同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)與勵磁調(diào)節(jié)器

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)與勵磁調(diào)節(jié)器 一般來說，與同步發(fā)電機勵磁回路電壓建立、調(diào)整以及必要時使其電壓消失的有關(guān)元件和設(shè)備總稱為勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)包括發(fā)電機繞組，勵磁電源，勵磁裝置及調(diào)節(jié)電壓有關(guān)的其他設(shè)備。 同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)一般由兩部分組成。一部分用于向發(fā)電機的磁場繞組提供直流電流，以建立直流磁場，通常稱為勵磁功率輸出部分。另一部分用于在正常運行或發(fā)生事故時調(diào)節(jié)勵磁電流或自動滅磁等以滿足運行的需要，一般稱為勵磁控制部分或稱之為勵磁調(diào)節(jié)器。勵磁系統(tǒng)的主要作用：一、 電力系統(tǒng)正常運行時，維持發(fā)電機或系統(tǒng)某點電壓水平。當(dāng)發(fā)電機無功負(fù)荷變化時，一般情況下機端電壓要發(fā)生相應(yīng)變化，此

2、時自動勵磁調(diào)節(jié)裝置應(yīng)能供給要求的勵磁功率，滿足不同負(fù)荷情況下勵磁電流的自動調(diào)節(jié)，維持機端或系統(tǒng)某點電壓水平。二、 合理分配發(fā)電機間的無功負(fù)荷。發(fā)電機的無功負(fù)荷與勵磁電流有著密切的關(guān)系，勵磁電流的自動調(diào)節(jié)，要影響發(fā)電機間無功負(fù)荷的分配，所以對勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特征有一定的要求。三、 在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，按規(guī)定的要求強行勵磁。四、 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。五、 快速滅磁，當(dāng)發(fā)電機或升壓變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，要求快速滅磁，以降低故障所造成的損害。同步發(fā)電機的勵磁方式一、 直流發(fā)電機供電的勵磁方式二、 交流勵磁機經(jīng)整流供電的勵磁方式三、 靜止電流供電的勵磁方式。勵磁電流是通過勵磁變壓器、勵磁電流器取自同

3、步發(fā)電機機端或外部輔助電流。勵磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成勵磁自動調(diào)節(jié)指的是發(fā)電機的勵磁電流根據(jù)機端電壓的變化按預(yù)定要求進行調(diào)節(jié)，以維持端電壓為給定值。所以自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看作為一個以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)方式可分為按電壓偏差調(diào)節(jié)和按定子電流，功率因數(shù)的補償調(diào)節(jié)兩種。下面主要介紹按電壓偏差調(diào)節(jié)方式。 VfIL YH執(zhí)行機構(gòu) 變換機構(gòu)量測機構(gòu) 放大機構(gòu) VR klVf 給定值V2 V 勵磁調(diào)節(jié)器基本方框圖為了調(diào)節(jié)同步發(fā)電機的端電壓Vf, 應(yīng)測量端電壓的變化值。為了便于測量，設(shè)置了端電壓變換機構(gòu)，這樣量測機構(gòu)的輸出電壓 klVf和Vf 成正比例。比較綜合點的合成差電壓V=V2-k

4、lVf 當(dāng)端電壓偏高時，V為負(fù)，端電壓偏低時，V為正。放大機構(gòu)按照V的大小和方向進行放大，通過執(zhí)行機構(gòu)使勵磁電流向相應(yīng)方向調(diào)整，從而控制發(fā)電機的電壓值。勵磁調(diào)節(jié)器有機電型，電磁型和半導(dǎo)體型。直至今日的數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器（微機勵磁調(diào)節(jié)器）。勵磁回路中的整流電路一、 三相橋式不可控整流電路。三相橋式不可控整流電路六只整流元件全部采用二極管。從二極管的單相導(dǎo)電性可知，共陰極組中只有陽極電位最高的那一相二極管導(dǎo)通，共陽極組中則只有陰極電位最低的那一相二極管導(dǎo)通，其余的二極管均因承受反向電壓而截止。輸出直流電壓Vd=1.35ElEl為整流橋交流側(cè)線電壓有效值。二、 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路

