勵磁培訓教材20117

1、 勵 磁 培 訓 教 材 目 錄第一章 勵磁系統(tǒng)概述第二章 勵磁系統(tǒng)分類、原理與配置第三章 微機勵磁調(diào)節(jié)器第四章 可控硅整流裝置第五章 滅 磁第六章 勵磁故障、事故處理第七章 本站勵磁介紹機圖紙講解第八章 現(xiàn)場設(shè)備講解第一章 勵磁控制系統(tǒng)概述一、勵磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)1、 維持發(fā)電機或其他控制點(例如發(fā)電廠高壓側(cè)母線)的電壓在給定水平維持電壓水平是勵磁控制系統(tǒng)的最主要的任務(wù)，有以下3個主要原因:第一，保證電力系統(tǒng)運行設(shè)備的安全。電力系統(tǒng)中的運行設(shè)備都有其額定運行電壓和最高運行電壓。保持發(fā)電機端電壓在容許水平上，是保證發(fā)電機及電力系統(tǒng)設(shè)備安全運行的基本條件之一，這就要求發(fā)電機勵磁系統(tǒng)不但能夠在靜

2、態(tài)下，而且能在大擾動后的穩(wěn)態(tài)下保證發(fā)電機電壓在給定的容許水平上。發(fā)電機運行規(guī)程規(guī)定，大型同步發(fā)電機運行電壓不得高于額定值的110。第二，保證發(fā)電機運行的經(jīng)濟性。發(fā)電機在額定值附近運行是最經(jīng)濟的。如果發(fā)電機電壓下降,則輸出相同的功率所需的定子電流將增加,從而使損耗增加。規(guī)程規(guī)定大型發(fā)電機運行電壓不得低于額定值的90；當發(fā)電機電壓低于95時，發(fā)電機應(yīng)限負荷運行。其他電力設(shè)備也有此問題。第三，提高維持發(fā)電機電壓能力的要求和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求在許多方面是一致的。勵磁控制系統(tǒng)對靜態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的改善，都有顯著的作用，而且是最為簡單、經(jīng)濟而有效的措施。2、 控制并聯(lián)運行機組無功功率合理分配

3、并聯(lián)運行機組無功功率合理分配與發(fā)電機端電壓的調(diào)差率有關(guān)。發(fā)電機端電壓的調(diào)差率有三種調(diào)差特性：無調(diào)差、負調(diào)差和正調(diào)差。解釋概念：正調(diào)差是調(diào)節(jié)機組間的無功分配，負調(diào)差是補償變壓器的電壓降。所謂正調(diào)差就是勵磁系統(tǒng)當發(fā)電機無功增加時，讓勵磁裝置檢測到的機端電壓“升高”，即相當于UG'=UG+KT*Q，從而使勵磁輸出減小，從而無功輸出減小些。反之則增大。其作用是防止發(fā)電機出口直接并聯(lián)的機組出現(xiàn)搶無功。（類似與電壓源的直接并聯(lián)需要串聯(lián)電阻）。 負調(diào)差與正調(diào)差符號相反，即在無功增大時，引入的無功反饋使勵磁在增大些，以補償變壓器的電壓降（或則說變壓器的無功損耗，變壓器是有阻抗的），以使我們調(diào)節(jié)的電壓（

4、無功）盡可能對應(yīng)電網(wǎng)（主變高壓側(cè)）的值。采用合適的正調(diào)差值，可保證多臺并聯(lián)運行的發(fā)電機組之間的無功功率合理分配。兩臺或多臺有差調(diào)節(jié)的發(fā)電機并聯(lián)運行時,按調(diào)差率大小分配無功功率。調(diào)差率小的分配的無功多,調(diào)差率大的分配到的無功少。如果發(fā)電機變壓器單元在高壓側(cè)并聯(lián),因為變壓器有較大的電抗,如果采用無差特性,經(jīng)變壓器到高壓側(cè)后,該單元就成了有差調(diào)節(jié)了。若變壓器電抗較大,為使高壓母線電壓穩(wěn)定,就要使高壓母線上的調(diào)差率不至太大,這時發(fā)電機可采用負調(diào)差特性,其作用是部分補償無功電流在主變壓器上形成的電壓降落,這也稱為負荷補償。調(diào)差特性由自動電壓調(diào)節(jié)器中附加的調(diào)差環(huán)節(jié)整定。與大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的機組,調(diào)差率Ku在土(

5、3%10%)之間調(diào)整。3、提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性解釋三個概念：（1).靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后不發(fā)生非周期性失步,自動恢復到起始運行狀態(tài)。 (2).暫態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)在某種運行方式下突然受到大的擾動后,經(jīng)過一個機電暫態(tài)過程達到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)或回到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。 (3).動態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到干擾后不發(fā)生振幅不斷增大的振蕩而失步。主要有:電力系統(tǒng)的低頻振蕩、機電耦合的次同步振蕩、同步電機的自激等。1）勵磁控制系統(tǒng)對靜態(tài)穩(wěn)定的影響: 能夠提高同步發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定能力，同步電機的靜態(tài)穩(wěn)定能力提高后，相應(yīng)系統(tǒng)傳輸功率的能力也得到提高。2）勵磁控制系統(tǒng)對暫態(tài)穩(wěn)定的影響：通過加快故障切除時間和提

6、高強行勵磁電壓倍數(shù)來提高暫態(tài)穩(wěn)定性。3）勵磁控制系統(tǒng)對動態(tài)穩(wěn)定的影響:通過勵磁系統(tǒng)中的措施提高機電振蕩的阻尼，從而改善系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定。二、勵磁系統(tǒng)的基本要求1、正常運行時能隨機端電壓的變化而自動改變勵磁電流維持電壓值在給定水平，要求勵磁系統(tǒng)有足夠的勵磁容量和調(diào)節(jié)容量。2、并列運行時發(fā)電機勵磁應(yīng)能穩(wěn)定分配機組間的無功負荷。3、電力系統(tǒng)發(fā)生事故，電壓降低時勵磁系統(tǒng)應(yīng)有很快的響應(yīng)速度和足夠大的頂值勵磁電壓，以實現(xiàn)強行勵磁作用。4、勵磁裝置應(yīng)簡單可靠，動作要迅速，調(diào)節(jié)過程要穩(wěn)定。調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)無死區(qū)，以保證在人工穩(wěn)定區(qū)運行。第二章 勵磁系統(tǒng)分類、原理與配置§2-1 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的分類 同步發(fā)電機

