

21、以發(fā)電機(jī)剩磁所產(chǎn)生的殘壓，供給初始勵磁。1. 他勵起勵顯然所謂他勵起勵，即是另設(shè)起勵回路，由另外的電源供給初始勵磁電流。起勵電源可以用廠用直流電源（圖313（a），稱為直流起勵。也可以用廠交流電源經(jīng)整流后提供（圖313（b），稱為交流起勵。 圖313（a) 自并激勵磁系統(tǒng)直流起勵接線原理PTCTG自動勵磁 調(diào)節(jié)器ETFCFCDR來自廠用蓄電池圖313（b) 自并激勵磁系統(tǒng)交流起勵接線原理PTCTG自動勵磁 調(diào)節(jié)器ETFCFC來自廠用交流電源2. 殘壓起勵對于勵磁變壓器二次側(cè)電壓較高的勵磁系統(tǒng)，即使當(dāng)發(fā)電機(jī)的殘壓較低時，折算到勵磁變壓器二次側(cè)的電壓仍高于整流橋的管壓降時；或當(dāng)發(fā)電機(jī)的殘壓較高時，

22、可考慮不用另外的起勵電源，而利用發(fā)電機(jī)殘壓直接起勵。第三節(jié)起勵單元第三節(jié)起勵單元 正常情況下，發(fā)電機(jī)的殘壓用于起勵是足夠的。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有剩磁存在，一般情況下UN5000可以實(shí)現(xiàn)殘壓起勵。當(dāng)勵磁投入后，可控硅橋立即被觸發(fā)，只要可控硅輸入端有10-20V的電源電壓，門極控制單元就能有效地控制可控硅橋。備用起勵回路（-R03，-V03，-Q03），用它勵方式建立這一電壓。備用起勵電源取自220V直流系統(tǒng)。如果殘壓低于10V不足以建立發(fā)電機(jī)電壓時，經(jīng)過一定時間的延遲，起勵裝置就會投入：起勵開關(guān)自動閉合，向磁場繞組通流，定子建壓開始。當(dāng)電壓達(dá)到額定值的10%時，可控硅橋已經(jīng)能正常工作，起勵開關(guān)自動斷開。

23、軟起勵過程開始將發(fā)電機(jī)電壓升到額定電壓22KV，整個起勵過程的控制和監(jiān)測都是由AVR軟件實(shí)現(xiàn)的。在整流橋的輸出電壓高于直流系統(tǒng)電壓時，起勵回路中的二極管會阻止反向電流流入直流系統(tǒng)。起勵電流大約為空載勵磁電流的10%至20%，其大小取決于串入的限流電阻-R03 。軟起勵用于防止機(jī)端電壓的起勵超調(diào)。如果超調(diào)的話可能引起電壓過高造成過激磁。滅磁單元滅磁單元 滅磁滅磁 當(dāng)保護(hù)繼電器檢出發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時，為保護(hù)發(fā)電機(jī)，必須安全迅速地將儲存在磁場中的能量泄放。滅磁功能由滅磁開關(guān)，跨接器Crowbar和滅磁電阻實(shí)現(xiàn)。 滅磁開關(guān)設(shè)計(jì)用于在任何故障情況下安全切斷勵磁電流。滅磁開關(guān)開斷后，還在勵磁變壓器和磁場繞組

24、之間形成明確的電氣隔離。 自動滅磁裝置裝在勵磁回路直流側(cè)。滅磁開關(guān)的額定參數(shù)按勵磁系統(tǒng)強(qiáng)勵工況（機(jī)端電壓為80%額定電壓時，強(qiáng)勵倍數(shù)2倍額定勵磁電壓）選擇。滅磁開關(guān)型號為HPB60M81S額定電壓1000V，開斷電壓3000V，設(shè)計(jì)開斷電壓1900V，短路電流開斷能力100KA以上。1）、滅磁作用滅磁作用：當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部、引出線、廠高變等發(fā)生故障時，雖然保護(hù)裝置動作迅速切除故障，但勵磁電流產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢會繼續(xù)維持故障電流，為了迅速排除故障，減小其損壞程度，必須安全迅速地將儲存在磁場中的能量泄放（實(shí)驗(yàn)表明，只要剩磁電壓小于500V，電弧變不能維持一般剩磁電壓不大于100-300V）即把勵磁繞組的

25、電流建立的磁場迅速降低到最小。2）、滅磁要求滅磁要求:a.滅磁時間盡可能的短（發(fā)電機(jī)端電壓由額定值Un降至5% Un所需的時間稱滅磁時間）b.勵磁繞組兩端的過電壓不超過允許值（通過跨接器來實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)的要求）。3）、滅磁方式滅磁方式：按勵磁系統(tǒng)的不同，主要有兩種自然滅磁（一般是對采用旋轉(zhuǎn)二極管整流方式的勵磁系統(tǒng)用如無刷勵磁系統(tǒng)，通過整流二極管的續(xù)流作用實(shí)現(xiàn)自然滅磁，時間較長10S左右）和逆變滅磁（對采用可控硅整流方式的勵磁系統(tǒng)用如自并勵勵磁）。對滅磁裝置的基本要求 （1）滅磁時間盡可能短。滅磁時間指發(fā)電機(jī)實(shí)行滅磁時，端電壓從額定降至5%時的時間。（2）滅磁過程中，轉(zhuǎn)子繞組兩端電壓始終在容許范圍