5、的六只整流元件全部采用可控硅。共陰極組的元件在各自的電源電壓為正半周時導(dǎo)通。導(dǎo)通條件為必須在其陰極承受正向電壓期間在控制極上加觸發(fā)脈沖。三相橋式全控整流電路的工作可分為整流工作狀態(tài)和逆變工作狀態(tài)?？刂?0。，三相橋式全控整流電路工作在整流狀態(tài)，整流電路將交流變換為直流，以供給同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組勵磁。所謂逆變工作狀態(tài)，是指三相橋式全控整流電路的控制角限制在90。180。內(nèi)，此時電路是將直流電能變?yōu)榻涣麟娔埽⒎答伝氐浇涣麟娋W(wǎng)中去。在同步發(fā)電機的可控硅勵磁系統(tǒng)中，利用逆變原理可將貯存在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組中的磁場能量變換為交流電能并回饋到交流電源，以迅速降低發(fā)電機的定子電勢，實現(xiàn)快速滅磁，從而減輕事故情

6、況下發(fā)電機的損壞程度。半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器基本原理 半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器由測量比較單元，綜合放大單元，移相觸發(fā)單元，可控整流等基本部分組成。測量比較單元相當(dāng)于變換機構(gòu)與量測機構(gòu)，綜合放大單元和移相觸發(fā)單元相當(dāng)于放大機構(gòu)，可控整流橋相當(dāng)于執(zhí)行機構(gòu)?？煽毓枵餮b置既是整流元件又是執(zhí)行元件。測量比較單元是測量發(fā)電機電壓的變化并轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷盒盘?，再與給定的基準(zhǔn)電壓進行比較，給出發(fā)電機電壓偏差信號。測量比較單元輸出的信號幅值較小，且變化緩慢靈敏度低，因此不能直接用于控制移相觸發(fā)單元。為了提高調(diào)節(jié)器的靈敏度，必須加以放大。此外，為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)對調(diào)節(jié)器的多功能要求，通常需要線形的綜合測量比較，反饋及限制等直流信

7、號并加以放大，以上這些任務(wù)都由綜合放大單元完成。綜合放大單元一般采用直流運算放大器。移相觸發(fā)單元是將控制信號電壓Vk(即綜合放大單元的輸出電壓)轉(zhuǎn)換為一定區(qū)間內(nèi)發(fā)出移相觸發(fā)脈沖，并以此脈沖觸發(fā)可控硅整流橋的可控硅，使其控制角角隨Vk的變化而變化，移相觸發(fā)脈沖控制可控整流橋的輸出電壓，從而達到自動調(diào)節(jié)勵磁的目的。當(dāng)發(fā)電機電壓升高時，偏差電壓V經(jīng)綜合放大得到控制電壓Vk，使移相觸發(fā)單元的輸出脈沖電壓Vg 后移，導(dǎo)致可控整流橋的控制角增大，即導(dǎo)通角減小，整流輸出電壓下降，減小發(fā)電機勵磁，從而使發(fā)電機端電壓隨之下降。反之，當(dāng)發(fā)電機電壓下降時，調(diào)節(jié)能使發(fā)電機增加勵磁，時端電壓上升。三號發(fā)電機勵磁系統(tǒng)簡介

8、三號機工作勵磁系統(tǒng)采用交流勵磁機靜止整流器的“三機”勵磁系統(tǒng)。改造后自動勵磁調(diào)節(jié)器型號為WKKL11型微機勵磁調(diào)節(jié)器。副勵輸出經(jīng)兩回全控整流后供給主勵磁機勵磁，主勵輸出經(jīng)兩回不可控整流后供給發(fā)電機勵磁。發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)主勵的勵磁來達到的。主勵磁機的勵磁調(diào)節(jié)有四種方式，一是A、B調(diào)節(jié)器以“雙柜”方式的自動閉環(huán)調(diào)節(jié)，二是A、B調(diào)節(jié)器以“自動”方式的自動閉環(huán)調(diào)節(jié)，三是A或B調(diào)節(jié)器單柜以“自動”方式的自動閉環(huán)調(diào)節(jié)，四是A、B調(diào)節(jié)器以單柜或雙柜以“手動”方式的手動開環(huán)調(diào)節(jié)，其中自動閉環(huán)調(diào)節(jié)能滿足發(fā)電機包括強勵及強減在內(nèi)的發(fā)電機的所有勵磁工況，手動開環(huán)僅能滿足發(fā)電機的額定勵磁工況，不滿足發(fā)電機包

