勵磁基本原理

勵磁系統(tǒng)原理第1部分勵磁系統(tǒng)的幾種主要類型勵磁系統(tǒng)的組成與分類自動電壓調(diào)節(jié)器AVR、ECR/FCR（勵磁調(diào)節(jié)器）勵磁電源（勵磁機、勵磁變壓器）整流器（AC/DC變換，SCR、二極管）滅磁與轉子過電壓保護

按勵磁電源分類：直流勵磁機勵磁系統(tǒng)交流勵磁機勵磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)按響應速度分類：慢速勵磁系統(tǒng)快速勵磁系統(tǒng)高起始勵磁系統(tǒng)直流勵磁機勵磁系統(tǒng)：70年代以前開關式勵磁調(diào)節(jié)器的優(yōu)點是：結構緊湊，體積小，且勵磁電源可靠，不受電力系統(tǒng)電壓波動的影響。另外，不存在可控整流橋的觸發(fā)同步問題，控制簡便，運行可靠性高。

交流勵磁機勵磁系統(tǒng)：80、90年代，直流勵磁機制造容量有限，大型機組采用。俗稱三機勵磁。無刷勵磁系統(tǒng)：三機勵磁的變形。用于勵磁電流大（6000A以上）的超大型機組，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。無刷勵磁系統(tǒng)徹底革除了滑環(huán)、電刷等轉動接觸元件，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)的滅磁裝置進行滅磁，轉子電流、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自并勵勵磁系統(tǒng)：自并勵靜止勵磁系統(tǒng)取代直流勵磁機和交流勵磁機勵磁系統(tǒng)是技術發(fā)展的必然。國內(nèi)所有的新建水電站和大部分的火電廠都使用自并勵勵磁系統(tǒng)。第2部分自并勵勵磁系統(tǒng)的基本構成

自并勵勵磁系統(tǒng)是當今主流勵磁系統(tǒng)。已在大、中型發(fā)電機組中普遍采用。其主要技術特點：接線簡單、結構緊湊；取消勵磁機，發(fā)電機組長度縮短，減小軸系振動，節(jié)約成本；典型的快速勵磁系統(tǒng)；調(diào)節(jié)性能優(yōu)越，通過附加PSS控制可以有效提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。2.1自并勵勵磁系統(tǒng)的主要組成部分2.2勵磁變壓器將高電壓隔離并轉換為適當?shù)牡碗妷?，供整流器使用。一般接線組別：Y/d-11。勵磁變的額定容量要滿足發(fā)電機1.1倍額定勵磁電流的要求。勵磁變的二次電壓的大小要滿足勵磁系統(tǒng)強勵的要求。勵磁變的絕緣等級：F級或H級。勵磁變的額定最大溫升：80K或100K。2.3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式，實現(xiàn)把交流電轉換為可控的直流電的主要任務，給發(fā)電機提供各種運行狀況下所需要的勵磁電流。晶閘管的伏安特性電力電子技術的發(fā)展：IGBT晶閘管的導通與關斷條件晶閘管的導通條件：以下兩條件須同時具備正向陽極狀態(tài)（陽極電位高于陰極電位）；控制極加上觸發(fā)電壓（或觸發(fā)脈沖）；晶閘管的關斷條件：以下任一條件即可關斷主回路斷開；晶閘管兩端處于反向電壓時（陽極電壓低于陰極電壓）流過晶閘管的電流下降到小于維持電流三相全控橋電路結構SCR循環(huán)導通順序：至少有2個可控硅開通。12－32－34－54－56－16－12……1個工頻周期完成1個換相導通循環(huán)。換相是嚴格按順序的。發(fā)電機轉子相當于大電感。三相全控橋帶電感負載下的二個主要工作狀態(tài)：整流狀態(tài)：交流變直流，能量供給，輸出電壓Ud>0。逆變狀態(tài)：直流變交流，能量反送，輸出電壓Ud<0。Ud=1.35U2cosa，a為整流橋觸發(fā)控制角I2＝0.816Id

