励磁调节装置设计

① 请问哪里可以找到关于数字式同步发电机励磁调节器设计的资料

同步发电机是电力系统以及工业生产中的重要元件其励磁装置的性
能直接影响同步发电机运行的可靠性和稳定性目前国内生产的同步电
动机励磁装置大多数采用模拟控制电路这种控制电路存在硬件多控制
板数量多接线复杂可靠性差等缺点对于现场人员使用和维护都造成
了一定困难微机控制技术的发展为解决以上问题提供了技术支持
我公司从80 年代起研制并生产了大量的微机控制整流设备特别是在
晶闸管的控制技术上有比较丰富的经验
针对励磁装置中存在的一些问题我公司采取微机控制技术并且吸
取了现有励磁设备的精华其中包括1972 年原机械工业部电器工业管理局
的统一设计的技术关键和同步发电机失步保护和带载自动再整步技术精
华研制出了新型微机控制同步发电机晶闸管励磁装置该装置具有控制
集成度高控制精度高运行可靠性高稳定性好现场使用和维护方便
等优点
微机控制同步发电机励磁装置分为HRKLF11 和HRKLF12 两个系列11
系列供拖动非冲击性负载的同步发电机恒定励磁用12 系列供有冲击性负
载的同步发电机按负荷自动调节励磁维持无功电流恒定之用该装置均具
有失步保护和带载自动再整步功能适用于200-10000KW 同步发电机配套
1 控制电路采用MCS-89C51 系列单片微机控制控制板集成度高,软件
中有丰富的设备自检功能
2 具有良好的失步保护功能和带载自动再整步功能
3 全压起动时起动至亚同步转速顺极性投入励磁使电机牵入同步运行
4 同步发电机起动和停车时自动灭磁以免感应过电压击穿设备
5 可手动调节励磁电流电压进行功率因数调整
6 本设备所带放电电阻RF 阻值为所配用的同步发电机转子励磁绕
组直流电阻的10 倍其长期允许电流为同步发电机额定励磁电流的 按负荷自动调整励磁基本保持同步发电机无功电流恒定
2 具有零励磁保护功能
本装置的主电路包括整流变压器三相半控整流桥阻容灭磁环节
和起动环节等控制电路主要由单片机MCS-8751 励磁电流调节器电
流给定与反馈环节投全压和投励环节失步检测环节强励环节无功
补偿环节微机触发环节和自检环节等组成以上控制电路主要集成到一块控制板上具有同步发电机的起动正常励磁失步检测和保护强励
自动关桥以及无功补偿等功能
下面分别介绍各部分组成和原理
1 三相半控整流电路
整流变压器将交流380V 电源电压降至励磁所需的电压其二次输出线
电压为U21
每个主桥晶闸管及整流二极管在一个电周期360 度内轮流导通120 度
晶闸管由其相应的触发插件提供的触发脉冲开通整流二极管为自然换流
整流桥直流输出电压为
Ud 1.35 U21(1+cos )/2
式中U21 整流变压器二次侧线电压V
晶闸管的控制角
Ud 0.3-1.2Ufe
Ufe 电机额定满载励磁电压
2 阻容灭磁环节
阻容灭磁的任务是关断主桥晶闸管停止主桥向电机输出励磁电压和
电流
输出励磁电压和电流采用阻容灭磁不仅灭磁速度快而且关桥可靠
下列情况下阻容灭磁动作
1 电机发生带励失励失步时阻容灭磁动作关断主桥使电机转入异
步运行失步源消失后实现带载自动再整步
2 当电机发生断电失步时阻容灭磁动作关断主桥电机励磁绕组储
存的磁场能量经附加电阻RF 及电容C10 和C11 衰减当励磁电流lf 由额定值
Ife 衰减到0.368Ife 时实现断电失步再整步
3 当电机正常或事故停机时阻容灭磁动作关断主桥避免在下一次
开机时因主桥未关断而误投励
电容C10 由交流26OV 电源经单相全波整流充电至34OV 左右
当灭磁插件发出灭磁脉冲后灭磁晶闸管KP4 开通C10 上予充电压反
向加于主桥两端为保证主桥可靠关断CM1 容量的选择应保证施加反压的
时间大于主桥晶闸管的热态关断时间在施加反压的同时C10 经电机励磁
绕组向C11 放电