7、的勵磁系統(tǒng)種類很多， 按同步電機勵磁電源的提供方式不同，同步電機勵磁系統(tǒng)可以分為 直流勵磁機勵磁系統(tǒng)，交流勵磁機勵磁系統(tǒng)和靜止勵磁系統(tǒng)。（1）他勵交流勵磁機1、交流勵磁機勵磁系統(tǒng) （2）自勵交流勵磁機 （3）無刷勵磁 勵磁系統(tǒng) 2、直流勵磁機勵磁系統(tǒng) （1）他勵直流勵磁機（2）自勵直流勵磁機 （1）自并勵 3、靜止勵磁系統(tǒng) （2）直流側(cè)電壓疊加的自復勵（3）交流側(cè)電壓疊加的自復勵4、諧波勵磁系統(tǒng)1、交流勵磁機系統(tǒng)當前，交流勵磁系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機組比較主要的勵磁方式。交流勵磁機系統(tǒng)根據(jù)勵磁機的勵磁方式不同，可分為它勵和自勵交流勵磁機系統(tǒng)。 交流勵磁機系統(tǒng)的具體接線方式很多，下面給出幾種典型的接線方

8、式。 1）它勵交流勵磁機系統(tǒng)（三機它勵勵磁系統(tǒng)）它勵交流勵磁機系統(tǒng)原理如圖3-1所示。圖3-1 交流勵磁機系統(tǒng)接線原理一（三機它勵）交流主勵磁機（ACL）和交流副勵磁機（ACFL）都與發(fā)電機同軸。副勵磁機是自勵式的，其磁場繞組由副勵磁機機端電壓經(jīng)整流后供電。也有用永磁發(fā)電機作副勵磁機的，亦稱三機它勵勵磁系統(tǒng)。2）自勵交流勵磁機系統(tǒng)自勵交流勵磁機系統(tǒng)沒有副勵磁機。交流勵磁機的勵磁電源是從該機的出口電壓直接獲得。其原理見圖3-2。勵磁系統(tǒng)沒有副勵磁機，交流勵磁機的勵磁電源由發(fā)電機出口電壓經(jīng)勵磁變壓器后獲得，自動勵磁調(diào)節(jié)器控制可控硅磚觸發(fā)角，以調(diào)節(jié)交流勵磁機勵磁電流，交流勵磁機輸出電壓經(jīng)硅二極管整流

9、后接至發(fā)電機轉(zhuǎn)子，亦稱為兩機一變勵磁系統(tǒng)，其原理圖見圖3-4。圖3-2交流勵磁機系統(tǒng)接線原理二圖3-3交流勵磁機系統(tǒng)接線原理三（兩機它勵）圖3-4交流勵磁機系統(tǒng)接線原理圖（兩機一變）3） 無刷勵磁系統(tǒng)上述交流勵磁機系統(tǒng)，勵磁機的電樞與整流裝置都是靜止的。雖然由硅整流元件或可控硅代替了機械式換向器，但是靜止的勵磁系統(tǒng)需要通過滑環(huán)與發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路相連?；h(huán)是一種轉(zhuǎn)動的接觸部件，仍然是勵磁系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。隨著巨型發(fā)電機組的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)子電流大大增加，可能產(chǎn)生個別滑環(huán)過熱和冒火的現(xiàn)象。為了解決大容量機組勵磁系統(tǒng)中大電流滑環(huán)的制造和維護問題，提高勵磁系統(tǒng)的可靠性，出現(xiàn)了一種無刷勵磁方式。這種勵磁方式整個系統(tǒng)

10、沒有任何轉(zhuǎn)動接觸元件。其原理圖見圖3-5。圖3-5無刷勵磁系統(tǒng)接線原理無刷勵磁系統(tǒng)中，主勵磁機（ACL）電樞是旋轉(zhuǎn)的，它發(fā)出的三相交流電經(jīng)旋轉(zhuǎn)的二極管整流橋整流后直接送發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路。由于主勵磁機電樞及其硅整流器與主發(fā)電機轉(zhuǎn)子都在同一根軸上旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)及電刷等轉(zhuǎn)動接觸元件。無刷勵磁系統(tǒng)中的副勵磁機（PMG）是一個永磁式中頻發(fā)電機，它與發(fā)電機同軸旋轉(zhuǎn)。主勵磁機的磁場繞組是靜止的，即它是一個磁極靜止、電樞旋轉(zhuǎn)的交流發(fā)電機。無刷勵磁系統(tǒng)徹底革除了滑環(huán)、電刷等轉(zhuǎn)動接觸元件，提高了運行可靠性和減少了機組維護工作量。但旋轉(zhuǎn)半導體無刷勵磁方式對硅元件的可靠性要求高，不能采用傳統(tǒng)的滅磁裝置

11、進行滅磁，轉(zhuǎn)子電流、電壓及溫度不便直接測量等。這些都是需要研究解決的問題。2、直流勵磁機系統(tǒng)用專門的直流發(fā)電機向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路提供勵磁電流的系統(tǒng)稱為直流勵磁機系統(tǒng)。其中的直流發(fā)電機被稱為直流勵磁機。直流勵磁機一般與發(fā)電機同軸。直流勵磁機系統(tǒng)又分為自勵與它勵兩種方式。1) 自勵直流勵磁機系統(tǒng)自勵直流勵磁系統(tǒng)原理圖如圖3-10所示 圖3-10直流勵磁機系統(tǒng)接線原理一發(fā)電機（F）的轉(zhuǎn)子繞組由專門的自勵式直流勵磁機（L）供電，Rc為勵磁機磁場調(diào)節(jié)電阻，該勵磁系統(tǒng)可以用手動調(diào)節(jié)Rc的大小，改變勵磁機的磁場電流，達到手動調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流的目的；也可以由自動勵磁調(diào)節(jié)器改變勵磁機磁場電流，達到自動調(diào)節(jié)發(fā)

12、電機端電壓的目的。2) 它勵直流勵磁機系統(tǒng)帶副勵磁機的直流勵磁機系統(tǒng)稱為它勵直流勵磁機系統(tǒng)。其原理如圖3-11所示。通常副勵磁機和主勵磁機都與發(fā)電機同軸。圖3-11 直流勵磁機系統(tǒng)接線原理二顯然，它勵直流勵磁機系統(tǒng)比自勵直流勵磁機系統(tǒng)多了一臺副勵磁機（FL）。主勵磁機有2個勵磁繞組。LQ為主勵磁繞組，LLQ為附加勵磁繞組，用作AVR的輸入。這里它勵與自勵的區(qū)別是對勵磁機的勵磁方式而言的。它勵直流勵磁機方式多用于水輪發(fā)電機。3、 靜止勵磁系統(tǒng)靜止勵磁系統(tǒng)取消了勵磁機，采用變壓器作為交流勵磁電源，勵磁變壓器接在發(fā)電機出口或廠用母線上。因勵磁電源系取自發(fā)電機自身或是發(fā)電機所在的電力系統(tǒng)，故這種勵磁方

13、式稱為自勵整流器勵磁系統(tǒng)，簡稱自勵系統(tǒng)。與電機式勵磁方式相比，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)電機定子電流回路串聯(lián)的勵磁變壓器（或串聯(lián)變壓器），二者結(jié)合起來，則構(gòu)成所謂自復勵方式。結(jié)合的方案有下列四種：(a) 直流側(cè)并聯(lián)自復勵方式：(b) 直流側(cè)串聯(lián)自復勵方式；(c) 交流側(cè)并聯(lián)自復勵方式；(d) 交流側(cè)串聯(lián)自復勵方式；1) 自并勵方式這是自勵系統(tǒng)中接線最簡單的勵磁方式。其典型原理圖如圖3-6所示。只用一臺接在機端的勵磁變壓器

