自動勵磁裝置設計新穎

1. MLZ—1C型自動勵磁調節裝置的特點及工作原理

MLZ—1C型自動勵磁調節裝置用於#3、4發電機。具有以下特點：
（1） 採用雙通道勵磁系內統，由兩個獨立的單通道系容統在電子級通過通道母線連接而成。具有從測量到功率輸出級的100%冗餘度（100%備用）。且機械上完全獨立，而兩個通道上所用的插件板幾乎是相同的。
（2） 由於通道Ⅰ與通道Ⅱ機械上的隔離，全部電子極功能均有備用。所以在一個通道發生任何故障時，另一個通道均可以投入運行從而取代故障通道。
（3） 通道Ⅰ為電壓調節通道，與發電機端電壓形成大閉環，作為電壓調節。通道Ⅱ為勵磁電流調節通道，與勵磁電流形成小閉環，作為勵磁電流調節。實際值與整定值的比較及放大亦由這兩個單元實現。

2. 發電機的勵磁裝置是什麼如何實現的勵磁到底是不是捆綁在轉子產生電磁感應的線圈

發電機勵磁裝置的作用是給發電機轉子繞組提供勵磁電流，形成穩定的磁場，藉助轉子的轉動，旋轉磁場切割定子三相繞組，從而產生三相電勢。
發電機勵磁裝置包括：交流電源，整流電路，電壓調整迴路和勵磁開關部分。在書本上通常用「方框圖」表示，在實際現場勵磁裝置佔地面積10幾個平方以上。
勵磁交流電源有的取自「勵磁機」，有的取自廠用電，有的取自勵磁變壓器，等。
發電機勵磁裝置分為手動調整和自動調整。自動調整裝置稱為「發電機自動勵磁調節器」。
發電機勵磁裝置的工作原理：輸入交流勵磁電源------經過可控硅整流變成直流------通過勵磁開關利用碳刷接入轉子線圈。根據發電機的端電壓和無功功率，我們可以通過可控硅來改變勵磁電流的大小。

3. 自動調節勵磁裝置可提高發電機運行穩定性是因為什麼

自動勵磁裝置一般採用穩壓或者穩流控制模式，並且實現反饋實時監測，保證勵磁輸出電壓或者電流恆定基本不變，從而達到提高發電機穩定性的目的

4. 麻煩提供一些"自動調節勵磁裝置參數的設置研究"的參考資料和文獻,做課程設計用,謝謝

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5. 勵磁系統的自動調節

自動調節勵磁電流的方法
在改變發電機的勵磁電流中，一般不直接在其轉子迴路中進行，因為該迴路中電流很大，不便於進行直接調節，通常採用的方法是改變勵磁機的勵磁電流，以達到調節發電機轉子電流的目的。
常用方法有：改變勵磁機勵磁迴路的電阻，改變勵磁機的附加勵磁電流，改變可控硅的導通角等。
這里主要講改變可控硅導通角的方法，它是根據發電機電壓、電流或功率因數的變化，相應地改變可控硅整流器的導通角，於是發電機的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由晶體管，可控硅電子元件構成，具有靈敏、快速、無失靈區、輸出功率大、體積小和重量輕等優點。在事故情況下能有效地抑制發電機的過電壓和實現快速滅磁。
自動調節勵磁裝置的組成單元
自動調節勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調差單元、穩定單元、限制單元及一些輔助單元構成。
1.測量單元
被測量信號（如電壓、電流等），經測量單元變換後與給定值相比較，然後將比較結果（偏差）經前置放大單元和功率放大單元放大，並用於控制可控硅的導通角，以達到調節發電機勵磁電流的目的。
2.同步單元
同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發脈沖與可控硅整流器的交流勵磁電源同步，以保證控硅的正確觸發。
3.調差單元
調差單元的作用是為了使並聯運行的發電機能穩定和合理地分配無功負荷。
4.穩定單元
穩定單元是為了改善電力系統的穩定而引進的單元 。勵磁系統穩定單元 用於改善勵磁系統的穩定性。
5.限制單元
限制單元是為了使發電機不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運行而設置的。
必須指出並不是每一種自動調節勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調節器裝置所具有的單元與其擔負的具體任務有關。
自動調節勵磁的組成部件
自動調節勵磁的組成部件有機端電壓互感器、機端電流互感器、勵磁變壓器；勵磁裝置需要提供以下電流，廠用AC380v、廠用DC220v控制電源.廠用DC220v合閘電源；需要提供以下空接點，自動開機.自動停機.並網（一常開，一常閉）增，減；需要提供以下模擬信號，發電機機端電壓100V，發電機機端電流5A，母線電壓100V，勵磁裝置輸出以下繼電器接點信號；勵磁變過流，失磁，勵磁裝置異常等。
勵磁控制、保護及信號迴路由滅磁開關，助磁電路、風機、滅磁開關偷跳、勵磁變過流、調節器故障、發電機工況異常、電量變送器等組成。在同步發電機發生內部故障時除了必須解列外，還必須滅磁，把轉子磁場盡快地減弱到最小程度，保證轉子不過的情況下，使滅磁時間盡可能縮短，是滅磁裝置的主要功能。根據額定勵磁電壓的大小可分為線性電阻滅磁和非線性電阻滅磁。
數字自動調節勵磁裝置
近十多年來，由於新技術，新工藝和新器件的涌現和使用，使得發電機的勵磁方式得到了不斷的發展和完善。在自動調節勵磁裝置方面，也不斷研製和推廣使用了許多新型的調節裝置。由於採用微機計算機用軟體實現的自動調節勵磁裝置有顯著優點，目前很多國家都在研製和試驗用微型機計算機配以相應的外部設備構成的數字自動調節勵磁裝置，這種調節裝置將能實現自適應最佳調節。