当Vc10 Vc11 时流过KP4 的电流近似为零KP4 自动关断
3 起动环节
主要技术要求
l 在电机投励前的整个异步起动过程中当励磁绕组有正向感应电压时
起动晶闸管 KP5 应可靠开通以便附加电阻 RF 在有正负半周感应电压时均
能接入励磁绕组使电机获得良好的对称起动特性而投入正常励磁后KP5
应可靠关断并转入高开通值高开通值应保证电机在正常励磁强励及灭磁时不误开通以避免长期接入附加电阻而烧毁在电机励磁绕组出现
过电压时KP5 应开通对励磁绕组起过电压保护作用
2 起动控制回路中的R21 选择满足高开通值外并应满足正常运行时的
热稳定要求
工作原理在电机半压起动油开关闭合后J1-2 闭合此时WHK2 4 闭
合在未投励时此时R21 与R22 并联并联后阻值较低R23//RW21 回路可
分得较高电压因R21 阻值较高R23//RW21 分得电压就低KP5 就需在较高主
桥电压下开通改变R21 R22阻值可获得所需的KP5 高低开通值
4 励磁电流调节器
电流调节器由运算放大器U302B 组成的比例积分放大器和二极管限幅
环节组成电流给定由电位器POT 构成电流反馈由ID 输入电流调节器
的输出值经过电阻R235 和R236 分压后送给模数转换器A/D0804 经过转
换后的数字量输入到微机去控制晶闸管的触发角
为了把电流限制在某个最大允许值电流调节器具有限流功能即电流
截止功能调节电位器RW35 可以调节限流值调节电位器RW37 R334 和
C311 可以改变电流调节环的比例积分参数
调节环的输出电压与移相角之间存在着非线性关系为了使得操作人
员调节方便使励磁电压或电流能够线性跟踪电位器的给定变化在
单片机控制程序中设置了非线性校正环节
5 投全压和投励环节
同步发电机在整个起动过程中其转子感应交变电压的频率是随着转
子的加速而变化的转速越高感应交变电压的频率就越低电机刚起动
瞬间转子感应电压频率与定子回路频率f1 相同为50HZ 而达到任一
转差S 时的转子感应电压频率f 为 f=fl S=50S
当同步发电机加速至同步转速的90 时转差s 0.1 投入全压
当同步发电机加速至亚同步时同步转速的95 转差S 0.05 顺
极性投励此时转子感应电压频率为
f=50 0.05=2.5 周
一个周期时间为T l/f=l/2.5 0.4 秒
电机进入亚同步转速时投励环节接收到频率为2.5Hz 的转子感应电
压信号后顺极性感应电流方向与励磁电流方向相同发出脉冲去触
发主回路晶闸管从而投入励磁将同步发电机牵入同步运行
6 触发脉冲形成与放大环节
触发脉冲的形成与放大电路的原理为由单片机P1 口发出120 度电
角度方波送入与门74LS08 的一个输入端与门另一端输入高频的脉冲列
FO 其输出端即输出120 度的宽脉冲列然后经过上拉电阻加以放大输出
此信号接入脉冲变压器的原边脉冲变压器的副边接入晶闸管的门极和阴极7 强励环节
当定子回路三相交流电压降至某一百分比如80 时进行突出强
励强励时间为10 秒
8 无功补偿环节仅HRKLF12 型用
拖动冲击负载的同步发电机当负载增加仍为恒定励磁时其输出无功
电流减少超过额定负载时减少得更为严重甚至变为从电网吸取感性无
功电流这不利于电机运行和电网电压的稳定冲击负载的大型同步电动
机对电网影响大需要按照电机负载的大小自动调节励磁
HRKLF12 型设备用无功补偿插件检测同步发电机定子回路有功电流信
号用来在负载增加时实现自动增磁使冲击负载的同步发电机以输出较
稳定的无功电流运行
此环节由二极管开关式相敏桥和双T 滤波器组成
9 装置运行状况检测与显示
该装置具有微机自动检测功能且有数字显示各种状态在设备启动和
运行过程中微机能自动检测设备状况当有故障出现时会自动停机且显
示表示故障种类代码如快熔熔断器熔断后显示7 数字显示如表5.1
所示