26、之內(nèi)。國內(nèi)有關(guān)技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定：“滅磁裝置使發(fā)電機(jī)滅磁時，應(yīng)保證勵磁繞組電壓的瞬時值，不得超過該繞組對地交接驗(yàn)收試驗(yàn)電壓幅值的50%。一般轉(zhuǎn)子兩端電壓都不超過45倍額定勵磁電壓。轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子繞組處在交流磁場中。在正常對稱運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場和定子旋轉(zhuǎn)磁場沒有相對運(yùn)動，轉(zhuǎn)子繞組中只流過直流電流。當(dāng)發(fā)電機(jī)受到系統(tǒng)較大擾動時，由于電樞反應(yīng)，會使轉(zhuǎn)子繞組電流發(fā)生劇烈擺動，此時相當(dāng)于勵磁回路處于開路狀態(tài)，因而轉(zhuǎn)子繞組兩端產(chǎn)生很高的反向過電壓，它常常能達(dá)到額定勵磁電壓的好多倍。在滅磁過程中，由于滅磁開頭動作失靈，或者由于滅弧過程延緩，也可能引起轉(zhuǎn)子繞組的過電壓。在其他情況下，例如勵磁電

27、源突然斷開，或在沒有續(xù)流二極管的情況下，可控硅關(guān)斷時也可能出現(xiàn)很高的轉(zhuǎn)子過電壓。因此，同步發(fā)電機(jī)應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)裝置。 一發(fā)電機(jī)滅磁方式 1放電（線性）電阻滅磁方式 12FMKLF圖3-30 線性電阻滅磁電路滅磁過程中的轉(zhuǎn)子電流電壓iLULtmt圖3-31 線性電阻滅磁過程RRLtffm2非線性電阻滅磁方式 12FMKLF圖3-32 非線性電阻滅磁接線勵磁源THYRm)413( Kiu3滅弧柵滅磁方式 FMKF圖3-33 滅弧柵滅磁接線方式勵磁源4可控硅逆變滅磁 利用三相全控橋可以輸出負(fù)電壓的特性，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的逆變滅磁。逆變滅磁相當(dāng)于將勵磁電源反極性的一種滅磁方式,由于可控硅勵磁逆變不

28、需斷開電路，只需在可控硅整流器陽極電壓為負(fù)半周時給以脈沖，即能改變勵磁繞組的極性,使整流側(cè)電壓為負(fù)。所以逆變滅磁也是一種靜止滅磁，它不需要換接開關(guān)。可控硅橋從“整流”工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入“逆變”工作狀態(tài)，可將儲藏在轉(zhuǎn)子繞組的磁場能量反饋到交流電網(wǎng)中，這樣逆變滅磁也不需要滅磁電阻或其他消能機(jī)，因此，逆變滅磁是一種簡單、經(jīng)濟(jì)而有效的滅磁方式。 )423( dLLLuiRdtdiL 二磁場斷路器 采用圖3-30的線性電阻滅磁或采用圖3-32的非線性電阻滅磁方式時，要求發(fā)電機(jī)的磁場斷路器（俗稱滅磁開關(guān)）的觸頭和觸頭的動作時序應(yīng)協(xié)調(diào)配合。即合閘時，應(yīng)先合主觸頭（常開觸頭），后斷輔觸頭（常閉觸頭）；分閘（滅磁）時

29、應(yīng)先合輔觸頭，后斷主觸頭。即應(yīng)保證轉(zhuǎn)子繞組在任何瞬間都不應(yīng)有開路現(xiàn)象存在。 磁場斷路器若采用非線性電阻滅磁方式，滅磁時，首先磁場斷路器分?jǐn)?，?qiáng)迫轉(zhuǎn)子繞組中的電流從非線性電阻中通過，即完成一次換流。這時有：顯然，由于壓敏電阻與穩(wěn)壓二極管一樣，存在一定的起始通流電壓，要使轉(zhuǎn)子電流從整流橋換流到非線性滅磁電阻中，斷路器分?jǐn)鄷r的建壓能力必須大于式（343）所決定的值。最嚴(yán)重的情況為空載誤強(qiáng)勵，這時整流橋的輸出電壓可達(dá)強(qiáng)勵頂值電壓的1.5倍以上。若斷路器在斷開的瞬間，不能迅速將端口電壓建立到式（343）所確定的值以上，勵磁電流不能立即轉(zhuǎn)換到非線性電阻中，斷路器跳開后，電流繼續(xù)在斷路器中流過，而使開關(guān)發(fā)生

30、燒毀。 )433( ZYDUUU三轉(zhuǎn)子繞組的過電壓保護(hù) 轉(zhuǎn)子繞組過電壓發(fā)生在轉(zhuǎn)子電流被阻斷，企圖向負(fù)方向擺動的瞬間，這時轉(zhuǎn)子電流中的交流分量一定要比直流分量大，因此轉(zhuǎn)子過電壓大多發(fā)生在欠勵工況時。 影響轉(zhuǎn)子過電壓的因素很多，其中主要的有：故障前的工況、故障種類、電機(jī)類型結(jié)構(gòu)和其參數(shù)等等。 轉(zhuǎn)子過電壓的大小和出現(xiàn)時間都和故障種類有關(guān)，不對稱故障要比三相對稱故障嚴(yán)重，失磁時水輪發(fā)電機(jī)的過電壓往往達(dá)到很高的數(shù)值。 對轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)裝置的要求（）可靠性高，電路簡單，元器件不容損壞。 （）動作正確，在發(fā)生各種過電壓時都能有效地保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁繞組和整流裝置。 （）保護(hù)裝置動作后應(yīng)能自動恢復(fù)，并能重復(fù)動