6. 直流電動機啟動時若勵磁迴路斷開造成失磁會有什麼嚴重後果

第一：電機的電樞電流瞬間變大。
第二：電樞電壓下降到10V左右。
第三：就這樣保持1-3分鍾直流電機電樞繞組因電樞電流過大而燒毀 說白了就是說沒有勵磁的話，電機電流加大轉速下降 如果沒有及時發現，就會燒掉電機。
當然這個也是可以安裝保護的。
第一：在勵磁迴路+極裡面裝上一個DL直流繼電器，如果檢測有勵磁的話才加上主迴路（380V的主電源）沒有勵磁的話加不上主迴路。
第二：給電樞加上互感器用來測量電機電樞電流，當電樞電流超過其設定值時就立即停機做到保護的功能。

7. 自動勵磁調節器的類型

實現自動勵磁調節需藉助自動勵磁調節器。按其調節的原理可分為補償型和反饋型兩類。補償型調節器是補償某些引起被調量產生偏差的因素。由於是開環補償，只能使電壓維持在一定水平。常用的有電流復式勵磁及相位復式勵磁裝置。反饋型調節器是以被調量與給定值的偏差作為控制信號對系統進行閉環控制，常用的為負反饋比例式調節器。因為是閉環調節，所以調節性能優於補償型。為改善比例式調節器中存在的穩態指標與動態性能的矛盾,發展了PID（比例－積分－微分）型調節器。用積分環節來提高穩態電壓水平，用微分環節來改善動態特性。一些大型機組的勵磁調節器還引入發電機的電壓、電流、功率、轉速等的微分信號，構成鎮定環節及強力調節器，用以提高遠距輸電機組的穩定性和傳輸容量。

8. 求船舶電站同步發電機勵磁系統方面的最新碩士論文，高手進！~

摘 要

從當前的發展來看，調壓系統已經成為交流同步發電機中最重要，最核心的組成部分之一，對於同步發電機的性能有著至關重要的作用。本文主要論述採用相復勵變壓器，PID控制器為調節裝置的勵磁調壓系統。先對整個同步發電機系統，包括調壓系統，同步發電機，負載建立計算機模型，然後對各個環節的參數選取進行研究，並使用Matlab對系統進行模擬計算，分析所得結果，完成對調壓系統的模擬。
相復勵裝置運行可*，保證了發電機的自激起壓及強勵性能，動態性能好，但相復勵裝置的調節精度不太高，形成電壓偏差。PID控制器進一步對相復勵裝著的調節進行校正，保證同步發電機穩定地運行在所需電壓工況上。這里主要使用PI調節方式。