Ud、Id－－直流輸出側電壓、電流；U2、I2－－交流輸入側線電壓、相電流；三相全控橋電路要點三相全控橋帶電感負載下的二個重要關系公式：

觸發(fā)控制角的理論范圍0~180°，超出此范圍外的觸發(fā)信號就會造成混亂。觸發(fā)控制角的角度控制是嚴格的，一般實用范圍：10～150°

0～90°：整流狀態(tài)；90～180°：逆變狀態(tài)。逆變狀態(tài)時為什么是負的？電流方向與原來一致，而電壓方向反，因此功率傳送方向會反轉，從整流態(tài)到逆變態(tài)，完成能量消耗。自并勵情況、發(fā)電機空載狀態(tài)下，可實現(xiàn)逆變滅磁。轉子電流通過發(fā)電機、勵磁變及轉子回路的電阻消耗。滅磁時間較長，10s左右。三相全控橋電路的典型波形α=00:

自然換相點，

二極管整流，

AC變DC

α=0～900:

整流狀態(tài)，

AC變DC

α=1500:

逆變狀態(tài)，

DC變AC因電感引起換弧角帶來的過電壓尖峰，逆變顛覆實際電路器件介紹：快熔、阻容、分流器、表記、均流、開關、脈沖變等可控硅流過電流，會在可控硅兩端產(chǎn)生電壓降（一般1～2V），造成可控硅發(fā)熱，溫度升高?？煽毓鑳?nèi)部的最大承受結溫（PN結）是125℃?？煽毓枭岱椒ǎ嚎煽毓鑹貉b散熱器，并啟動冷卻風機進行風冷散熱。三相全控橋的散熱可控硅過流保護：每可控硅串聯(lián)快速熔斷器?？煽毓钃Q相尖峰過電壓保護：可控硅兩端并聯(lián)R、C吸收電路，或采用集中式阻容保護。由于可控硅換相尖峰電壓產(chǎn)生于勵磁變的漏感，集中式阻容保護可以直接吸收，保護效果更好。三相全控橋的保護三相全控橋的集中式阻容保護電路：C1主要吸收2.4滅磁系統(tǒng)

滅磁，即是快速把轉子電感中儲存的大電流釋放掉，以保證發(fā)電機安全運行，保護機組和其它設備安全。轉子電感是大的儲能元件，電感中的電流是不能突變的。儲存能量為：

滅磁系統(tǒng)由滅磁開關、滅磁電阻及滅磁回路開通控制單元組成。滅磁，就是把轉子中儲存的能量轉移到滅磁電阻中，來消耗掉。滅磁系統(tǒng)的構成原理圖

發(fā)電機正常運行中，勵磁電壓比較小，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通過。當滅磁開關分斷后進行滅磁時，轉子電感兩端出現(xiàn)較大的反向電壓，同時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，轉子電流就可以快速轉移到滅磁電阻回路，通過滅磁電阻把電流轉換為熱量釋放。滅磁系統(tǒng)的基本工作原理

滅磁開關滅磁開關的基本作用：控制轉子繞組中勵磁電流的接通、分斷；滅磁開關分斷后，配合滅磁電阻完成滅磁的任務。耗能型滅磁開關——滅磁開關分斷勵磁回路后，利用開關斷口將滅磁能量形成的電弧引入滅磁開關的滅弧室內(nèi)燃燒，使電弧能量消耗完畢，實現(xiàn)滅磁。滅磁能量有限。很少采用。典型產(chǎn)品：國產(chǎn)DM2型。移能型滅磁開關——滅磁開關分斷勵磁回路后，將轉子電流轉移到滅磁電阻上消耗或吸收，開關本身基本不吸收滅磁能量。滅磁能量大，滅磁時間快，普遍采用。典型產(chǎn)品：國產(chǎn)DM4、DMX，進口ABB-E、UR、HPB型。滅磁過程中，移能成功的條件：滅磁開關要有足夠高的弧壓，才能順利實現(xiàn)移能。