31、作。 （）裝置結(jié)構(gòu)簡單，價格經(jīng)濟(jì)，便于安裝。 常用的轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù) 非線性電阻 應(yīng)用氧化鋅（或碳化硅）非線性電阻和轉(zhuǎn)子繞組并接，既作滅磁電阻，又作保護(hù)裝置。這種裝置接線簡單，不需經(jīng)過接點(diǎn)。由于非線性特性，在正常工況下，流過電阻的電流極小，但目前價格仍較貴，需采用多個非線性電阻元件串并聯(lián)。 可控硅過電壓保護(hù) 12FMKZF圖3-34 可控硅過電壓保護(hù)接線勵磁源THYRmDR轉(zhuǎn)子放電器 1K1FMKF圖3-35 轉(zhuǎn)子放電器過電壓保護(hù)接線勵磁源K2R1R2過電壓保護(hù)裝置的動作電壓應(yīng)低于可控硅整流橋的反向阻斷電壓，低于轉(zhuǎn)子勵磁繞組出廠耐壓試驗(yàn)電壓值的75 。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，發(fā)電機(jī)勵磁繞組絕緣的出廠試

32、驗(yàn)電壓值為： 額定勵磁電壓在500V及以下時，為10倍額定勵磁電壓值（不小于1500V）。額定勵磁電壓在500V以上時，為4000V加2倍額定勵磁電壓值。 4）、滅磁回路滅磁回路：由滅磁開關(guān)，跨接器Crowbar和滅磁電阻組成。滅磁電阻用于實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的快速滅磁。a、非線性電阻02（共五個）并聯(lián)固定接在發(fā)電機(jī)勵磁繞組回路中，不受直流回路中的滅磁開關(guān)控制。勵磁電流的衰減過程取決于滅磁電阻的特性。非線形電阻的滅磁特性比線性的好，勵磁電流的衰減比較快。b 、當(dāng)滅磁開關(guān)斷開時，通過觸發(fā)跨接器的可控硅將勵磁電流瞬時導(dǎo)入滅磁回路。滅磁過程開始，滅磁開關(guān)觸頭可以無負(fù)荷斷開。 c 、發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時，跨接器的可

33、控硅不導(dǎo)通，非線性電阻上不通過電流；滅磁開關(guān)跳開后，跨接器的可控硅接受觸發(fā)脈沖導(dǎo)通，將勵磁電流瞬時導(dǎo)入滅磁回路，直至磁場能量釋放完。d 、跨接器作為勵磁繞組和可控硅整流器過電壓保護(hù)。逆變滅磁是將能量釋放在勵磁變低壓繞組上，逆變滅磁在滅磁開關(guān)分閘時間內(nèi)完成的，一般是在毫秒內(nèi)完成。磁場開關(guān)跳開后通過非線性電阻實(shí)現(xiàn)滅磁，滅磁時間較短2-3S左右。跨接器觸發(fā)板跨接器觸發(fā)板X1Steuersignale24.250 VDC3412567UNS 0017 觸發(fā)單元UNS0017是靜態(tài)滅磁裝置（跨接器）的一部分，具有多個獨(dú)立的放電可控硅觸發(fā)回路。 發(fā)電機(jī)的受控滅磁回路是雙冗余的，與滅磁開關(guān)的跳閘線圈同時接通

34、。 設(shè)有一個電壓監(jiān)測回路，在勵磁電壓超過設(shè)定值3800V時它會自動觸發(fā)可控硅。因此跨接器作為獨(dú)立的過電壓保護(hù)裝置，可保護(hù)可控硅和磁場繞組免受危險過電壓尖峰的沖擊。第三章三相全控整流橋整流特性在勵磁系統(tǒng)中，整流電路的主要任務(wù)是將從發(fā)電機(jī)端或交流勵磁機(jī)端獲得的交流電壓變換為直流電壓，供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁繞組或勵磁機(jī)磁場繞組的勵磁需要。對于接在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁回路中的三相全控橋式整流電路，除了將交流變換成直流的正常任務(wù)外，事故時還可以將儲存在轉(zhuǎn)子磁場中的能量，經(jīng)全控橋迅速反饋給交流電源，進(jìn)行將直流變換為交流的逆變滅磁。這是三相整流電路有源逆變的一種運(yùn)行方式，也稱可逆整流。 根據(jù)電路中所用整流元件的不同，

35、分為可控與不可控整流電路。 根據(jù)接線方式的不同，分為半波整流，全波整流等。五. 三相全控整流橋整流特性1. 基本電路與整流波形BOabcSCR1SCR3SCR5SCR4SCR6SCR2(+)(-)UdRid(a)0e2de01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbeabeac(c)圖210 三相橋式可控整流(0)(d)Ug16231463245五. 三相全控整流橋整流特性(a)0e2de01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbeabeac圖211 三相橋式可控整流(30)五. 三相全控整流橋整流特性(a)0e2d