關鍵詞：同步發電機；相復勵裝置；PID調節器；Matlab/Simulink；

ABSTRACT
In view of modern develop, excitation system is one of the best important part of the exchange synchronous generator. It is of most importance to the performance of the synchronous generator. This paper mainly introces that excitation system utilize reply and encourage voltage transformer and PID control equipment as adjustment device. Have set up the computer models of the whole synchronous system of generator, including excitation system, the synchronous generator, and load, then analyses the method of choosing suitable parameters of each link, and carry on emulation to the system with Matlab, Finally, analyses the result, finish the emulation of excitation system.
Reply and encourage excitation runs reliably and has automatic ability of excitation adjustment itself, but have not high precision. It will make decimeter of voltage. The PID controller makes the developed adjustment of the reply and encourage excitation system, guarantees the synchronous generator is operated on the operating mode of the necessary voltage steadily This paper main introction regulate with PI.

Key words: synchronous generator; reply and encourage; PID controller; Matlab/Simulink

目 錄
第1章 緒論 1
1.1 同步發電機自動調壓器應用的必要性 1
1.2 勵磁系統的作用和基本要求 1
1.3 同步發電機電壓變化的原因 2
1.4 自動勵磁系統的分類 4
1.4.1 按照直流勵磁電源的獲得方法分類 4
1.4.2 按照勵磁調節器的作用原理分類 5
1.4.3 按照勵磁裝置所使用的元件分類 6
第2章 各類自動調壓器基本原理 7
2.1 相復勵自勵恆壓勵磁系統的基本原理及特點 7
2.2 可控硅自勵恆壓勵磁系統的基本原理及特點 8
2.3 無刷勵磁同步發電機勵磁系統的原理與特點 10
2.4 諧波勵磁系統的原理與特點 10
2.5 本章小結 12
第3章 MATLAB/Simulink環境 13
3.1 MATLAB簡介 13
3.2 Simulink互動式模擬集成環境 15
3.2.1 Simulink的使用 15
3.2.2 Simulink模塊庫 16
3.3 電力系統模擬模塊集介紹 16
3.4 本章小結 18
第4章 同步發電機系統的工作原理 19
4.1 同步發電機原理 19
4.1.1 同步發電機的結構特點 19
4.1.2 凸極式同步發電機的向量圖 20
4.1.3 凸極同步發電機的運行狀態 20
4.2 PID控制器 21
4.3 相復勵勵磁系統 22
4.3.1 相復勵勵磁調節的工作原理 23
4.3.2 相復勵裝置實現恆壓的條件 26
4.3.3 相復勵裝置常用接線方式 27
4.4 本章小結 32
第5章 同步發電機系統的數學模型 34
5.1 同步電機的數學模型 34
5.2 相復勵變壓器勵磁系統的數學模型 38
5.3 電壓校正器和負載的傳遞函數 40
5.4 系統的結構 41
5.5 本章小結 42
第6章 調壓系統的模擬結果及分析 43
6.1 參數設定及模擬結果 43
6.2 本章小結 50
結論 51
參考文獻 52
致謝 53