UR、HPB型滅磁開關的弧壓，都在4000V以上。滅磁中的移能線性電阻，汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)經(jīng)常采用；滅磁時間較長。氧化鋅ZnO非線性電阻，國內(nèi)生產(chǎn)，應用普遍；滅磁時間短，較為理想。SiC非線性電阻，國外生產(chǎn)，經(jīng)常采用英國M&I公司的產(chǎn)品，超大型機組應用較多，比如：三峽、龍灘、拉西瓦等；滅磁時間適中。水輪發(fā)電機要求快速滅磁，普遍采用非線性電阻滅磁方案。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)電機的勵磁系統(tǒng)中普遍使用。滅磁電阻逆變滅磁：正常停機時采用。不需要分斷滅磁開關，控制可控硅整流橋處于逆變狀態(tài)，使轉子繞組中能量通過勵磁變反送到發(fā)電機端電源側及回路電阻中消耗，實現(xiàn)滅磁。在自并勵勵磁系統(tǒng)中，由于在逆變滅磁過程中，發(fā)電機端電壓也在不斷減小，吸收能量不斷減小，所以，逆變滅磁的時間比較長?？蛰d額定狀態(tài)下，逆變滅磁時間一般達到10s。滅磁系統(tǒng)滅磁：在發(fā)電機事故、過壓或系統(tǒng)故障情況下停機時，勵磁電流較大，希望能快速滅磁，消除故障、防止事故擴大化，采用分斷滅磁開關的方法將能量轉移到滅磁電阻中實現(xiàn)快速滅磁。滅磁系統(tǒng)滅磁的時間一般在5s以下。兩種滅磁方法2.5勵磁調(diào)節(jié)器

勵磁系統(tǒng)的控制核心，利用自動控制原理，自動控制可控硅整流橋的觸發(fā)角度、快速調(diào)節(jié)勵磁電流大小，實現(xiàn)勵磁系統(tǒng)的各種控制功能，使發(fā)電機組滿足各種發(fā)電工況的運行要求。典型的控制算法：閉環(huán)負反饋控制、超前－滯后補償算法或經(jīng)典PID算法，自動維持發(fā)電機電壓恒定、穩(wěn)定。

附加PSS控制功能，經(jīng)濟、有效地提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。

勵磁調(diào)節(jié)器構成第3部分勵磁調(diào)節(jié)器的主要功能現(xiàn)有的勵磁控制理論PIDPID+PSS線性最優(yōu)控制自適應最優(yōu)控制非線性控制魯棒PSS（NLPSS）自動方式，是勵磁調(diào)節(jié)控制的主要運行方式，由兩部分組成：自動電壓調(diào)節(jié)器，即AVR；及PSS附加控制。AVR為機端電壓負反饋閉環(huán)控制，用于自動維持機端電壓恒定、穩(wěn)定。為使勵磁系統(tǒng)有良好的靜、動態(tài)性能，AVR可采用兩級超前－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。它不降低勵磁系統(tǒng)AVR調(diào)節(jié)的增益，不影響勵磁控制系統(tǒng)的暫態(tài)性能。PSS已成為勵磁調(diào)節(jié)器的標配環(huán)節(jié)，在國內(nèi)外電力系統(tǒng)中都得到了廣泛應用。

AVR的數(shù)學控制模型PID控制Kavr關系到發(fā)電機端電壓的調(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，機端電壓的調(diào)節(jié)精度越高，越能維持機端電壓的恒定。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，并有良好的動態(tài)特性。通過勵磁標準中機端電壓階躍試驗的指標來驗證。勵磁標準中要求機端電壓的調(diào)節(jié)精度為0.5％。即，在AVR給定值Uref不變的情況下，發(fā)電機輸出從空載到滿載的過程中，機端電壓的變化不超過發(fā)電機額定電壓的0.5％。AVR數(shù)學模型中的放大倍數(shù)Kavr比例參數(shù)的作用和影響對穩(wěn)態(tài)特性的影響 加大比例控制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；對動態(tài)特性的影響 比例控制KP加大，會使系統(tǒng)的動作靈敏、響應速度快；KP偏大，振蕩次數(shù)變多，調(diào)節(jié)時間加長，當KP太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。若KP太小，又會使系統(tǒng)的響應緩慢。