36、e01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbeabeac圖212 三相橋式可控整流(60)五. 三相全控整流橋整流特性BOabcSCR1SCR3SCR5SCR4SCR6SCR2(+)(-)UdRid(a)0e2de01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbeabeac(c)圖213 三相橋式可控整流(90)L五. 三相全控整流橋整流特性BOabcSCR1SCR3SCR5SCR4SCR6SCR2(+)(-)UdRid(a)0e2de01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbea

37、beac(c)圖214 三相橋式可控整流(120)L五. 三相全控整流橋整流特性BOabcSCR1SCR3SCR5SCR4SCR6SCR2(+)(-)UdRid(a)0e2de01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbeabeac(c)圖215 三相橋式可控整流(180)(d)Ug1623146245L3五. 三相全控整流橋整流特性2. 輸出平均電壓計(jì)算電阻負(fù)載電感負(fù)載cos34.2cos35.122xdUUU02600cos35.1UUd000212060)60cos(1 35. 1UUd001801200dU五. 三相全控整流橋整流特性特性當(dāng)0度時，

38、輸出電壓的最大值為交流側(cè)線電壓的1.35倍；當(dāng)90度時，輸出電壓為0；即正常勵磁時（整流狀態(tài)），觸發(fā)控制角的移相范圍為090度。當(dāng) 90度時，整流橋輸出電壓為負(fù)（逆變狀態(tài)），此時，勵磁功率的傳遞方向發(fā)生改變；當(dāng) 180度時，輸出電壓為1.35U2。利用三相橋式全控整流電路的逆變特性，可以將儲存在轉(zhuǎn)子回路的磁場能量消滅掉，這就是所謂的逆變滅磁。在實(shí)際中為保證可靠導(dǎo)通和防止逆變顛復(fù)， 允許范圍為10150度。 第四章勵磁調(diào)節(jié)器工作原理 一勵磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成與基本原理 勵磁控制系統(tǒng)是由同步發(fā)電機(jī)及其勵磁系統(tǒng)共同組成的反饋控制系統(tǒng)，其中，勵磁調(diào)節(jié)器是勵磁控制系統(tǒng)的主要部分和核心部分，由它感受發(fā)電機(jī)的電壓

39、、電流或其他參數(shù)的變化，然后對勵磁功率單元施加控制作用。在勵磁調(diào)節(jié)器沒有改變給出的控制命令以前，勵磁功率單元是不會改變其輸出的勵磁電壓的。測量比較、綜合放大和移相觸發(fā)構(gòu)成了勵磁調(diào)節(jié)器的三個基本環(huán)節(jié)。 勵磁調(diào)節(jié)器構(gòu)成框圖1測量比較單元 測量比較單元由電壓測量、比較整定和調(diào)差環(huán)節(jié)組成。電壓測量環(huán)節(jié)包括測量整流電路、濾波電路（對于采用交流采樣的微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器來說，測量回路只有濾波電路，而沒有整流電路），有的還設(shè)計(jì)有正序電壓濾過器。測量比較單元用來測量經(jīng)過變換的與發(fā)電機(jī)端電壓成正比例的直流電壓，并與相應(yīng)于發(fā)電機(jī)額定電壓的基準(zhǔn)電壓相比較，得到發(fā)電機(jī)端電壓與其給定值的偏差。電壓的偏差信號輸入到綜合放大單元

40、。正序電壓濾過器在發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行時可提高調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度，在發(fā)生不對稱短路時可提高強(qiáng)勵能力。調(diào)差環(huán)節(jié)的作用在于人為地改變調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)，以保證并列運(yùn)行機(jī)組間無功功率穩(wěn)定合理地分配。 2綜合放大單元 綜合放大單元對測量等信號起綜合和放大作用。為了得到調(diào)節(jié)系統(tǒng)良好的靜態(tài)和動態(tài)特性，綜合放大環(huán)節(jié)除了起放大作用外，還形成一定的控制規(guī)律，如PID控制、超前滯后校正等。此外，有時還須根據(jù)要求綜合由輔助裝置來的穩(wěn)定信號、限制信號、補(bǔ)償信號等其他信號。綜合放大后的控制信號輸入到移相觸發(fā)單元。 3移相觸發(fā)單元 移相觸發(fā)單元包括同步、移相脈沖形成和脈沖放大等環(huán)節(jié)。移相觸發(fā)單元根據(jù)輸入的控制信號的變化，改變輸

41、出到可控硅的觸發(fā)脈沖相位，即改變控制角（或稱移相角），從而控制可控硅整流電路的輸出，以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。為了觸發(fā)脈沖能可靠地觸發(fā)可控硅，往往需要采用脈沖放大環(huán)節(jié)進(jìn)行功率放大。同步信號取自可控硅整流裝置的主回路，保證觸發(fā)脈沖在可控硅陽極電壓為正半周時發(fā)出，使主回路與控制脈沖同步。 3限制保護(hù)單元一個完善的勵磁調(diào)節(jié)器，除了具有保持機(jī)端電壓恒定和機(jī)組間的無功分配外，為了保證機(jī)組及電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，還必須設(shè)置完善的保護(hù)、限制功能。如：PT斷線保護(hù)、過勵磁限制、強(qiáng)勵頂值限制、低（欠）勵磁限制、限制、誤強(qiáng)勵保護(hù)、空載過壓保護(hù)、系統(tǒng)電壓跟蹤、PSS或EOC等。 二主要環(huán)節(jié)的工作原理與特性 1電壓測量