第1章 緒論
1.1 同步發電機自動調壓器應用的必要性
各種電氣設備都要求在額定電壓下工作，同步發電機的端電壓變化很嚴重的情況下，電機本身，負載和整個電力系統都會受到極大的不利影響，甚至直接影響整個系統的工作和生存。因此，保持一定的電壓水平，是供電質量的重要指標之一。在運行中，電壓的變化是隨機的，迅速的，不可能實現人工調節。因此需要給同步發電機加入自動電壓調整器。
同步發電機的穩定性主要取決於其電磁參數。電機參數特別是自動勵磁調節系統的參數對其有很大影響。同時，為了使多台同步發電機組高效穩定的並聯運行，也需要良好的自動勵磁調節系統。
1.2 勵磁系統的作用和基本要求
為保證提供高質量的電能，自動勵磁裝置應具有下列一些主要功能：
1. 在發電機組起動後，轉速接近額定轉速時，自動勵磁裝置應能保證發電機可*起勵，建立額定空載電壓。對於有勵磁機的他勵系統來說，*勵磁機勵磁建立空載電壓，對於無勵磁機的自勵系統來說，應要求勵磁裝置能確保發電機自勵建立電壓。交流同步發電機的剩磁較小，而磁場迴路的總電阻又比較大，還存在炭刷—滑環接觸電阻和整流元件正向電阻這樣的非線性電阻，所以交流同步發電機的自勵比較困難。
2. 當負載大小或負載功率因數發生變化時，自動勵磁裝置應保證發電機端電壓的波動在允許范圍之內。發電機在負載緩慢變化時的端電壓波動，用靜態電壓變化率ΔUs％來表示
3.
式中
Un--發電機的額定電壓(V)，
U--發電機在規定的負載變化范圍內端電壓的極值取Umax和Umin中絕對值較大的。
4. 當投入或切除大容量的感應電動機時，自動勵磁裝置應能保證發電機的瞬時電壓波動和端電壓恢復至穩定值的時間在允許范圍之內。
5. 當電力系統出現突然短路時，自動勵磁裝置應該有足夠的強勵能力以產生一定數值的短路電流，使選擇性保護裝置准確動作，並在短路故障電路被切除以後使發電機的端電壓迅速回升。為此勵磁裝置必須要有足夠的強行勵磁電壓和較高的勵磁電壓上升速度。
6. 當兩台或兩台以上的同步發電機並聯運行時，自動勵磁裝置應保證無功功率按發電機容量成比例分配，以防止個別機組電流過載，並使總的效率得到提高。並聯機組之間無功電流不按比例分配的原因在於並聯的發電機和勵磁系統的標幺值參數不一致，其中尤以勵磁系統的標幺值參數不一致為多見。因此勵磁裝置應有無功電流分配和穩定功能，以克服由於這種參數不一致而引起的發電機電樞電路中的無功環流。
1.3 同步發電機電壓變化的原因
負載時，氣隙中的磁場由電樞磁動勢和主極磁動勢共同作用產生。電樞反應使氣隙磁場發生畸變，由此引起發電機電壓U發生變化。
發電機電壓平衡方程： （1.1）
激磁電動勢： （1.2）
得到 （1.3）

主極磁場由勵磁電流If產生，由此可知，要使同步電機端電壓U保持恆定，須相應調整同步發電機的勵磁電流If。因此對同步發電機端電壓的控制可以通過兩個途徑來實現，一是引入I和功率因數cosφ作為控制量使I和功率因數cosφ的變化引起的主磁場變化和If的變化引起的主磁場變化相抵消，減小電樞反應去磁或增磁效應的影響，從而使U保持穩定。這種方法的靜態特性從原理上講是比較差的，但是動態特性比較好（如圖1.2）。二是引入端電壓U和給定電壓的差值，採用負反饋的方法控制勵磁電流If。從而使端電壓U保持恆定。這種方式的靜態特性比較好，能夠保持較高的電壓調整精度（如圖1.3）。