14、ZB作為勵磁電源，通過可控硅整流裝置KZ直接控制發(fā)電機的勵磁。這種勵磁方式又稱為簡單自勵系統(tǒng)，目前國內(nèi)比較普遍地稱為自并勵（自并激）方式。圖3-6自并激勵磁系統(tǒng)接線原理自并激方式的優(yōu)點是：設(shè)備和接線比較簡單：由于無轉(zhuǎn)動部分，具有較高的可靠性；造價低；勵磁變壓器放置自由，縮短了機組長度；勵磁調(diào)節(jié)速度快。但對采用這種勵磁方式，人們普遍有兩點顧慮；第一，發(fā)電機近端短路時能否滿足強勵要求，機組是否失磁；第二，由于短路電流的迅速衰減，帶時限的繼電保護可能會拒絕動作。國內(nèi)外的分析和試驗表明，這些問題在技術(shù)上是可以解決的。自并勵方式愈來愈普遍地得到采用。國外某些公司甚至把這種方式列為大型機組的定型勵磁方式。

15、我國近年來在大型發(fā)電機上廣泛采用自并勵方式。2) 直流側(cè)電壓疊加的自復激方式在自并勵的基礎(chǔ)上加一臺與發(fā)電機定子回路串聯(lián)的勵磁變壓器，后者另供給一套硅整流裝置，二者在直流側(cè)疊加，則構(gòu)成直流側(cè)疊加的自勵方式。疊加方式分為電流疊加（直流側(cè)并聯(lián)）和電壓疊加（直流側(cè)串聯(lián)）兩種。圖3-7為直流側(cè)并聯(lián)自復勵方式原理圖。發(fā)電機F的轉(zhuǎn)子勵磁電流由硅整流橋GZ與可控硅整流橋KZ并聯(lián)供給。硅整流橋由勵磁變壓器GLH供電，可控硅橋由勵磁變壓器ZB供電。ZB并接于機端，GLH串接于發(fā)電機出口側(cè)或中性點側(cè)。發(fā)電機空載時由可控硅橋單獨供給勵磁電流，發(fā)電機負載時，由可控硅橋與硅整流橋共同供給勵磁電流。其中硅整流橋的輸出電流與

16、發(fā)電機定子電流成正比，可控硅橋的輸出電壓受勵磁調(diào)節(jié)器的控制，起電壓校正作用。圖3-7直流側(cè)并聯(lián)的自復激勵磁系統(tǒng)這種直流側(cè)并聯(lián)的自復激方式，在我國一些中、小型汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機上采用較早，有一定的運行經(jīng)驗，但未得到推廣。因為在系統(tǒng)中短路時，復勵部分與自并勵部分協(xié)調(diào)配合較差，此外，勵磁變流器副方尖峰過電壓問題也比較嚴重。圖3-8交流側(cè)并聯(lián)的自復激勵磁系統(tǒng)圖3-9交流側(cè)串聯(lián)的自復激勵磁系統(tǒng)3) 交流側(cè)電壓疊加的自復勵方式勵磁變壓器的輸出與勵磁變流器的輸出，先疊加再經(jīng)過整流供給發(fā)電機勵磁，則構(gòu)成交流側(cè)疊加的自復勵方式，如圖3-9，注意這時勵磁變流器原邊電流要轉(zhuǎn)換成副邊電壓信號，變流器鐵芯必須加有空

17、氣隙，這將大大增加變流器的體積。圖3-8為交流側(cè)并聯(lián)的自復勵方式。勵磁變壓器ZB串聯(lián)一個電抗器X之后與勵磁變流器GLH并聯(lián)，經(jīng)硅整流橋GZ整流后，供給發(fā)電機的勵磁。圖3-9為交流側(cè)串聯(lián)的自復勵方式，勵磁變壓器ZB的副方電壓與勵磁變壓器GLH的副方電壓相聯(lián)（相量相加），然后加在可控硅整流橋KZ上，經(jīng)整流后供給發(fā)電機的勵磁。當發(fā)電機負載情況變化時，例如電流增大或功率數(shù)降低，則加到可控硅整流橋上的陽極電壓增大，故這各種勵磁方式具有相復勵作用。交流側(cè)疊加的自復勵方式，由于反應(yīng)發(fā)電機的電壓、電流及功率因數(shù)，故又稱為相補償自復勵方式。4、諧波勵磁系統(tǒng)除了上述幾種勵磁方式外，還有一種介于自勵與它勵二者之間的

18、所謂諧波勵磁系統(tǒng)。在主發(fā)電機定子槽中嵌有單獨的附加諧波繞組。利用發(fā)電機合成磁場中的諧波分量，通常是利用三次諧波分量，在附加繞組中感應(yīng)出的諧波電勢，作為勵磁裝置的電源，經(jīng)半導體整流后供給發(fā)電機本身的勵磁。諧波勵磁方式有一個重要的有益的特性，即諧波繞組電勢隨發(fā)電機負載變動而改變。當發(fā)電機負載增加或功率因數(shù)降低時，諧波繞組電勢隨之增高；反之，當發(fā)電機負載減小或功率因數(shù)增高時，諧波繞組電勢隨之降低。因此，這種諧波勵磁系統(tǒng)具有自調(diào)節(jié)特性，與發(fā)電機具有復勵的作用相似。當電力系統(tǒng)中發(fā)生短路時，諧波繞組電勢增大，對發(fā)電機進行強勵。這種勵磁方式的特點是，簡單、可靠、快速。國內(nèi)一些制造單位曾分別在2.5萬KW及以

19、下的小容量機組上進行研究試驗。有些問題，例如不同的發(fā)電機三次諧波繞組及發(fā)電機參數(shù)應(yīng)如何合理選擇等，還待進一步研究。諧波勵磁方式，在我國一些小容量發(fā)電機上已經(jīng)采用。另外，勵磁系統(tǒng)方式還包括P棒勵磁等其他方式。§2-2 主要勵磁系統(tǒng)配置1、自并激勵磁系統(tǒng)的基本配置自并激靜止勵磁系統(tǒng)主要由勵磁變壓器、可控硅整流橋、自動勵磁調(diào)節(jié)器及起勵裝置、轉(zhuǎn)子過電壓保護與滅磁裝置等組成。1) 勵磁變壓器勵磁變壓器為勵磁系統(tǒng)提供勵磁能源。對于自并激勵磁系統(tǒng)的勵磁變壓器，通常不設(shè)自動開關(guān)。高壓側(cè)可加裝高壓熔斷器，也可不加。勵磁變壓器可設(shè)置過電流保護、溫度保護。容量較大的油浸勵磁變壓器還設(shè)置瓦斯保護。大多小容量