9、括強勵及強減的要求。勵磁調(diào)節(jié)方式切換開關(guān)AQK,BQK的位置決定調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)方式。勵磁主整流裝置由西安電力整流器廠生產(chǎn)，由整流屏，整流屏，切換屏，滅磁屏組成。每個整流屏包括整流橋，信號回路，冷卻風(fēng)扇，空氣開關(guān)及操作回路。每個整流橋由18只整流二極管組成，每個橋臂由三個相同的整流二極管并聯(lián)，每個整流管有阻容吸收換向過電壓保護及串聯(lián)快速熔斷器構(gòu)成的過流保護，信號電源中斷，快熔熔斷器熔斷，冷卻風(fēng)扇故障后均能向中控室發(fā)信號；切換屏包括1G,2G,3G刀閘。滅磁屏內(nèi)裝有滅磁開關(guān)及其操作回路。FMB31型滅磁過壓保護裝置。1ZK開關(guān)及1G刀閘，2ZK開關(guān)及2G刀閘分別為整流 屏，整流屏的交流輸入開關(guān)及直流

10、輸出刀閘，3G刀閘為來自備用勵磁機的直流輸入刀閘。正常時，兩臺主整流裝置并列運行，當(dāng)有一臺故障（包括風(fēng)機故障）后，切除故障整流柜的IK開關(guān)及G刀閘，另一臺主整流柜可帶額定勵磁運行，不保證強勵。一臺主整流柜運行中出現(xiàn)故障，緊急降勵磁至適當(dāng)值后，倒備勵運行。四臺機公用一套備用勵磁系統(tǒng)。備勵使用電動直流發(fā)電機組。滅磁開關(guān)采用DM4-2500/800-2型。滅磁開關(guān)與非線形電阻配合后做發(fā)電機滅磁保護。滅磁開關(guān)主要由電滅弧室、機架、操作機構(gòu)和導(dǎo)電系統(tǒng)組成。勵磁系統(tǒng)使用FMB31型滅磁過壓保護裝置。FMB31型滅磁過壓保護裝置主要元件是氧化鋅（ZnO）壓敏電阻經(jīng)優(yōu)化組合后串并聯(lián)而成。滅磁時，滅磁開關(guān)斷開，

11、將電流換到FR1回路中，轉(zhuǎn)子勵磁電流便以恒壓方式迅速消耗在FR1中，從而使發(fā)電機迅速滅磁，減少了發(fā)電機事故危害。在正常勵磁時，F(xiàn)MK合閘，勵磁電流經(jīng)FMK送入勵磁繞組LQ，此時電源電壓一般在500v以下，非線形電阻FR2,FR3只有較小的漏電流，相當(dāng)于開路狀態(tài)。 RD2 FR3FMz滅磁開關(guān)RD1 R FR1 DFMKFR2 LQ FR1、FR2、FR3為非線形電阻 LQ為發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組 微機勵磁調(diào)節(jié)裝置簡介計算機控制即是把被控制對象（過程）的有關(guān)參數(shù)進行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送給計算機。計算機根據(jù)這些數(shù)字信息，按預(yù)定控制規(guī)律進行計算，并通過輸出通道把計算結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控

12、對象，使被控量達到預(yù)期的目標(biāo)。微機勵磁調(diào)節(jié)器主要特點：一、 硬件簡單，可靠性高。二、 硬件易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，便于生產(chǎn)。三、 顯示直觀。四、 控制規(guī)律，在不改變硬件環(huán)境的情況下，通過軟件可方便的改變。五、 便于與上級計算機通訊。WKKL11型勵磁調(diào)節(jié)器簡介一 、主要功能1、 PID調(diào)節(jié)或比例調(diào)節(jié)可以選用勵磁系統(tǒng)中采用的PID調(diào)節(jié)，輸入量是機端電壓的偏差。電壓偏差的比例調(diào)節(jié)是按電壓偏離整定值（額定值）的大小成比例的改變勵磁，以維護機端電壓為恒定。電壓偏差的積分調(diào)節(jié)，是按積累的偏差調(diào)節(jié)勵磁，調(diào)節(jié)結(jié)果使偏差很小。完全積分調(diào)節(jié)可以使調(diào)節(jié)誤差接近為零。電壓偏差的微分調(diào)節(jié)，是按預(yù)測的電壓變化趨勢進行調(diào)節(jié)，可以減