積分參數(shù)的作用和影響對穩(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；對動態(tài)特性的影響 積分時間常數(shù)TI偏小，積分作用強，振蕩次數(shù)較多，TI太大，對系統(tǒng)性能的影響減小。當時間常數(shù)TI合適時，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偏差信號的變化趨勢有關，通過微分控制能夠預測偏差，產(chǎn)生超前的校正作用，可以較好地改善動態(tài)特性，如超調(diào)量減少，調(diào)節(jié)時間縮短，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TD偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較長。當TD偏小時，同樣超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間也都較大。只有TD取得合適，才能得到比較滿意的效果。PSS的數(shù)學控制模型：PSS2APSS數(shù)學模型說明PSS2A以轉速信號與電功率信號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，不影響PSS的阻尼效果。通過PSS實現(xiàn)的主要目標就是：獲得一個附加的電磁力矩，在電力系統(tǒng)低頻振蕩區(qū)（0.1～2.0Hz）內(nèi)使該力矩向量對應Δω軸在超前10o~滯后45o以內(nèi)，并使本機振蕩頻率下的力矩向量對應Δω軸在0o~滯后30o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)公司認可、具有資質(zhì)的第三方試驗單位（一般是各電網(wǎng)的電科院）進行現(xiàn)場試驗后給出。勵磁調(diào)節(jié)器的手動方式FCR，為勵磁電流負反饋閉環(huán)控制，用于維持勵磁電流恒定、穩(wěn)定。FCR，是勵磁調(diào)節(jié)控制的輔助運行方式。在發(fā)電機端PT回路出現(xiàn)故障、自動方式采集的機端電壓出現(xiàn)異常情況時，勵磁調(diào)節(jié)器自動切換為手動方式運行，防止勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)誤強勵。手動方式FCR控制手動方式FCR控制手動方式FCR控制手動方式主要用于試驗（如在設備的投運或維護過程中的發(fā)電機短路試驗），或者是作為在AVR故障時（如PT故障）的輔助/過渡控制方式。由于手動方式不利于發(fā)電機電壓的穩(wěn)定，所以不宜長期運行。為了避免在手動方式下發(fā)電機突然甩負荷引起機端過電壓，手動方式也應具有自動返回空載的功能。即在發(fā)電機斷路器跳閘的情況下，一個脈沖信號傳送給調(diào)節(jié)器，則立即把勵磁電流給定值置為空載勵磁電流值。

自動方式AVR控制的整體模型描述

勵磁調(diào)節(jié)器功能簡介無功補償（調(diào)差）強勵電流限制（快速限制）過勵限制（勵磁電流慢速、反時限）欠勵限制（P-Q）定子電流限制（過無功限制）伏赫限制（V/HZ、U/F）（過激磁）軟起勵功能PSS功能電制動功能PT斷線保護無功調(diào)差是勵磁調(diào)節(jié)器自動方式的附加控制之一，可以根據(jù)發(fā)電機無功的變化對機端電壓進行必要的微調(diào)。正調(diào)差：實現(xiàn)機端直接并列連接的發(fā)電機間無功的合理分配。當發(fā)電機無功輸出增加時，正調(diào)差使得發(fā)電機端電壓適當降低，防止并列運行的發(fā)電機間無功互搶。負調(diào)差：當發(fā)電機無功輸出增加時，負調(diào)差使得發(fā)電機端電壓適當提高，用于補償單機－單變方式下主變的壓降損失。從系統(tǒng)母線側看，單機－單變方式下的整體調(diào)差，應表現(xiàn)為正調(diào)差。無功調(diào)差控制正常情況下，發(fā)電機輸出的無功為正。當發(fā)電機端電壓低于系統(tǒng)電壓時，發(fā)電機從系統(tǒng)吸收無功或輸出負無功，這種情況稱為發(fā)電機進相運行。當電力系統(tǒng)夜間運行時，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)電機機組進相運行，來吸收系統(tǒng)多余的無功，維持系統(tǒng)電壓水平。過度的進相運行，將引起發(fā)電機失去靜態(tài)穩(wěn)定。欠勵限制環(huán)節(jié)限制發(fā)電機進相運行的無功在一定范圍，保持發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定。簡單的欠勵限制環(huán)節(jié)計算公式為：Qlimit＝KP－B。其中P為發(fā)電機有功，K、B為整定參數(shù)。Quegd＝Qlimit－Q。當發(fā)電機進相無功Q低于限制值Qlimit時，Quegd輸出正值，去提高發(fā)電機勵磁，限制Q進一步減小。Quegd正值時才有效。五點擬合欠勵限制欠勵限制條件欠勵限制有效條件為：發(fā)電機出口斷路器合且當前無功值小于0。當欠勵限制條件不滿足時，欠勵限制不起作用。欠勵限制動作時，調(diào)節(jié)器發(fā)“欠勵限制”報警信號，閉鎖減磁操作。