20、勵磁變壓器一般自己不設(shè)保護。變壓器高壓側(cè)接線必須包括在發(fā)電機的差動保護范圍之內(nèi)。早期的勵磁變壓器一般都采用油浸式變壓器。近年來，隨著干式變壓器制造技術(shù)的進步及考慮防火、維護等因素的影響，一般采用干式變壓器。對于大容量的勵磁變壓器，往往采用三個單相干式變壓器組合而成。勵磁變壓器的聯(lián)接組別，通常采用Y/組別，Y/Y12組別通常不用。與普通配電變壓器一樣，勵磁變壓器的短路壓降為4%8%。2) 可控硅整流橋自并激勵磁系統(tǒng)中的大功率整流裝置均采用三相橋式接法。這種接法的優(yōu)點是半導體元件承受的電壓低，勵磁變壓器的利用率高。三相橋式電路可采用半控或全控橋方式。這兩者增強勵磁的能力相同，但在減磁時，半控橋只能

21、把勵磁電壓控制到零，而全控橋在逆變運行時可產(chǎn)生負的勵磁電壓，把勵磁電流急速下降到零，把能量反饋到電網(wǎng)。在自并激勵磁系統(tǒng)中多采用全控橋。可控硅整流橋采用相控方式。對三相全控橋，對于電感負載，當控制角在0o90o之間時，為整流狀態(tài)（產(chǎn)生正向電壓與正向電流）。當控制角在90o165o之間時，為逆流狀態(tài)（產(chǎn)生負向電壓與正向電流）。因此當發(fā)電機負載發(fā)生變化時，通過改變可控硅的控制角來調(diào)整勵磁電流的大小，以保證發(fā)電機的機端電壓恒定。對于大型勵磁系統(tǒng)，為保證足夠的勵磁電流，多采用數(shù)個整流橋并聯(lián)。整流橋并聯(lián)支路數(shù)的選取原則為：（N+1）個橋。N為保證發(fā)電機正常勵磁的整流橋個數(shù)。即當一個整流橋因故障退出時，不影

22、響勵磁系統(tǒng)的正常勵磁能力。3) 勵磁控制裝置控制裝置包括自動電壓調(diào)節(jié)器和起勵控制回路。對于大型機組的自并激勵磁系統(tǒng)中的自動電壓調(diào)節(jié)器，多采用基于微處理器的微機型數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器。勵磁調(diào)節(jié)器測量發(fā)電機機端電壓，并與給定值進行比較，當機端電壓高于給定值時，增大可控硅的控制角，減小勵磁電流，使發(fā)電機機端電壓回到設(shè)定值。當機端電壓低于給定值時，減小可控硅的控制角，增大勵磁電流，維持發(fā)電機機端電壓為設(shè)定值。4) 滅磁及轉(zhuǎn)子過電壓保護對于采用線性電阻或采用滅弧柵方式滅磁時，須設(shè)單獨的轉(zhuǎn)子過電壓保護裝置。而采用非線性電阻滅磁時，可以同時兼顧轉(zhuǎn)子的過電壓保護。因此，非線性電阻滅磁方式在大型發(fā)電機組，特別是水輪發(fā)

23、電機組中得到了大量應(yīng)用。國內(nèi)使用較多的為高能氧化鋅閥片；而國外使用較多的為碳化硅電阻。第三章 微機勵磁調(diào)節(jié)器§3-1 概述自60年代以來，模擬式勵磁調(diào)節(jié)器在應(yīng)用中一直占主導地位，其功能也基本上滿足了大型同步發(fā)電機對勵磁控制的要求。但是，隨著同步發(fā)電機單機容量的不斷增大，遠距離輸電線路不斷增多，使得電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題日益嚴重。同時，因為工業(yè)生產(chǎn)對拖動系統(tǒng)的要求愈來愈高，交流調(diào)速（同步及異步電動機）的應(yīng)用日益廣泛，就同步電動機來說，其調(diào)速控制（包括勵磁控制）尤為復雜。為了保證同步發(fā)電機和同步電動機的可靠運行，對勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求更加嚴格。如要求運行高度可靠、具有優(yōu)良的技術(shù)和經(jīng)濟性能指標、能

24、完成某些專門的控制功能等。用模擬式勵磁調(diào)節(jié)器很難完成這些任務(wù)。眾所周知，模擬式勵磁調(diào)節(jié)器的所有功能均通過各種印刷電路板來完成，要求的功能愈多，用的印刷電路板就愈多，所使用的元器件、焊點和接插件數(shù)量大大增加，線路復雜，可靠性降低，維護困難。為此，需設(shè)置多種專用功能組件以滿足不同控制要求。上述情況一直延續(xù)到80年代中期，由于數(shù)字化微處理機技術(shù)的飛速發(fā)展，使得采用模擬技術(shù)的傳統(tǒng)勵磁調(diào)節(jié)器逐步開始向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變。由于微處理機技術(shù)在所有工業(yè)范圍內(nèi)均獲得了廣泛的應(yīng)用，使得過去有許多硬件實現(xiàn)的多種功能可以集成在一個芯片上，這種基于(1)運算速度和功能方面均有了極大的提高與改進。(2)除了必要的硬件外，所有

25、功能均通過軟件來完成，要增加新的功能，只要相應(yīng)增加有關(guān)的子程序，而硬件不作任何修改。(3)大大節(jié)省元器件，而功能也可按需要來取舍，十分靈活方便。(4)某些在模擬式勵磁調(diào)節(jié)器難以實現(xiàn)或無法實現(xiàn)的功能，在微機勵磁調(diào)節(jié)器上就容易實現(xiàn)。比如按發(fā)電機運行情況自動改變調(diào)節(jié)器的某些參數(shù)，以達到優(yōu)化運行，最后微機勵磁也采用新的現(xiàn)代控制理論，如最佳控制和自適應(yīng)控制成果提供了極大的可能性。與此同時，各國的電子制造商對已經(jīng)開放的標準總線（如VME總線、多用總線，STD總線和PCI總線等）的規(guī)定達成了協(xié)議，形成了領(lǐng)域內(nèi)的國際標準，這就進一步促進了電子制造商有可能開發(fā)出集多種元件（如存儲器、定時器、串并聯(lián)及以太網(wǎng)端口和

26、現(xiàn)場總線管理等）于一體的高集成度的微處理卡及符合國際標準的各種輸入輸出接口。此外，在軟件領(lǐng)域內(nèi)也有很大的改進。由于專業(yè)化的軟件公司的支持及投入，創(chuàng)造了強有力的開發(fā)環(huán)境，此環(huán)境包括調(diào)試程序、分析儀、輸入輸出接口、圖形以及數(shù)據(jù)庫等，從而使程序的開發(fā)更加容易和不完全依賴于硬件HW?；谏鲜霰尘?，工程上越來越傾向于應(yīng)用數(shù)字電子技術(shù)來實現(xiàn)對現(xiàn)代勵磁系統(tǒng)的控制與保護功能。應(yīng)強調(diào)的是，這些數(shù)字的勵磁系統(tǒng)或自動勵磁調(diào)節(jié)器并非只是模擬裝置的數(shù)字變型，而且提供了更加完善的復雜的控制功能。此外，在勵磁系統(tǒng)中應(yīng)用數(shù)字控制也并非是今日的設(shè)想，對此可以追溯到70年代末期的一些專題論述。近年來，由于數(shù)字技術(shù)的普遍推廣應(yīng)用和