42、比較單元 測量比較單元是勵磁控制器的信息輸入單元。它的主要作用是：將從同步發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器來的三相交流電壓，經(jīng)過電壓測量變壓器降壓信號，再經(jīng)過整流器整流為過需要的直流信號電壓，與相應(yīng)于發(fā)電機(jī)額定電壓的基準(zhǔn)電壓相比較，得到發(fā)電機(jī)端電壓與其給定值的偏差。電壓的偏差信號輸入到綜合放大單元。改變給定的參考電壓時，就改變了被調(diào)電壓。 1）調(diào)差環(huán)節(jié) RaRcABCLH1LH2ABC圖218 典型調(diào)差電路aICCBBcCIAARKUUUURIKUU)163(調(diào)差單元的基本原理為：在勵磁控制器的發(fā)電機(jī)電壓測量回路中，附加一個與發(fā)電機(jī)電流成比例的電壓，使測量比較單元感受到的電壓隨發(fā)電機(jī)無功電流的大小而變化。

43、當(dāng)無功電流增大時，感受電壓也增大（或減?。?，通過勵磁控制器去減?。ɑ蛟龃螅┌l(fā)電機(jī)的勵磁電流，這樣就增大了發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)。AB,BACCIAICAAIAICB,BCC(a)(b)圖318 調(diào)差回路相量圖（a）cos=0 (b)cos=1三相調(diào)差2）電壓檢測環(huán)節(jié) 電壓檢測環(huán)節(jié)主要由正序電壓濾過器，多相整流回路、快速濾波器組成。 3）比較放大環(huán)節(jié) 比較放大環(huán)節(jié)是把電壓檢測環(huán)節(jié)輸出的電壓與基準(zhǔn)電壓相比較，得到一個反映發(fā)電機(jī)電壓偏差的直流電壓U，輸出到綜合放大單元。 對發(fā)電機(jī)電壓給定值進(jìn)行整定，使電壓或無功功率能滿足運(yùn)行工況的需要。 2綜合放大單元 本環(huán)節(jié)是調(diào)節(jié)電路中的中心環(huán)節(jié)，它用來放大測量環(huán)節(jié)的差

44、值信號，并能將多種信號進(jìn)行綜合，以實(shí)現(xiàn)多種功能的調(diào)節(jié)作用。綜合放大單元對測量等信號起綜合和放大作用。為了得到調(diào)節(jié)系統(tǒng)良好的靜態(tài)和動態(tài)特性，綜合放大環(huán)節(jié)除了起放大作用外，還形成一定的控制規(guī)律。 1）控制規(guī)律形成 由于發(fā)電機(jī)三相電勢的不對稱、電網(wǎng)上眾多重型設(shè)備隨機(jī)的投切、沖擊以及各種高、低頻和不規(guī)則干擾源的存在，機(jī)端電壓不可能每時每刻都保持在正常輸出值上。如果直接從機(jī)端引入這樣動蕩不定的偏差信號，經(jīng)放大后去控制發(fā)電機(jī)的勵磁電流，若放大倍數(shù)太低，則不能維持機(jī)端電壓為恒定；若放大倍數(shù)太高，則可能破壞機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。為了保證在動態(tài)和靜態(tài)時均具有良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，就要求調(diào)節(jié)器有較高的靜態(tài)放大倍數(shù)和較低的動態(tài)

45、放大倍數(shù)，且應(yīng)具有快速的響應(yīng)能力。在工業(yè)控制領(lǐng)域，往往采用PID校正控制。所謂PID校正，就是比例(Proportional)、積分（Integral）、微分(Derivative)校正調(diào)節(jié)。 2）綜合放大環(huán)節(jié) 綜合放大環(huán)節(jié)的輸入信號，除了PID校正環(huán)節(jié)的輸出信號外，為適應(yīng)發(fā)電機(jī)各種工況運(yùn)行的需要，還需引入多種輔助控制信號，如最大、最小勵磁限制；為改善勵磁系統(tǒng)動態(tài)性能的微分反饋信號（勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器）及提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的控制信號（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）。 （三）、移相觸發(fā)單元 對于半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)，其功率整流元件為可控硅，整流器的輸出與可控硅的觸發(fā)角相關(guān)。增大觸發(fā)角，整流橋輸出減少，減小觸發(fā)角，整流橋的

46、輸出增大。因此，經(jīng)一定控制規(guī)律計(jì)算出的控制量必須換算成與觸發(fā)角相對應(yīng)的值，然后根據(jù)可控硅陽極電壓的同步點(diǎn)延時與觸發(fā)角相對應(yīng)的時間后發(fā)出觸發(fā)脈沖。1）同步環(huán)節(jié) 可控整流電路要求在晶閘管每次承受正向電壓的一定時刻，向它的控制極送出觸發(fā)脈沖，才能保證晶閘管導(dǎo)通。而且當(dāng)控制電壓一定時，每個周期送出的第一個脈沖對應(yīng)于陽極電壓的時刻都應(yīng)相同，即控制角相同，晶閘管觸發(fā)脈沖與主電路之間的這種相位配合關(guān)系，稱為同步。 2）移相環(huán)節(jié)經(jīng)一定控制規(guī)律計(jì)算出的控制量必須換算成與觸發(fā)角相對應(yīng)的值。由相應(yīng)的觸發(fā)角，從同步點(diǎn)開始延遲相應(yīng)的值發(fā)出觸發(fā)控制信號。 3）觸發(fā)環(huán)節(jié) 觸發(fā)環(huán)節(jié)的作用主要是形成雙脈沖，并進(jìn)行脈沖放大。 五