13、小超調(diào)量，縮短調(diào)整時間，改善調(diào)節(jié)的動態(tài)品質(zhì)，提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在勵磁控制系統(tǒng)中，應(yīng)用PID調(diào)節(jié)可以達到，穩(wěn)態(tài)時有較大的放大倍數(shù)，使機端電壓接近恒定。暫態(tài)時有較小的放大倍數(shù)，以避免超調(diào)的振蕩。2、 兩套調(diào)節(jié)器完全獨立，可并聯(lián)運行也可單獨運行。3、 誤強勵檢測及保護4、 過流限流保護5、 低勵磁限制模塊 為了防止發(fā)電機勵磁電流過多降低，而引起的靜態(tài)穩(wěn)定的破壞和發(fā)電機端部的過熱，必須對發(fā)電機勵磁電流的下限值加以限制。6、 設(shè)有調(diào)節(jié)器PT熔絲斷或測量回路故障引起誤強勵的保護措施。7、 設(shè)有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS模塊。在遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中，勵磁控制系統(tǒng)會減弱系統(tǒng)的阻尼能力，引起低頻振蕩，其原因為勵磁調(diào)節(jié)

14、器按電壓偏差比例調(diào)節(jié)和勵磁控制系統(tǒng)具有慣性。為此，采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器產(chǎn)生正阻尼轉(zhuǎn)矩以抵消勵磁控制系統(tǒng)引起的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩。8、 裝置具有自復(fù)歸功能，大大增強調(diào)節(jié)器的抗干擾能力9、 兩套調(diào)節(jié)器運行時，設(shè)有均流措施，以保護兩套調(diào)節(jié)器均勻分擔(dān)輸出功率。10、 設(shè)有V/H2保護模塊，防止在頻率下降時發(fā)電機、主變壓器飽和及發(fā)電機過電壓。因為磁通量與機端電壓和頻率的比值成正比，所以Vf(v)/ft(H2)越大，發(fā)電機和變壓器鐵芯飽和越嚴(yán)重。鐵芯飽和，勵磁電流就會增加，造成鐵芯發(fā)熱加劇，所以必須加以限制。11、 具有可控硅整流器失脈沖檢測功能WKKL型微機勵磁調(diào)節(jié)器具有兩套完全相同的調(diào)節(jié)器A和B。每套調(diào)節(jié)器的輸

15、入交流量有發(fā)電機量測PT副邊的三相發(fā)電機電壓。直流信號有發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓，發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流及兩套調(diào)節(jié)器輸出電流。除以上13個信號外，還有兩個反映裝置電源電壓的信號，輸入到調(diào)節(jié)器中，當(dāng)微處理機采集數(shù)據(jù)時，先經(jīng)采樣保持，再由多路開關(guān)依次接同以上15個信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量讀入，存放在存貯器中，供調(diào)節(jié)器使用。（發(fā)電機組的參數(shù)通過測量部件由微機實時采集。因為現(xiàn)場信號總是不斷變化的，而A/D轉(zhuǎn)換需要一定時間，所以需要把要轉(zhuǎn)換的信號采樣后保持一段時間，保證轉(zhuǎn)換時間內(nèi)采樣點的函數(shù)值不變，以等待A/D轉(zhuǎn)換器完成轉(zhuǎn)換。模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路的作用是把采樣輸入的模擬信號量化為計算機所能接受的用0與1表示的數(shù)字量。這個數(shù)字量的大小能按比例反映模擬量的大小）。利用以上采集到的數(shù)據(jù)，通過軟件計算可以得到發(fā)電機運行工況，勵磁參數(shù)，調(diào)節(jié)器輸出參數(shù)的全部信息，供各功能模塊使用。調(diào)節(jié)器的功率輸出部件為三相全控可控硅整流橋。采樣計算得到的三相發(fā)電機平均電壓與參考電壓之差，經(jīng)比例或PID運算得到一個控制量去改變控制角，這個控制角是一個數(shù)字量，直接由CPU寫入到定時器中，定時器根據(jù)寫入數(shù)的大小及同步發(fā)電機信號產(chǎn)生相應(yīng)控制角的觸發(fā)脈沖。經(jīng)組合