發(fā)電機V/f限制正常情況下，發(fā)電機端電壓處于額定水平，發(fā)電機頻率也在額定頻率，發(fā)電機及主變壓器的激磁回路不在飽和狀態(tài)。當發(fā)電機頻率降低時，如果仍要維持發(fā)電機端電壓在額定水平，勵磁電流和主變激磁電流就需要正比增加。當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)電機端電壓隨頻率的降低而成比例的減小，維持發(fā)電機及主變壓器的激磁回路不進入飽和狀態(tài)而損壞。V/f限制模型V/f限制輸出的計算公式及調(diào)節(jié)模型為：Ug為實測的發(fā)電機電壓；F(%)為實測的電壓頻率，以額定頻率50Hz為基準的百分數(shù)表示。Uglim即為可設定的V/f限制值。V/f限制的輸出VFuegd疊加于電壓給定值Uref，疊加方式是減即減磁作用，降低發(fā)電機電壓。強勵頂值限制與過勵反時限限制在自動方式下，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，發(fā)電機端電壓降低，勵磁系統(tǒng)自動進行強勵，勵磁電流輸出增大，超過額定勵磁電流。勵磁系統(tǒng)強勵輸出情況下，發(fā)電機轉子繞組處于過流狀態(tài)。為了防止強勵情況下發(fā)電機轉子由于過流而燒壞，需要進行強勵限制。分為強勵頂值限制和過勵反時限限制。發(fā)電機轉子的過流能力表現(xiàn)為反時限特性。強勵頂值限制，限制強勵情況下勵磁電流的最大輸出，是瞬時限制。過勵反時限限制，根據(jù)反時限特性，限制勵磁電流輸出，防止發(fā)電機轉子過流損壞。強勵及過勵反時限限制器說明強勵頂值限制值IFEL按勵磁標準要求，一般為額定勵磁電流的1.8~2.0倍。當過勵反時限限制器動作后，把勵磁電流按0.95倍過勵限制值0.95IOEL限制（IOEL為過勵限制值，指最大的長期允許勵磁電流，一般為額定勵磁電流的1.05~1.1倍）。直到勵磁電流降低到0.95IOEL以下且轉子內(nèi)部的過熱積累釋放完畢后再恢復正常強勵限制。過勵反時限特性計算方法計算原則：等效發(fā)熱反時限特性，由兩點確定限制曲線。遵從PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序的要求。定義：IFEL――強勵限制值Tq――最大強勵允許時間

IOEL――過勵限制值IL――實際勵磁電流值t――IL下的反時限時間。反時限時間t的計算公式：

t的最大值，為150s。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軟起勵功能PT斷線保護功能電制動功能調(diào)節(jié)器功能——軟起勵tUGIf起勵根據(jù)整定值爬升穩(wěn)定運行勵磁調(diào)節(jié)器軟起勵波形附加控制器恒無功控制恒功率因素控制無功釋放控制MUBQBUSQGENPFGENPFBUSQcontrolDischargeP.FcontrolBUS1)GeneratorS恒功率因素恒無功無功釋放整定點AVR整定值1)mainlyusedinindustrialplants勵磁調(diào)節(jié)器疊加的恒無功控制進入方式現(xiàn)地ＬＣＰ或ＳＰＡ操作遠方接點遠方串行通訊設定值現(xiàn)地ＬＣＰ或ＳＰＡ操作遠方接點遠方４～２０mA信號遠方串行通訊勵磁調(diào)節(jié)器恒無功控制有效條件有效條件恒Q功能投入、本通道運行、發(fā)電機出口斷路器合。如果定子電流限制器、強勵、過勵三者中任一個動作，則恒Q控制能減磁，但不能增磁。如果欠勵或者低勵磁電流動作，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置為指定值，也可以直接以當前無功值作為給定值。當有增減磁操作時，恒Q控制給定值自動更新為當前無功值，即PQ控制投入時，增減磁操作直接操作無功給定值。恒Q功能自動退出條件：手動運行、解列或者恒PF投入。控制精度為：±1%疊加的恒功率因數(shù)控制進入方式現(xiàn)地ＬＣＰ或ＳＰＡ操作遠方接點遠方串行通訊設定值現(xiàn)地ＬＣＰ或ＳＰＡ操作遠方接點遠方４～２０mA信號遠方串行通訊勵磁調(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、本通道運行、發(fā)電機出口斷路器合。如果定子電流限制器、強勵、過勵三者中任一個動作，則PPF控制能減磁，但不能增磁。如果欠勵或者低勵磁電流動作，則恒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置為指定值，也可以直接以當前功率因數(shù)作為給定值。當有增減磁操作時，恒PF控制給定值自動更新為當前無功值。恒PF功能自動退出條件：手動運行、解列或者恒Q投入。