47、. 基本調(diào)節(jié)過程第五章 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)方式從手動發(fā)展到了自動；調(diào)節(jié)功能從單一電壓調(diào)節(jié)發(fā)展到多功能的勵磁控制。以往，調(diào)節(jié)器只反應(yīng)發(fā)電機(jī)電壓偏差，進(jìn)行電壓校正，故稱為電壓調(diào)壓器（簡稱調(diào)壓器）?，F(xiàn)在的調(diào)節(jié)器可綜合反應(yīng)包括電壓偏差信號在內(nèi)的多種控制信號，進(jìn)行勵磁調(diào)節(jié)，故稱為勵磁調(diào)節(jié)器。顯然，勵磁調(diào)節(jié)器包括了電壓調(diào)節(jié)器的功能。調(diào)節(jié)反饋參量從單一的電壓偏差發(fā)展到以電壓偏差為主，附加了電功率、角速度、發(fā)電機(jī)電流、勵磁電流或勵磁電壓的偏差或它們的恰當(dāng)組合；調(diào)節(jié)規(guī)律從簡單的比例反饋調(diào)節(jié)發(fā)展到比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）附加控制，用線性最優(yōu)控制原理設(shè)計(jì)的多參量反饋調(diào)節(jié)；從線性勵磁調(diào)

48、節(jié)發(fā)展到自校正勵磁調(diào)節(jié)。自適應(yīng)勵磁控制。模糊勵磁控制等非線性勵磁調(diào)節(jié)；在實(shí)現(xiàn)手段上，從機(jī)電式或電磁式發(fā)展到晶體管式或集成電路式，直至今天的微機(jī)數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器。七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器1. 基本硬件構(gòu)成信號調(diào)理信號輸入YPTSPTFCTLCTILTB濾波采樣保持ADCROMRAMCPU通訊脈沖放大顯示鍵盤整流橋信號輸出隔離I/O接口光字隔離圖4-1 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器硬件框圖示例七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器2. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器主要采集參量及作用發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓UG ：用于機(jī)端電壓恒定調(diào)節(jié)（自動電壓調(diào)節(jié)方式）。通常為了避免測量PT（電壓互感器）斷線時引起誤強(qiáng)勵，勵磁調(diào)節(jié)器需同時測取勵磁專用PT（俗稱勵磁PT或調(diào)變

49、）和測量儀表用PT（俗稱儀表PT或儀變）兩路電壓信號，作為PT斷線判別之用。電網(wǎng)電壓（系統(tǒng)電壓）的作用是：在發(fā)電機(jī)起勵建壓時為發(fā)電機(jī)電壓跟蹤系統(tǒng)電壓提供跟蹤目標(biāo)值，以簡化操作和快速并網(wǎng)。發(fā)電機(jī)勵磁電流IL用于勵磁電流恒定調(diào)節(jié)（恒勵磁電流調(diào)節(jié)方式）和過勵磁限制等限制保護(hù)功能。勵磁電壓主要用于勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器（ESS）。 發(fā)電機(jī)有功功率P是電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）及最優(yōu)勵磁控制器（EOC）的主要狀態(tài)量之一。無功功率Q是無功功率穩(wěn)定調(diào)節(jié)（恒無功運(yùn)行方式）和實(shí)現(xiàn)無功電流補(bǔ)償（調(diào)差）所必需的參量。此外，有功P和無功Q還一道在最小勵磁限制中決定低勵磁限制線，在功率因數(shù)恒定運(yùn)行方式中（恒功率因數(shù)運(yùn)行方式）決定

50、功率因數(shù)。 發(fā)電機(jī)頻率同發(fā)電機(jī)有功功率P一樣，也是PSS及EOC的重要狀態(tài)量之一。此外，頻率f和機(jī)端電壓Uf一起構(gòu)成V/HZ（伏/赫）限制，并在機(jī)組起勵控制、滅磁控制及頻率敏感量的頻率補(bǔ)償或頻率校正中起著重要作用。 七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器3. 控制算法一般采用PID算法，其連續(xù)表達(dá)式： 其離散表達(dá)式:)204()()(1)()()()()(00dttdeTdtteTteKdttdeKdtteKteKtUdtipdtip)214()1()()()()(1kekeTTjeTTkeKkUdkjip七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器4. 調(diào)節(jié)方式為滿足發(fā)電機(jī)不同運(yùn)行的需要，微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器中一般設(shè)有多種運(yùn)行方式。在勵磁

