新聞主題	發(fā)電機(jī)數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器基本構(gòu)成

 

發(fā)電機(jī)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是為了提高電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，對(duì)同步發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)和大型同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的一種裝置。按其調(diào)節(jié)的原理可分為模擬式和數(shù)字式兩類。不論是模擬式AER還是數(shù)字式AER，基本功能是相同的，只是數(shù)字式AER有很大的靈活性，可實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)充模擬式AER難以實(shí)現(xiàn)的功能，充分發(fā)揮了數(shù)字式AER的優(yōu)越性。

 

1、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的組成

 

圖1示出了數(shù)字式AER基本功能性框圖，由調(diào)差環(huán)節(jié)、測(cè)量比較、PID調(diào)節(jié)、移相和脈沖放大、可控整流等基本部分組成，構(gòu)成以機(jī)端電壓為被調(diào)量的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)的主通道系統(tǒng)。此外，為保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全，還設(shè)有各種勵(lì)磁限制；為便于發(fā)電機(jī)運(yùn)行，裝置設(shè)有電壓給定值系統(tǒng)。除上述主通道調(diào)節(jié)外，還可切換為以勵(lì)磁電流（見(jiàn)圖1中虛線，通過(guò)TA2測(cè)量）為被調(diào)量的閉環(huán)控制運(yùn)行。由于采用自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，切換不會(huì)引起發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的擺動(dòng)。以勵(lì)磁電流為被調(diào)量的閉環(huán)控制運(yùn)行，也稱手動(dòng)運(yùn)行，通常應(yīng)用于發(fā)電機(jī)零起升壓以及自動(dòng)控制通道故障時(shí)。

 

在圖1的主通道自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)中，若由于某種原因使發(fā)電機(jī)電壓升高時(shí)，偏差電壓ΔU經(jīng)PID調(diào)節(jié)后得到控制量y，使移相觸發(fā)脈沖后移，控制角α增大，可控整流輸出電壓減小，減小了發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，機(jī)端電壓隨之下降。反之，發(fā)電機(jī)電壓下降時(shí)，控制量y使移相觸發(fā)脈沖前移，控制角α減小，可控整流輸出電壓增大，增大了發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，機(jī)端電壓隨之升高。因此，調(diào)節(jié)結(jié)果可使機(jī)端電壓在給定值水平。

 

圖1 發(fā)電機(jī)數(shù)字式AER基本功能性框圖

 

 

2、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的作用

 

在傳統(tǒng)的模擬式AER中，是用模擬電子電路來(lái)實(shí)現(xiàn)圖1所示功能的。圖2所示為電子式模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成框圖，它由基本控制和輔助控制兩部分組成。基本控制由調(diào)差、測(cè)量比較、綜合放大、移相觸發(fā)單元組成，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和無(wú)功分配等基本調(diào)節(jié)功能。各部分作用如下。

（1）調(diào)差單元：實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)不同的調(diào)差特性及調(diào)差系數(shù)。

（2）測(cè)量比較：輸入發(fā)電機(jī)電壓與給定值進(jìn)行比較得出偏差值。

（3）綜合放大單元：測(cè)量單元輸出的電壓差值一般較小，為提高靈敏性，并考慮運(yùn)行要求接入其他輔助的限制量及穩(wěn)定控制量，進(jìn)行綜合和放大。

（4）移相觸發(fā)單元：用綜合放大輸出作控制量，產(chǎn)生滯后于同步電壓α角的移相觸發(fā)脈沖，相應(yīng)改變整流電壓輸出的大小。

（5）可控整流單元：可控整流橋在α角的移相觸發(fā)脈沖（每隔60°一個(gè)雙脈沖）作用下，將交流勵(lì)磁電壓整流成可變大小的直流勵(lì)磁電壓。

而輔助控制是為了滿足發(fā)電機(jī)的不同運(yùn)行工況，改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善勵(lì)磁控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性而設(shè)置的單元，如勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器和勵(lì)磁限制器等。

 

圖2 發(fā)電機(jī)電子式模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成框圖

 

3、勵(lì)磁控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性

 

勵(lì)磁控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性是指在較小的或隨機(jī)的干擾下，勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)特性。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)加入勵(lì)磁調(diào)節(jié)器后，如參數(shù)配置不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。因此，在勵(lì)磁控制系統(tǒng)中通常用電壓速率負(fù)反饋環(huán)節(jié)來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，即將勵(lì)磁系統(tǒng)輸出的勵(lì)磁電壓微分后，再反饋到輸入端。這種并聯(lián)校正的微分反饋網(wǎng)絡(luò)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器。

 

4、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理

 

數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理與模擬式基本相同，它是一臺(tái)專用微型計(jì)算機(jī)勵(lì)磁控制的系統(tǒng)，其框圖如圖3所示。微型計(jì)算機(jī)的核心是主機(jī)，主機(jī)通過(guò)系統(tǒng)總線、接口電路與具體控制對(duì)象的過(guò)程通道連接，也就是采集發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息和輸出脈沖調(diào)節(jié)勵(lì)磁功率柜（晶閘管），實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁的綜合調(diào)節(jié)控制。

由于計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的運(yùn)算和邏輯判別能力，可以方便地實(shí)現(xiàn)各種控制策略，可以實(shí)現(xiàn)模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器較難實(shí)現(xiàn)的控制策略（例如各種優(yōu)化控制算法），且便于修改、靈活性強(qiáng)。數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在信息技術(shù)的推動(dòng)下獲得了很大的發(fā)展。

圖3其實(shí)也是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通用的框圖模式。其中主機(jī)（CPU）、系統(tǒng)總線和接口電路是一臺(tái)通用的微型計(jì)算機(jī)硬件；而數(shù)據(jù)采集輸入過(guò)程通道、脈沖輸出、控制輸出過(guò)程通道和人一機(jī)接口，是與控制對(duì)象具體有關(guān)的硬件電路。主機(jī)裝有系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等，就是一臺(tái)專用的微型計(jì)算機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，能夠用數(shù)值計(jì)算與判斷達(dá)到精確度高、響應(yīng)快的控制效果。

 

圖3 發(fā)電機(jī)數(shù)字式磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成框圖

 

為了便于和模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器類比，數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的組成也可分為主控制單元（主機(jī)）、信息采集單元、控制輸出（移相觸發(fā)）單元和人一機(jī)接口單元等四個(gè)部分，在圖3中分別用虛框1～4表示。

 

 

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