PT信號丟失監(jiān)測每一通道都有PT信號丟失監(jiān)測輔助電源機端電源機端電壓勵磁電流勵磁電壓并網(wǎng)前機端供電輔助電源供電啟動中觀察機端電壓是否隨勵磁電流而變化通過比較機端電壓和勵磁電壓決定通過比較機端電壓電流突變時是否互動決定機端電流勵磁調(diào)節(jié)器轉子溫度的測量Rf=f(Uf,Uf,Lrotor,Ubrush)UfIf=0oC0-235oCRotoractual轉子電阻Rf勵磁調(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，只能做為試驗手段使用。在勵磁電源它勵方式下，恒控制角模式可方便地用于發(fā)電機短路試驗、發(fā)電機空載特性試驗。只能通過調(diào)試軟件操作進入恒控制角模式。對調(diào)節(jié)器來說，進入恒控制角模式的條件及常規(guī)順序為：（1）

勵磁電流為0；（2）

通過調(diào)試軟件選擇進入“恒控制角模式”的命令；（3）

通過調(diào)試軟件選擇“強制開機”的命令。進入恒控制角模式后，調(diào)節(jié)器先進行初始化，使控制信號輸出為最大。之后，可通過調(diào)試軟件設置控制角，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)順序為：（1）

先把勵磁電流降為0；（2）

通過調(diào)試軟件選擇“退出強制開機”的命令；通過調(diào)試軟件選擇進入“正常模式”的命令，即退出恒控制角模式，進入發(fā)電模式。

通道跟蹤通道間的跟蹤是由調(diào)節(jié)器軟件實現(xiàn)的，備用通道跟蹤運行通道，跟蹤的依據(jù)是兩通道的調(diào)節(jié)輸出（控制信號）相等。不同于通道內(nèi)的跟蹤，這種跟蹤關系是可通過人機界面人工投退。自動跟蹤功能保證了從運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切換（如PT斷相）或人工切換。無論系統(tǒng)是采用雙通道配置還是三通道配置，備用通道總是跟蹤運行通道。

系統(tǒng)電壓跟蹤

為了方便發(fā)電機組并網(wǎng)運行，勵磁調(diào)節(jié)器還應改增設系統(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、本通道運行、系統(tǒng)電壓大于80%、發(fā)電機出口斷路器分且定子電流小于10%。定子電流限制（正無功限制）

定子電流限制采用直線計算公式：曲線見圖3-9。Q為實測無功值，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)電機出口斷路器合且當前無功值大于0。當定子電流限制條件不滿足時，限制不起作用。定子電流限制動作時，調(diào)節(jié)器發(fā)“A（B）套定子電流限制動作”報警信號，閉鎖增磁操作。

過勵保護功能

在轉子短路等故障情況下，勵磁電流會突然增大，此時勵磁系統(tǒng)需要設置過勵保護。一般情況下過勵保護整定值在2.5-3.5倍的額定勵磁電流。一旦過勵保護動作，要驅動保護完成跳閘。容錯控制檢測容錯 包括模擬量檢測容錯和開關量檢測容錯等，如對PT斷線的檢測、對PT相序和CT相序的檢測，增、減磁接點防粘連，油開關信號容錯，開停機信號容錯等。控制容錯

包括過勵限制動作限制增磁，欠勵限制動作限制減磁，防止空載誤強勵，過勵/欠勵優(yōu)先權判斷，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、過勵限制、強勵限制、定子電流限制都沒有動作；減磁允許條件：欠勵限制、低勵磁電流都沒有動作；防粘功能：增磁、減磁分別具備4秒的防粘功能，如果某一個命令持續(xù)時間超過4秒，則動作無效，直到動作復歸后，下次動作才會有效。如果增磁、減磁都處于正常狀態(tài)，則二者同時動作時，操作無效。第4部分國產(chǎn)勵磁系統(tǒng)的簡介

