新聞主題	發(fā)電機數字式勵磁調節器基本構成

 

發(fā)電機的自動(dòng)勵磁調節器是為了提高電力系統穩態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，對同步發(fā)電機、同步調相機和大型同步電動(dòng)機的勵磁進(jìn)行自動(dòng)調節的一種裝置。按其調節的原理可分為模擬式和數字式兩類(lèi)。不論是模擬式AER還是數字式AER，基本功能是相同的，只是數字式AER有很大的靈活性，可實(shí)現和擴充模擬式AER難以實(shí)現的功能，充分發(fā)揮了數字式AER的優(yōu)越性。

 

1、勵磁調節裝置的組成

 

圖1示出了數字式AER基本功能性框圖，由調差環(huán)節、測量比較、PID調節、移相和脈沖放大、可控整流等基本部分組成，構成以機端電壓為被調量的自動(dòng)勵磁調節的主通道系統。此外，為保證發(fā)電機運行的安全，還設有各種勵磁限制；為便于發(fā)電機運行，裝置設有電壓給定值系統。除上述主通道調節外，還可切換為以勵磁電流（見(jiàn)圖1中虛線(xiàn)，通過(guò)TA2測量）為被調量的閉環(huán)控制運行。由于采用自動(dòng)跟蹤系統，切換不會(huì )引起發(fā)電機無(wú)功功率的擺動(dòng)。以勵磁電流為被調量的閉環(huán)控制運行，也稱(chēng)手動(dòng)運行，通常應用于發(fā)電機零起升壓以及自動(dòng)控制通道故障時(shí)。

 

在圖1的主通道自動(dòng)勵磁調節中，若由于某種原因使發(fā)電機電壓升高時(shí)，偏差電壓ΔU經(jīng)PID調節后得到控制量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(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)電機的勵磁，機端電壓隨之升高。因此，調節結果可使機端電壓在給定值水平。

 

圖1 發(fā)電機數字式AER基本功能性框圖

 

 

2、勵磁調節裝置的作用

 

在傳統的模擬式AER中，是用模擬電子電路來(lái)實(shí)現圖1所示功能的。圖2所示為電子式模擬勵磁調節器的構成框圖，它由基本控制和輔助控制兩部分組成?；究刂朴烧{差、測量比較、綜合放大、移相觸發(fā)單元組成，實(shí)現電壓調節和無(wú)功分配等基本調節功能。各部分作用如下。

（1）調差單元：實(shí)現發(fā)電機不同的調差特性及調差系數。

（2）測量比較：輸入發(fā)電機電壓與給定值進(jìn)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(mǎn)足發(fā)電機的不同運行工況，改善電力系統穩定性，改善勵磁控制系統動(dòng)態(tài)特性而設置的單元，如勵磁系統穩定器、電力系統穩定器和勵磁限制器等。

 

圖2 發(fā)電機電子式模擬勵磁調節器的構成框圖

 

3、勵磁控制系統動(dòng)態(tài)特性

 

勵磁控制系統動(dòng)態(tài)特性是指在較小的或隨機的干擾下，勵磁自動(dòng)控制系統的時(shí)間響應特性。發(fā)電機勵磁系統加入勵磁調節器后，如參數配置不當，會(huì )出現勵磁系統不穩定的現象。因此，在勵磁控制系統中通常用電壓速率負反饋環(huán)節來(lái)提高系統的穩定性，即將勵磁系統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(chēng)為勵磁系統穩定器。

 

4、勵磁調節裝置原理

 

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

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(shí)現各種控制策略，可以實(shí)現模擬式勵磁調節器較難實(shí)現的控制策略（例如各種優(yōu)化控制算法），且便于修改、靈活性強。數字式勵磁調節器在信息技術(shù)的推動(dòng)下獲得了很大的發(fā)展。

圖3其實(shí)也是計算機控制系統通用的框圖模式。其中主機（CPU）、系統總線(xiàn)和接口電路是一臺通用的微型計算機硬件；而數據采集輸入過(guò)程通道、脈沖輸出、控制輸出過(guò)程通道和人一機接口，是與控制對象具體有關(guān)的硬件電路。主機裝有系統軟件、應用軟件等，就是一臺專(zhuān)用的微型計算機的勵磁調節器，能夠用數值計算與判斷達到精確度高、響應快的控制效果。

 

圖3 發(fā)電機數字式磁調節器的構成框圖

 

為了便于和模擬式勵磁調節器類(lèi)比，數字式勵磁調節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(gè)部分，在圖3中分別用虛框1～4表示。

 

 

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