27、數(shù)字控制技術(shù)的飛躍發(fā)展，使得實現(xiàn)數(shù)字控制勵磁系統(tǒng)在技術(shù)上已成為可能。此外，優(yōu)異的性能價格比和高度可靠性，也為數(shù)字控制勵磁系統(tǒng)奠定了有利的基礎(chǔ)。§3-2 勵磁調(diào)節(jié)器的性能要使勵磁調(diào)節(jié)器在系統(tǒng)中能起到作用，對調(diào)節(jié)器的性能有以下幾點要求：） 有符合系統(tǒng)要求的強勵能力和一定的勵磁電壓上升速度（電壓響應(yīng)比）。需要對同步電機進行強勵時，要求調(diào)節(jié)器能以最快的速度提供最大的勵磁電流（或頂值電壓）。衡量調(diào)節(jié)器強勵性能有兩個因素：一是，強行勵磁倍數(shù)；二是，勵磁電壓上升速度或電壓響應(yīng)比。） 具有較高的調(diào)節(jié)穩(wěn)定性在調(diào)節(jié)勵磁的過程中，調(diào)節(jié)器本身不應(yīng)產(chǎn)生自激磁作用和不衰減的振蕩。調(diào)節(jié)器本身的不穩(wěn)定，便會破壞電力

28、系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。） 應(yīng)具有較快的反應(yīng)速度，以利于提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定。當系統(tǒng)遭受小干擾時電壓波動時，調(diào)節(jié)器應(yīng)以最快速度恢復系統(tǒng)電壓至原有水平，以提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定能力?，F(xiàn)代半導體勵磁調(diào)節(jié)器的響應(yīng)速度比老式勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器要快很多倍。） 應(yīng)能根據(jù)運行要求對主機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。） 用于同步調(diào)相機（或同步電動機）的勵磁，尚要求其輸出無功有較大的調(diào)節(jié)范圍，并能滿足起動時的相應(yīng)要求。6 )失靈區(qū)最小、靈敏度較高的性能。7 )結(jié)構(gòu)簡單可靠、運行操作、維修方便以及通用性強、價格低等。§3-3 勵磁調(diào)節(jié)器的分類在30年代以前的同步發(fā)電機采用的機電型勵磁調(diào)節(jié)器，40年代發(fā)展成電子離子

29、型勵磁調(diào)節(jié)器，到50年代初，主要元件采用磁性材料構(gòu)成的電磁型勵磁調(diào)節(jié)器。由于具有較好的靜、動態(tài)特性、高可靠性和壽命長等優(yōu)點，至今在中小容量發(fā)電機組中都還在應(yīng)用。六十年代以來，由于半導體和電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，特別是大功率晶閘管和集成電路的廣泛應(yīng)用，半導體勵磁調(diào)節(jié)器自然成為現(xiàn)代勵磁系統(tǒng)的發(fā)展主流。八十年代計算機的應(yīng)用以微機控制為主的勵磁調(diào)節(jié)器已從實驗室逐漸向工業(yè)應(yīng)用發(fā)展。勵磁調(diào)節(jié)器的種類很多，根據(jù)勵磁控制方式的不同分為(1)單變量輸入及輸出的比例控制方式、(2)線性多變量輸入及輸出的多變量反饋控制方式以及伴隨控制理論發(fā)展起來的(3)非線性多變量控制方式等幾種。§3-4 勵磁調(diào)節(jié)器的工作原

30、理目前，國內(nèi)外普遍采用的是PID+PSS控制方式的微處理機勵磁調(diào)節(jié)器。下面以某公司的SAVR2000型微機勵磁調(diào)節(jié)器為例說明其工作原理。圖4-4為SAVR2000在自并激勵磁系統(tǒng)中的典型應(yīng)用。發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的主要任務(wù)是(1)控制機端電壓穩(wěn)定，(2)根據(jù)各電氣量進行限制和保護處理，(3)對自身進行不斷的自檢和自診斷，發(fā)現(xiàn)異常和故障，及時報警并切換到備用通道。為此，發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器需完成的工作如下：模擬量采集、閉環(huán)調(diào)節(jié)、脈沖輸出、限制和保護、邏輯判斷、給定值設(shè)定、雙機通訊、自檢和自診斷、人機界面。1、模擬量采集：采集發(fā)電機機端交流電壓Ua、Ub、Uc,定子交流電流Ia、Ib、Ic，轉(zhuǎn)子電流等模擬

31、量，計算出發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機定子電流、發(fā)電機有功功率、無功功率、發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流。具體如下：調(diào)節(jié)裝置通過模擬信號板(ANA)將高電壓（100V）、大電流（5A）信號進行隔離并調(diào)制為±5V等級電壓信號，然后傳輸?shù)街鳈C板(CPU)上的A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(DIG)。2、閉環(huán)調(diào)節(jié)：勵磁控制的目標是：被控制量=對應(yīng)的給定量，軟件的計算模塊根據(jù)控制調(diào)節(jié)方式，從而選擇被調(diào)節(jié)器測量值與給定值的偏差進行PID計算，最終獲得整流橋的觸發(fā)角度。3、脈沖輸出：將PID計算得到的控制角度數(shù)據(jù)，送至脈沖形成環(huán)節(jié)，以同步電壓UT為參考，產(chǎn)生對應(yīng)觸發(fā)角度的觸發(fā)脈沖(SW)，經(jīng)脈沖輸出回路輸出至

32、可控硅整流裝置。4、限制和保護：調(diào)節(jié)裝置將采樣及計算得到的機組參數(shù)值，與調(diào)節(jié)裝置預先整定的限制保護值相比較，分析發(fā)電機組的工況，限制發(fā)電機組運行在正常安全的范圍內(nèi)，保證發(fā)電機組安全可靠運行。5、邏輯判斷：在正常運行時，邏輯控制軟件模塊不斷地根據(jù)現(xiàn)場輸入的操作信號進行邏輯判斷，判別：是否進入勵磁運行；是否進行逆變滅磁；是空載工況運行還是負載工況運行6、給定值設(shè)定：正常運行時，軟件不斷地檢測增磁、減磁控制信號，并根據(jù)增磁、減磁的控制命令修改給定值。7、雙機通訊：備用通道自動跟蹤主通道的電壓給定值和觸發(fā)角。正常運行中，一個自動通道為主通道，另一自動通道為從通道，只有主通道觸發(fā)脈沖輸出去控制可控硅整流

