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

 

發(fā)電機的自動勵磁調(diào)節(jié)器是為了提高電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，對同步發(fā)電機、同步調(diào)相機和大型同步電動機的勵磁進行自動調(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，可實現(xiàn)和擴充模擬式AER難以實現(xiàn)的功能，充分發(fā)揮了數(shù)字式AER的優(yōu)越性。

 

1、勵磁調(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)成以機端電壓為被調(diào)量的自動勵磁調(diào)節(jié)的主通道系統(tǒng)。此外，為保證發(fā)電機運行的安全，還設(shè)有各種勵磁限制；為便于發(fā)電機運行，裝置設(shè)有電壓給定值系統(tǒng)。除上述主通道調(diào)節(jié)外，還可切換為以勵磁電流（見圖1中虛線，通過TA2測量）為被調(diào)量的閉環(huán)控制運行。由于采用自動跟蹤系統(tǒng)，切換不會引起發(fā)電機無功功率的擺動。以勵磁電流為被調(diào)量的閉環(huán)控制運行，也稱手動運行，通常應(yīng)用于發(fā)電機零起升壓以及自動控制通道故障時。

 

在圖1的主通道自動勵磁調(diào)節(jié)中，若由于某種原因使發(fā)電機電壓升高時，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)電機的勵磁，機端電壓隨之下降。反之，發(fā)電機電壓下降時，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)電機的勵磁，機端電壓隨之升高。因此，調(diào)節(jié)結(jié)果可使機端電壓在給定值水平。

 

圖1 發(fā)電機數(shù)字式AER基本功能性框圖

 

 

2、勵磁調(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實現(xiàn)圖1所示功能的。圖2所示為電子式模擬勵磁調(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、測量比較、綜合放大、移相觸發(fā)單元組成，實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和無功分配等基本調(diào)節(jié)功能。各部分作用如下。

（1）調(diào)差單元：實現(xiàn)發(fā)電機不同的調(diào)差特性及調(diào)差系數(shù)。

（2）測量比較：輸入發(fā)電機電壓與給定值進行比較得出偏差值。

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

（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°一個雙脈沖）作用下，將交流勵磁電壓整流成可變大小的直流勵磁電壓。

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

 

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

 

3、勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)特性

 

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

 

4、勵磁調(diào)節(jié)裝置原理

 

數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)裝置原理與模擬式基本相同，它是一臺專用微型計算機勵磁控制的系統(tǒng)，其框圖如圖3所示。微型計算機的核心是主機，主機通過系統(tǒng)總線、接口電路與具體控制對象的過程通道連接，也就是采集發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息和輸出脈沖調(diào)節(jié)勵磁功率柜（晶閘管），實現(xiàn)對發(fā)電機組勵磁的綜合調(diào)節(jié)控制。

由于計算機具有強大的運算和邏輯判別能力，可以方便地實現(xiàn)各種控制策略，可以實現(xiàn)模擬式勵磁調(diào)節(jié)器較難實現(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。數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器在信息技術(shù)的推動下獲得了很大的發(fā)展。

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

 

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

 

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

 

 

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