EXC9000型勵磁系統(tǒng)概述

EXC9000型全數(shù)字式靜態(tài)勵磁系統(tǒng)是廣州擎天實業(yè)有限公司開發(fā)的第四代微機勵磁系統(tǒng)。其主要特點是功能軟件化、系統(tǒng)數(shù)字化。該系統(tǒng)的數(shù)字化不僅體現(xiàn)在調(diào)節(jié)器，也體現(xiàn)在功率柜和滅磁柜。勵磁系統(tǒng)的各個部分均能實現(xiàn)智能檢測、智能顯示、智能控制、信息智能傳輸和智能測試，極大地提高了裝置的可靠性和工藝水平。該勵磁系統(tǒng)于2005年獲得廣東省科技進步二等獎。自2003年研制成功推向市場以來，已有國內(nèi)外上百家電廠數(shù)百臺機組應用了本系統(tǒng)。主要特點全數(shù)字化的系統(tǒng)；CAN總線實現(xiàn)內(nèi)部互聯(lián)；調(diào)節(jié)器采用多CPU模式；AVR+PSS2A調(diào)節(jié)模式；交流采樣技術；低殘壓快速起勵；動態(tài)均流技術；多語言人機界面；完善的通訊功能；功能強大的調(diào)試軟件。調(diào)節(jié)柜兩個微機通道一個模擬通道四塊電路板人機界面同步變壓器電源系統(tǒng)調(diào)節(jié)器原理框圖調(diào)節(jié)器通道配置A通道B通道C通道電路板件ANB(模擬量板)DIB(開關量板)LOU(單片機系統(tǒng)板)IIU(智能I/O板)微機通道多CPU模式；主CPU調(diào)節(jié)\邏輯控制；DSP交流采樣；單片機脈沖控制；單片機故障檢測；單片機CAN通訊控制。COMPACTPCI工控機A通道B通道COMPACTPCI工控機CPU板I/O板DSP板模擬通道模擬通道以勵磁電流作為反饋量，其給定由一塊單片機控制一個12位精度的串行數(shù)模轉換器得以實現(xiàn)。用線性集成的PID調(diào)節(jié)電路進行調(diào)節(jié)，輸出控制信號給觸發(fā)板進行移相觸發(fā)。彩色液晶觸摸屏型號：V606eC20廠商：HAKKO尺寸：5.7’’色彩：STN，16色分辨率：320×240人機界面（主畫面）人機界面（鏈接畫面）人機界面（運行設置）彩色液晶顯示器

控制設置彩色液晶顯示器

故障記錄畫面NR-PSS2006年3月,與清華大學盧強教授、東北電網(wǎng)公司、白山發(fā)電廠合作研制‘魯棒非線線最優(yōu)勵磁控制器’。11月，完成了在白山電廠300MW機組上的試驗。2007年7月，通過中國電機工程學會組織的鑒定，認為項目研究水平達到國際領先水平。組態(tài)編程技術

使用圖形語言自由定義I/O輸出，是本項目取得的重大技術進步。不同客戶或不同機組對I/O輸出要求通常是五花八門的，I/O輸出定義最終要通過修改程序來實現(xiàn)。修改程序有多種方法，如修改匯編或高級語言的源代碼，然后通過編譯后送到目標系統(tǒng)運行。另一種方法是依賴操作系統(tǒng)，通過修改梯形圖或組態(tài)軟件方式。這兩種方法讓客戶直接使用都是不合適的，因為都要求操作者對本系統(tǒng)及編程很熟悉。本項目的一個創(chuàng)新點是開發(fā)了一種工具，我們稱之為圖形語言，在本工具的支持下，畫出邏輯原理圖，就會自動生成I/O輸出定義文件，使用者無需掌握計算機編程知識。組態(tài)編程技術功能強大的調(diào)試軟件

EXC9000勵磁系統(tǒng)配置了功能強大、完善的調(diào)試軟件，可以很方便地完成輔助調(diào)試、參數(shù)整定及在線修改、故障監(jiān)測、錄波、機組試驗等功能。

軟件具備完善的示波器功能?？梢酝瑫r顯示11路模擬信號，每一路信號可以獨立進行開關操