33、裝置。為保證兩通道切換時發(fā)電機電氣量無擾動，從通道需要自動跟蹤主通道的控制信息，即主通道通過雙機通訊(COM)將本通道控制信息輸送出，從通道通過雙機通訊讀入主通道來的控制信息，從而保證兩通道在任何情況下控制輸出一致。8、自檢和自診斷：調(diào)節(jié)裝置在運行中，對電源、硬件、軟件進行自動不間斷檢測，并能自動對異?；蚬收线M行判斷和處理，以防止勵磁系統(tǒng)的異常和事故的發(fā)生。9、人機界面：SAVR-2000發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)置了中文人機界面實現(xiàn)人機對話，該人機對話界面提供數(shù)據(jù)讀取、故障判斷、維護指導、整定參數(shù)修改、試驗操作、自動或手動錄波等功能。§3-5 勵磁調(diào)節(jié)器的硬件組成調(diào)節(jié)器的核心硬件包括：模擬

34、信號的數(shù)字化采樣回路、CPU的控制運算和邏輯判斷回路以及數(shù)字式的移相觸發(fā)回路。還有一些輔助的電源回路等。1、數(shù)字采樣與信號變換為了實現(xiàn)對發(fā)電機勵磁的調(diào)節(jié)、控制與限制功能，在勵磁調(diào)節(jié)器中須取得與機組狀態(tài)變量有關(guān)的運行參數(shù)作為反饋量，并依此進行運算。對這些反饋量的處理有兩種方式，即模擬量采樣和交流采樣。對于模擬量采樣，一般采用模擬量變送器作為測量元件，模擬量變送器的輸出量為與輸入量成比例的直流電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換接口電路，供計算機采樣。由于這種方法容易實現(xiàn)，測量精度也可保證，因而早期的微機勵磁多采用這種方式。變送器把交流量轉(zhuǎn)換成直流量時，為了保證足夠的精度，一般需要濾波電路；從提高勵磁調(diào)節(jié)器的響應(yīng)速

35、度方面考慮，應(yīng)盡量減少變送器的濾波時間常數(shù)。有關(guān)標準規(guī)定此時間常數(shù)不得大于50ms。采用高頻有源濾波器可以方便地實現(xiàn)這一要求，時間常數(shù)僅為710ms。模擬量變送器的不足之處在于電路硬件復雜，調(diào)整和維護量較多。與模擬量采樣對應(yīng)的是交流采樣，通過交流接口將發(fā)電機電壓、電流互感器的二次電壓和電流信號轉(zhuǎn)換成與原信號在數(shù)量上成正比，但幅值較低的交流電壓，供計算機進行采樣處理，并經(jīng)運算求出相關(guān)的發(fā)電機電壓、電流以及有功和無功功率。交流采樣技術(shù)是微機勵磁的關(guān)鍵技術(shù)和勵磁裝置數(shù)字化深度的標志之一。交流接口分別為電壓接口和電流接口兩種，兩者均為前置模擬通道，由信號幅度變換裝置、隔離屏蔽、模擬式低通濾波等部分組成

36、。該接口電路將100V的大電壓信號和5A的大電流信號進行隔離降壓，轉(zhuǎn)換成mA級的弱電流信號。然后mA級的電流信號經(jīng)過運算放大器和阻容濾波后調(diào)制為電壓信號；最后傳輸至主機板進行A/D采樣。在設(shè)計交流采樣回路時，由于存在低通濾波環(huán)節(jié)，使得輸入及輸出電壓信號之間存在著相位移，影響到對有功、無功的測量精度。為此，要求交流電壓接口與交流電流接口具有相同的相位移，并輔以軟件相位補償措施。另外，A/D轉(zhuǎn)換按多路開關(guān)順序切換采集時，會影響波形之間的相位和有功、無功計算，因此，在A/D轉(zhuǎn)換前設(shè)置采樣保持器，在采樣前瞬間將關(guān)聯(lián)量同時保持。2、控制運算控制運算部分是微機勵磁調(diào)節(jié)器的核心。在微型計算機硬件支持下，由應(yīng)

37、用軟件實現(xiàn)下列運算：1）數(shù)據(jù)采集，定時采樣及運算。對測量數(shù)據(jù)正確性進行檢查，標度變換，選擇顯示等。2）調(diào)節(jié)算法。按所用的調(diào)節(jié)規(guī)律進行計算。如PID調(diào)節(jié)規(guī)律微分計算。3）控制輸出。將調(diào)節(jié)算法的計算結(jié)果進行轉(zhuǎn)換并限幅輸出，通過移相觸發(fā)環(huán)節(jié)對晶閘管進行控制： 脈沖形成、 頻率測量、脈沖回讀及計數(shù)、手/自動切換。 4）其它處理。輸入整定值，修改參數(shù)，改變運行方式，故障報警，實現(xiàn)其它功能等。3、移相觸發(fā)在線性移相回路中，所謂線性系指晶閘管整流器的控制角與控制電壓成線性比例關(guān)系，此時控制電壓并不與整流電壓成線性比例關(guān)系，在余弦移相線路中，由于控制角由控制電壓與余弦電壓曲線的交點所決定，故控制電壓與整流電壓

38、成線性比例關(guān)系。在數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器中，移相觸發(fā)回路的控制電壓是以數(shù)字形成表示的信號。由軟件完成觸發(fā)，觸發(fā)時刻可以用角度或時間來表示。數(shù)字移相按硬件類型可分為計數(shù)器比較器法和計數(shù)器直接法兩種形式。數(shù)字移相如按控制電壓的表達方法可分為線性移相和余弦移相兩種方式。數(shù)字式移相電路的特征有集成度高，移相角度對稱，各相間觸發(fā)脈沖角度和寬度分散性小，精確及可靠性高。§3-6 勵磁調(diào)節(jié)器的軟件系統(tǒng)勵磁調(diào)節(jié)器的軟件一般分為監(jiān)控程序和人機界面兩部分。人機界面主要用于修改參數(shù)、做實驗等。1、監(jiān)控程序為后臺執(zhí)行，用于控制整個勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。主要包括兩部分：1) 主程序: (a) 系統(tǒng)初始化 (b)開機條件判

39、別及開機前設(shè)置 (c) 開中斷 (d)故障檢測設(shè)置 (e)終端顯示和微機命令接口2) 控制調(diào)節(jié)程序: (a) 電壓的調(diào)節(jié)計算 電壓的調(diào)節(jié)計算主要有采樣、調(diào)差計算和PID計算三部分組成， (b) 限制流程: 發(fā)電機工作時，為保證安全運行和不輕易跳閘，備有許多限制功能。勵磁調(diào)節(jié)器中應(yīng)設(shè)有發(fā)電機空載下最大磁通V/F限制、反時限強勵頂值限制、以及滯相無功延時限制、進相無功瞬時限制等。限制判別程序就是判斷發(fā)電機是否進入了這些限制狀態(tài)。由于這些限制特性往往是非線性的，必須根據(jù)反映這些特性的非線性曲線來判別。、 欠勵瞬時限制在發(fā)電機進相運行，輸出一定的有功功率P下，為保持靜態(tài)穩(wěn)定運行，必須防止勵磁電流降低到