51、調(diào)節(jié)器中，一般有電壓調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)和功率因素調(diào)節(jié)、系統(tǒng)電壓跟蹤等模式，每種調(diào)節(jié)方式的調(diào)整目標(biāo)是不同的。調(diào)節(jié)方式的選擇可以遠(yuǎn)方通過控制信號輸入選擇，也可以在調(diào)節(jié)器的控制面板上選擇。 七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器（1）自動電壓調(diào)節(jié)方式 自動電壓調(diào)節(jié)（AVR）是微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的基本功能和主運(yùn)行方式，故又稱自動方式。在電壓調(diào)節(jié)方式下，以發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為閉環(huán)，勵磁調(diào)節(jié)器自動維持機(jī)端電壓為給定值。當(dāng)調(diào)節(jié)器處于電壓調(diào)節(jié)方式時，其輸入為電壓調(diào)節(jié)的綜合偏差： 當(dāng)調(diào)節(jié)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)，各種保護(hù)限制器均不動作，并帶有無功調(diào)差補(bǔ)償 ：由于積分的作用，穩(wěn)態(tài)時，GiiPQfvPSSrefUUUUUUUUminmaxG

52、refGrefUUUQDUUGrefUQDUU即0七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器當(dāng)發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時，無功功率Q=0，此時，有：機(jī)端反饋電壓毫無偏差地跟蹤給定值Uref，從而保證了有很高的調(diào)壓精度。 GrefUUU即0)(refGffcrefUUIUUUU七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)電機(jī)單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行如果發(fā)電機(jī)負(fù)荷減小，由于電樞反應(yīng)作用減小，機(jī)端電壓UG會升高，經(jīng)過自動勵磁調(diào)節(jié)器檢測運(yùn)算后，控制電壓Uc減小，經(jīng)移相觸發(fā)單元令輸出的觸發(fā)脈沖后移，即控制角增大，的增大使整流輸出電壓Uf減小，勵磁電流If減小，發(fā)電機(jī)電壓相應(yīng)降低，回到原來的水平。 )(refGffcGUUIUUUU七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器當(dāng)發(fā)電機(jī)與無窮大

53、系統(tǒng)直接并列時，發(fā)電機(jī)端電壓不變，調(diào)節(jié)UREF即是調(diào)整發(fā)電機(jī)無功。GGrefUUQDU)(refGffcrefUUQIUUUU七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器當(dāng)發(fā)電機(jī)與實(shí)際系統(tǒng)并列時，發(fā)電機(jī)的無功功率參與調(diào)節(jié)。此時，因發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)相連，機(jī)端電壓UG的變化很小，Uref的改變將主要引起無功功率的變化。)()(refGGffcrefUUUQIUUUU七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器在自動電壓調(diào)節(jié)方式下，當(dāng)接收到“增加”或“減少”信號時，將調(diào)整AVR給定值。從而調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓。AVR給定值的增、減應(yīng)具有斜坡限制功能和上下限幅功能。即給定的調(diào)整速度可設(shè)。如果AVR輸出基準(zhǔn)值到達(dá)上限幅或下限幅時，將對Uref進(jìn)行鉗位，保證發(fā)電

54、機(jī)端電壓不會過份升高或降低。AVR給定一般還有預(yù)置功能，當(dāng)接收到開機(jī)起勵信號后，自動地按一定的速度升到AVR預(yù)置給定值。預(yù)置給定值一般為1.0PU，對應(yīng)于發(fā)電機(jī)額定電壓。這樣，勵磁系統(tǒng)啟動后，自動將發(fā)電機(jī)電壓升到額定。在電壓調(diào)節(jié)方式下，若發(fā)電機(jī)未與系統(tǒng)并列（空載），調(diào)整給定電壓值將改變發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓，當(dāng)給定電壓增加時，機(jī)端電壓增加。若發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列時，調(diào)整給定電壓將主要導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的無功變化，機(jī)端電壓的幅值變化是很小的；當(dāng)增加給定電壓時，發(fā)電機(jī)輸出的無功將增大。 七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器（2）勵磁電流調(diào)節(jié)方式 勵磁電流調(diào)節(jié)功能（FCR）（俗稱手動）為廣泛采用的發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)（AVR）功能的后

55、備方式。 在磁場電流調(diào)節(jié)方式下，當(dāng)調(diào)節(jié)器接收到“增加”或“減少”信號時，將調(diào)整FCR給定值Ifref，從而可以調(diào)整發(fā)電機(jī)勵磁電流，間接達(dá)到調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓和無功的目的。FCR給定值的增、減具有斜坡限制功能和上下限幅功能。即調(diào)整速度可設(shè)，如果FCR輸出基準(zhǔn)值到達(dá)上限幅或下限幅時，將對Ifref進(jìn)行鉗位，保證發(fā)電機(jī)勵磁電流不會過份升高或降低。FCR給定有預(yù)置功能，當(dāng)接收到開機(jī)起勵信號后，自動地按斜坡時間升到FCR預(yù)置給定值。預(yù)置給定值一般為對應(yīng)于發(fā)電機(jī)空載額定電壓的勵磁電流。這樣，勵磁系統(tǒng)啟動后，自動將發(fā)電機(jī)電壓升到額定附近。七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器在勵磁電流調(diào)節(jié)方式下，通過對發(fā)電機(jī)勵磁電流與給定的勵磁