1.4 自動勵磁系統的分類
船用同步發電機的自動勵磁裝置類型很多，分類方法也不一致。通常可以按照直流勵磁電源的獲得方法、勵磁調節器的作用原理及勵磁裝置的組成元件等進行分類。
1.4.1 按照直流勵磁電源的獲得方法分類
按照直流勵磁電源的獲得方法進行分類，可分為直流勵磁機他勵、靜止自勵和交流勵磁機他勵等三種類型。
(1)直流勵磁機他勵方式。這是最早採用的一種勵磁方式。陸上大電站多採用這種方式。直流勵磁機可以由發電機軸傳動，也可以用單獨的電動機傳動。直流勵磁機電磁慣性大，又有換向器這樣的薄弱環節，所以不宜在船舶電站中使用。
(2)靜止自勵方式。船舶電站同步發電機的容量較小，採用像直流發電機那樣的自勵方式是比較適宜的。但只有在大功率半導體整流元件大量應用以後，這種用發電機定子交流電流經整流後供給轉子勵磁的自勵方式才有了實現的可能。靜止自勵方式簡單可*。因為變壓器、電流互感器、半導體整流器等靜止部件，不怕沖擊振動和鹽霧潮濕，特別適宜於船舶上使用。這種自勵方式的電磁慣性小，勵磁系統有優良的動態性能。特別是相復勵裝置，由於具有電流復勵，能夠直接起動與發電機容量相近的非同步電動機。
(3)交流勵磁機他勵方式。普通的交流同步發電機的轉子繞組必須通過滑環和炭刷與外部電路保持電的聯系。滑環和炭刷仍然是一個薄弱環節。因為滑動接觸可能因油垢、灰塵和機械原因而造成接觸不良，炭刷磨損下來的炭粉也可能落入繞組，使發電機的絕緣電阻降低。隨著現代船舶自動化程度的提高和無人機艙的採用，希望有一種更可*的交流同步發電機供給船舶電站使用，於是就出現了以交流勵磁機他勵的無刷勵磁方式。通常的交流同步發電機為轉場式，與之相配合的交流勵磁機則為轉樞式。交流勵磁機的電樞電流經硅整流元件整流後給交流發電機的磁場提供直流勵磁電流。硅整流元件與電機轉子部分一起旋轉。由於整個機組的旋轉部分和靜止部分之間沒有任何滑動電接觸，去掉了電刷和滑環所以稱這種勵磁方式為無刷勵磁方式。交流勵磁機不但可*性比直流勵磁機好，而且動態性能也比直流勵磁機優良。但是由於交流勵磁機隨電樞旋轉，製作工藝要求高，設計比較復雜。
1.4.2 按照勵磁調節器的作用原理分類
按照勵磁調節器的作用原理，可分為按電壓偏差調節，按擾動調節和復合調節三類。原理如前所述，同步電機的主要擾動即電樞電流。按偏差調節的勵磁調節器也稱為負反饋型勵磁調節器，是一種比較通用和完善的調節器。它能減小被調量的偏差而與引起偏差的原因無關，不需對擾動進行測量而能克服多個擾動的影響。選擇足夠大的增益和採取適當的校正環節從理論上說可以使靜態和動態電壓變化率達到任意規定的數值范圍。按擾動調節的勵磁調節器結構簡單，它不是等輸出量出現偏差後再進行反饋調節，而是直接根據擾動量的大小進行前饋調節，工作可*，強勵能力強，動態響應性能好。復合式勵磁調節器通常以擾動補償為主，以偏差調節為輔，後者常稱為AVR。它既具有調壓精度高、無功分配均勻等按偏差調節的主要優點，又具有強勵倍數大、動態性能好等按擾動調節的主要優點，是一種比較理想的勵磁調節器。現代船舶電站的主發電機絕大多數採用復合式勵磁調節器。
1.4.3 按照勵磁裝置所使用的元件分類
按照勵磁裝置所使用的元件分類通常可分為下列幾種：
(1)炭阻式勵磁裝置。這種勵磁裝置多採用直流勵磁機。調節器採用鐵心、線圈、銜鐵、杠桿等機電元件，通過調節發電機勵磁迴路的電阻或勵磁機勵磁迴路的串聯炭片電阻進行勵磁調節。由於機電慣性大，工作可*性差，使用的功率受限制等原因，目前已很少應用。但它是最早的按偏差調節的勵磁調節器。
(2)相復勵裝置。這種勵磁裝置採用變壓器、電流互感器、電抗器以及半導體整流器等靜止元件，電磁慣性較小，可*性高，因而得到廣泛的應用。通常做成可控相復勵式。早期採用磁放大器和飽和電抗器做成的AVR，其電磁慣性較大。如今普遍用半導體元件做成的AVR，慣性很小，放大倍數很大，體積和重量也相當小。
(3)三諧波勵磁裝置。這種勵磁裝置採用發電機中增設的三諧波繞組產生三諧波電勢，經半導體整流器整流後給發電機勵磁，結構簡單，可*性高。通常也加上半導體AVR，做成可控諧波勵磁裝置。
(4)可控硅勵磁裝置。這種勵磁裝置採用半導體二極體、三極體、可控硅等元件，具有體積小、重量輕、反應快、放大倍數高等特點是目前使用的按電壓偏差調節的勵磁裝置的主要型式。

9. 請問船舶發電機一般採用那種勵磁方式

彼復制粘貼嗎

10. 風力發電機勵磁電源裝置設計

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