40、穩(wěn)定運行所要求的數(shù)值下。即發(fā)電機輸出的進相無功必須限制一定范圍內(nèi)。、 過勵延時限制在發(fā)電機輸出一定的有功功率P時，其允許輸出的最大滯相無功，受到允許的額定勵磁電流和允許的額定定子電流兩方面的限制。特別是當發(fā)電機高于額定功率因數(shù)運行時，輸出的最大滯相無功Q受允許的額定定子電流的限制。、 強勵反時限限制強勵限制是為了防止發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組長期過負載而采取的限制勵磁的措施，從轉(zhuǎn)子勵磁繞組發(fā)熱考慮，當強勵時，其容許的強勵時間t是隨發(fā)電機的勵磁電流的增大而減小。 、 V/f限制V/f限制是為防止發(fā)電機及其出口變壓器出現(xiàn)磁飽和。當發(fā)電機頻率為47.5Hz時，則限制電壓給定值不大于UFG1，若頻率進一步下降

41、，則曲線AB限制電壓給定值；當頻率小于45Hz時，則逆變滅磁。、 空載過電壓保護功能發(fā)電機空載運行時，為防止發(fā)電機發(fā)生過電壓，危及定子及相連設(shè)備的絕緣，所以當發(fā)電機電壓升至機端過電壓保護整定值（通常為130UFN）時，瞬時輸出逆度角進行逆變滅磁，將發(fā)電機電壓降至0，防止發(fā)電機定子過電壓。、 PT斷線保護功能當發(fā)生PT斷線時，以斷線的PT作為調(diào)節(jié)信號的通道自動切換到電流閉環(huán)運行，防止誤強勵發(fā)生，另一通道將本通道設(shè)置為工作通道，將PT斷線通道設(shè)置為備用通道。自動閉鎖PT斷線通道輸出。、 最大勵磁電流瞬時限制及保護當由于晶閘管整流橋直流側(cè)故障，比如發(fā)電機轉(zhuǎn)子滑環(huán)短路等，勵磁電流突然增加超過強勵電流時

42、，為了保護整流晶閘管元件及快熔等，瞬時地限制可控硅整流裝置輸出電流，使勵磁電流在機組允許的最大值范圍。、 可控硅整流柜快速熔斷器熔斷、停風、部分柜切除時的勵磁電流限制當可控硅整流柜內(nèi)晶閘管元件損壞或快熔熔斷、風機停運等故障發(fā)生時，調(diào)節(jié)器采集到這些故障信號，并根據(jù)整流裝置系統(tǒng)設(shè)計要求進行輸出電流限制或閉鎖系統(tǒng)強勵功能。(c) 自檢自診斷發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)對電源、硬件、軟件有足夠的自檢功能，并能自動對這些故障進行判斷、指示和處理（切換等）。、 電源電壓過低、過高、或消失的檢測、 電源掉電保護：硬件電路監(jiān)視電源消失，自動切換至備用通道。、 電源越限保護：軟件檢測電源值，在電源值發(fā)生較大變化超出所設(shè)定

43、的上下限值，但還沒有影響設(shè)備運行前，輸出故障信號，切換至備用通道。、 PT斷線的檢測調(diào)節(jié)裝置采集發(fā)電機端電壓兩路，一路來自勵磁專用電壓互感器，一路來自測量儀表用電壓互感器，當勵磁專用電壓互感器高壓側(cè)熔絲斷時，調(diào)節(jié)器通過比較兩路采樣值得大小，即可判斷出PT斷線故障。、 可控硅同步電壓信號及發(fā)電機機端電壓相序的檢測CPU從同步電路取到同步向量SYN，通過軟件檢測其相序及信號電平是否正常，如發(fā)現(xiàn)斷相或相序錯時，記錄故障并自動切換到備用通道。、 可控硅脈沖丟失的檢測調(diào)節(jié)裝置脈沖檢測回路讀回脈沖，并與輸出脈沖相比較，檢查脈沖是否有丟失或是否有異常。觸發(fā)脈沖由CPU進行周期性檢查，如發(fā)現(xiàn)有異常，勵磁調(diào)節(jié)器

44、從工作通道自動地切換到備用通道，并發(fā)出報警信號。、 控制角的檢測CPU將觸發(fā)控制角度值送給脈沖形成環(huán)節(jié)，然后再從智能脈沖形成回路寄存器中回讀發(fā)出的脈沖控制角度值，并和計算機發(fā)出角度比較，如發(fā)現(xiàn)不一致，則推動通道切換。、 雙機通訊故障的檢測調(diào)節(jié)裝置兩個通道間采用同步串行通訊方式，在通訊信息和數(shù)據(jù)中加入校驗碼，如果備用通道收到的信息和數(shù)據(jù)中的校驗碼和預先設(shè)置的不一致，則備用通道報通訊故障信號。、 硬件和軟件看門狗（watch Dog） 硬件WatchDog功能：用硬件電路監(jiān)視軟件的運行。當被監(jiān)視軟件不再運行時，硬件電路計數(shù)溢出，從而輸出故障信號，并自動切換至備用通道。 軟件WatchDog功能：用

45、軟件計數(shù)器監(jiān)視軟件的運行。當被監(jiān)視軟件不再運行時，軟件計數(shù)器計數(shù)溢出，從而輸出故障信號，并自動切換至備用通道。（d） 容錯控制發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)可自動識別調(diào)節(jié)裝置模擬量測量的錯誤，切換調(diào)節(jié)器控制模式并報警，避免由此引發(fā)的振蕩或其它災難性后果。、 機端電壓容錯：機端電壓容錯措施：設(shè)置雙路PT，每路PT均輸入三相信號，調(diào)節(jié)器對每相信號獨立采樣，獲得6個電壓采樣值（直接冗余信息），利用這些信息，可對電壓進行容錯處理，獲取正確的電壓采樣值，并分析識別出：PT正常、PT斷線、PT三相不平衡、發(fā)電機母線或系統(tǒng)高壓側(cè)短路等故障。、 定子電流測量容錯定子電流設(shè)置三個CT測量回路，正常工況下，三只CT的電流是平

46、衡的，根據(jù)所測得的三相電流值，做容錯分析和處理，保證定子電流測量的可靠性。、 轉(zhuǎn)子電流測量容錯轉(zhuǎn)子電流的測量是通過設(shè)置在勵磁變壓器副邊的三只CT及其測量回路，正常工況下，調(diào)節(jié)器對每相信號獨立采樣，獲得三相電流。正常時三相電流是平衡的。根據(jù)三相電流的比較，容錯處理傳感器信息的不平衡性，從而避免強勵誤判斷造成機組失磁。、 發(fā)電機頻率測量容錯調(diào)節(jié)器自動檢測發(fā)電機PT三相電壓的頻率信息和勵磁同步三相電壓的頻率信息，正常工況下，PT三相電壓的頻率和同步三相電壓的頻率都是平衡的。對三相電壓之間頻率采用直接冗錯處理，對PT頻率和同步頻率之間采用間接冗錯處理，從而最大限度保證頻率測量的正確性。、 有功功率及無