56、電流值進(jìn)行比較。當(dāng)發(fā)電機(jī)勵磁電流高于給定的勵磁電流時，裝置將增大可控硅的觸發(fā)控制角以降低勵磁電壓（勵磁電流）；反之，當(dāng)發(fā)電機(jī)的勵磁電流低于給定勵磁電流時，裝置將減小可控硅的觸發(fā)控制角以增加勵磁電壓（勵磁電流），從而達(dá)到控制發(fā)電機(jī)勵磁電流為給定水平的目的。若發(fā)電機(jī)未與系統(tǒng)并列（空載），調(diào)整勵磁電流給定值將改變發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓，當(dāng)勵磁電流增加時，機(jī)端電壓增加。若發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列時，調(diào)整給定勵磁電流將主要導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的無功變化，機(jī)端電壓的幅值變化是很小的；當(dāng)增加勵磁電流給定時，發(fā)電機(jī)輸出的無功將增大。在勵磁電流調(diào)節(jié)方式下，為了防止當(dāng)發(fā)電機(jī)出口斷路器突然斷開時出現(xiàn)過電壓，在有些勵磁調(diào)節(jié)器中還設(shè)有電流給定

57、設(shè)置值自動返回空載的功能。當(dāng)發(fā)電機(jī)出口斷路器突然斷開時，自動將勵磁電流的設(shè)定值調(diào)整為與空載勵磁電流相對應(yīng)的設(shè)定值。七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器（3）系統(tǒng)電壓跟蹤方式在一部分微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器中，還設(shè)有系統(tǒng)(母線)電壓跟蹤功能。在電壓調(diào)節(jié)方式下，若跟蹤選擇接點(diǎn)接通，進(jìn)入系統(tǒng)電壓跟蹤調(diào)節(jié)方式 在系統(tǒng)電壓跟蹤方式下，勵磁調(diào)節(jié)器自動將系統(tǒng)電壓作為勵磁調(diào)節(jié)器的電壓給定值，從而達(dá)到快速跟蹤系統(tǒng)電壓的功能。若選擇該功能，當(dāng)開機(jī)建壓后，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓自動上升到與系統(tǒng)電壓一致，從而可加快發(fā)電機(jī)快速與系統(tǒng)并列的速度。若選擇系統(tǒng)電壓跟蹤功能，當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列時，會自動使電壓給定值回到空載位置，避免勵磁繞組過負(fù)荷及空甩負(fù)荷后的

58、機(jī)端電壓偏高問題。同時，為再次與系統(tǒng)并列創(chuàng)造了電壓條件。 七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器（4）無功調(diào)節(jié)方式在無功調(diào)節(jié)方式下，以發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷為閉環(huán)。勵磁調(diào)節(jié)器自動維持發(fā)電機(jī)無功功率為給定值。 在此方式下，通過對發(fā)電機(jī)無功功率與給定的無功功率進(jìn)行比較。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的無功功率高于給定的無功功率時，裝置將減小電壓給定值，從而增大可控硅的觸發(fā)控制角以降低勵磁電壓（勵磁電流）；反之，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的無功功率低于給定的無功功率時，裝置將增大電壓給定值，從而減小可控硅的觸發(fā)控制角以增加勵磁電壓（勵磁電流），達(dá)到控制發(fā)電機(jī)輸出的無功功率為給定水平的目的。 七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器（5）功率因數(shù)調(diào)節(jié)方式在功率因數(shù)方式下，以發(fā)電

59、機(jī)功率因數(shù)為閉環(huán)。勵磁調(diào)節(jié)器自動維持發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)為給定值。 在此方式下，通過對發(fā)電機(jī)的實(shí)際功率因數(shù)與給定的功率因數(shù)進(jìn)行比較。當(dāng)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)高于給定的功率因數(shù)時，裝置將增大電壓給定值，從而減小可控硅的觸發(fā)控制角以增大勵磁電壓（勵磁電流）；反之，當(dāng)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)低于給定的功率因數(shù)時，裝置將減小電壓給定值，從而增大可控硅的觸發(fā)控制角以減小勵磁電壓（勵磁電流），達(dá)到控制發(fā)電機(jī)的實(shí)際功率因數(shù)為給定水平的目的。 七. 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器5. 限制保護(hù)功能由于微型計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算的邏輯判斷能力，在微機(jī)勵磁系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)完善的限制保護(hù)功能。一般來說，微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器中，可通過軟件實(shí)現(xiàn)如下功能：(1)發(fā)電機(jī)

60、端電壓為偏差的電壓調(diào)節(jié)方式（自動運(yùn)行方式）(2) 磁場電流為偏差的電流調(diào)節(jié)方式（手動運(yùn)行方式）(3)手動-自動方式的跟蹤平衡與無擾動切換程序(4) 無延時的最大磁場電流限制器，控制最大允許的短時頂值電流(5)具有反時限的最大磁場電流限制器，限制最大允許的連續(xù)磁場電流(6)無延時的最小磁場電流限制器，控制最小允許的磁場電流(7)有功和無功負(fù)荷補(bǔ)償(8)具有反時限的發(fā)電機(jī)定子電流（滯相或進(jìn)相）限制器(9)無時限的負(fù)荷角限制器（低勵磁限制器）(10)電壓/頻率限制器(11)功率因數(shù)調(diào)節(jié)器(12)以有功功率為輸入信號的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS） 第六章 并列運(yùn)行機(jī)組間的無功分配自動調(diào)節(jié)勵磁的目的主要是維