47、功功率測量容錯發(fā)電機有功功率和無功功率均采用三相獨立采樣，正常工況下，發(fā)電機三相有功之間、三相無功之間保持平衡。通過對三相有功功率和無功功率的冗錯處理和分析，可準確判斷出單相有功功率和無功功率出現(xiàn)不平衡的故障，從而保證發(fā)電機有功功率和無功功率測量的準確性。、 開機令及停機令容錯調(diào)節(jié)器應(yīng)可自動識別控制命令的錯誤，保證調(diào)節(jié)器不發(fā)生誤動。利用發(fā)電機運行時開機令和停機令總是互相閉鎖的特點，對開機令和停機令進行容錯控制。、 增、減磁信號容錯采用軟件數(shù)字整定和比較方法，防止電壓峰值2000V以下寬度小于特定值的干擾信號，采用數(shù)字濾波手段，防止增減磁節(jié)點粘連，避免失磁或誤過勵。、 主斷路器信號容錯主斷路器信

48、號容錯，主斷路器信號直接關(guān)乎發(fā)電機組的運行工況，主斷路器斷開，發(fā)電機處于空載狀況；主斷路器合上，發(fā)電機處于負載工況。利用發(fā)電機負載時定子電流必然存在的事實，將定子電流和主斷路器信號進行容錯控制，及時正確判斷發(fā)電機工況，作出正確控制。同時還可以及時發(fā)現(xiàn)主斷路器誤傳信號，通知機組維修人員處理，避免事故發(fā)生。（e） 錄波和記憶功能 第四章 可控硅整流裝置附講內(nèi)容：二極管的工作原理 晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于p-n結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當外界有正向

49、電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結(jié)空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。二極管的導電特性二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦?。在電路中，電流只能從二極管的正極（P）流入，負極流出（N）。下面通過簡單的實驗說明二極管的正向特性和反向特性。1、正向特性在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負極接在低電位端，

50、二極管就會導通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當加在二極管兩端的正向電壓很小時，二極管仍然不能導通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）以后，二極管才能直正導通。導通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V），稱為二極管的“正向壓降”。2、反向特性在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當二極管兩端的反向電壓增

51、大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。二極管的應(yīng)用1、整流二極管利用二極管單向?qū)щ娦裕梢园逊较蚪惶孀兓慕涣麟娮儞Q成單一方向的脈動直流電。2、開關(guān)元件二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態(tài)，相當于一只接通的開關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管的開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。3、限幅元件二極管正向?qū)ê?，它的正向壓降基本保持不變（硅管?.7V，鍺管為0.3V）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號幅度限制在一定范圍內(nèi)。4、繼流二極管在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負載中起繼流作用。三

52、極管的工作原理 三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當基極電壓UB有一個微小的變化時，基極電流IB也會隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會有一個很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)（=IC/IB, 表示變化量。），三極管的放大倍數(shù)一般在幾十到幾百倍。 三極管在放大信號時，首先要進入導通狀態(tài)，即要先建立

53、合適的靜態(tài)工作點，也叫 建立偏置 ，否則會放大失真。 在三極管的集電極與電源之間接一個電阻，可將電流放大轉(zhuǎn)換成電壓放大：當基極電壓UB升高時，IB變大，IC也變大，IC 在集電極電阻RC的壓降也越大，所以三極管集電極電壓UC會降低，且UB越高，UC就越低，UC=UB。僅供參考，請參考有關(guān)書籍。§4-1概述可控硅整流裝置是現(xiàn)代勵磁系統(tǒng)中較為重要的一個環(huán)節(jié)，雖然其原理并不深奧，但其在勵磁系統(tǒng)的故障中所占的比例并不小，對電廠運行維護顯得特別重要，弄清其工作原理和常見故障現(xiàn)象，對于提高維護水平，提高勵磁系統(tǒng)的投入率具有重要意義。§4-2 整流電路的原理利用電力半導體器件可以進行電能

54、的變換，其中整流電路可將交流電轉(zhuǎn)變成直流電供給直流負載，逆變電路又可將直流電轉(zhuǎn)換成交流電供給交流負載。某些可控硅裝置即可工作于整流狀態(tài)，也可工作于逆變狀態(tài)，可稱作變流或換流裝置。同步發(fā)電機的半導體勵磁是半導體變流技術(shù)在電力工業(yè)方面的一項重要應(yīng)用。將從發(fā)電機端或交流勵磁機端獲得的交流電壓變換為直流電壓，供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組或勵磁機磁場繞組的勵磁需要，這是同步發(fā)電機半導體勵磁系統(tǒng)中整流電路的主要任務(wù)。對于接在發(fā)電機轉(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)之外，在需要迅速減磁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，進行逆變滅磁。此外，在勵磁調(diào)節(jié)器的

55、測量單元中使用的多相（三相、六相或十二相）整流電路，則主要是將測量到的交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號。由于三相整流電路同步發(fā)電機半導體勵磁中應(yīng)用得最普遍，故本節(jié)主要介紹三相半波全控和三相全波全控及三相全波半控的整流電路。1、帶電阻負載的三相半波全控整流電路三相半波全控整流電路，如圖5-4（a）所示。它換流不一定在自然換流點（d、e、f、g等處），而要決定于控制脈沖的相位。因為可控硅管在承受正向電壓的同時還須在觸發(fā)脈沖ug的觸發(fā)下才能導通。如圖5-4（b）在自然換流點d后延遲角的t1時刻，a相的可控硅管SCR1,因控制極受到脈沖ug1的觸發(fā)而導通，這時a點電位最高，SCR1導通后K點電位則與a點接近，高

56、于b、c點的電位，SCR2與SCR3因承受反向電壓而關(guān)斷。過e點后，b點電位高于a點，SCR2開始承受正向電壓，但尚未加觸發(fā)脈沖，故SCR2暫不導通，而SCR1在正向電壓（u20）作用下繼續(xù)導通。直到e點之后延遲角的t2時刻，b相的SCR2被加上觸發(fā)脈沖ug2后才導通。這時K點電位接近b點，b點電位又比a點、c點都高，故SCR1在反向電壓作用下被迫關(guān)斷。流過負載的電流才從SCR1換流到SCR2。同理，在wt3時刻，給c相的SCR3觸發(fā)脈沖后，SCR3導通，SCR2關(guān)斷。下一周期只要依次對應(yīng)地加上觸發(fā)脈沖，則三相的可控硅管將輪流導電。這樣在負載上得到的直流輸出電壓ud的波形如圖5-4（d）所示。

57、 圖5-4 三相半波全控整流 圖5-5 計算Ud值的圖形(a)電路圖；(b)交流側(cè)電壓波形；(c)觸發(fā)脈沖； (a)0/6(b)/65/6(d)直流側(cè)電壓波形對于三相半波全控整流，只要改變控制角的大小（即改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻），在負載上便可得到不同的輸出波形，因而得到大小不同的平均直流輸出電壓，達到可控整流的目的。三相半波全控整流電路輸出電壓ud的波形，當30°時是連續(xù)的，30°時是斷續(xù)的。故計算輸出電壓平均值時，須分別用不同的函數(shù)表達式。參看圖5-5的波形，當0°30°時，表達式為當30°150°時，表達式為： 即 (5-2)可控