② 发电机励磁调节器的调节方式都有什么

发电机的励磁调节器的调节方式:

1、恒机端电压(自动)运行方式
发电机励磁系统闭环自动调节方式。在该种运行方式下，数字式励磁调节器的旨要任务是维持发电机端电压恒定，—般是把机端电压，作为反馈量，实现pid调节；向时，为了提高电力系统运行的稳定件，数字式励磁调节器还可以实现更为复杂的控制规律，如电力系统稳定器（pss）附加控制、线性最优励磁控制（loec）、非线性励磁控制（nec）等。恒机端电压（自功）运行方式是数字式励磁调节器的主要运行方式；

2、恒励磁电流（手动)运行方式
一般而言，励磁调节器都有“自动”和“手动”两种运行方式，数字式励磁调节器也不例外。在恒励磁电流（手动）运行方式下，数字式励磁调节器采入信号，与给定值比较，经比例（积分）控制规律的运算后送出控制信号到移相触发单元。由于自动运行方式的电压整定范围有限，在机组安装、检修或事故跳闸后进行发电机升压试验时，通常用手动方式来调整发电机的励磁从而调节机端电压或发电机的无功，这样调情较为平稳，调整范围可以很宽。

③ 自动励磁调节装置通常根据哪些参量来调整励磁输出

发电机自动励磁调节装置分他激励磁和自激励磁，小机组发电机通常采用自激励磁专，自激励磁调节装属置分相复励、谐振式自励、双绕组分流自励、可控硅自励等多方式。

以相复励方式(下图)为例，发电机负载后，激磁电流由电压线圈W1输出的电流分量和电流线圈W串输出的电分量叠加组成。虽然发电的端电压没有经电抗器移相而直接加在W1上，但W1匝数较多，电抗值较大，故W1与端电之间亦存在一相角差，从而使相复励变压器具有相敏作用。当负载变化时，W串随负载电流的大小及相位变化而变化，故能供给复励电流，补偿电枢反应的去磁作用，保证了发电机输出电压自动调整(恒压)。

④ 发电机的励磁调节器的调节方式

发电机的励磁调节器的调节方式:
1.1恒机端电压(自动)运行方式
该方式为发电机励磁系统闭环自动调节方式。在该种运行方式下，数字式励磁调节器的旨要任务是维持发电机端电压恒定，—般是把机端电压，作为反馈量，实现pid调节；向时，为了提高电力系统运行的稳定件，数字式励磁调节器还可以实现更为复杂的控制规律，如电力系统稳定器（pss）附加控制、线性最优励磁控制（loec）、非线性励磁控制（nec）等。恒机端电压（自功）运行方式是数字式励磁调节器的主要运行方式。
1.2恒励磁电流（手动)运行方式
一般而言，励磁调节器都有“自动”和“手动”两种运行方式，数字式励磁调节器也不例外。在恒励磁电流（手动）运行方式下，数字式励磁调节器采入信号，与给定值比较，经比例（积分）控制规律的运算后送出控制信号到移相触发单元。由于自动运行方式的电压整定范围有限，在机组安装、检修或事故跳闸后进行发电机升压试验时，通常用手动方式来调整发电机的励磁从而调节机端电压或发电机的无功，这样调情较为平稳，调整范围可以很宽。
此外，其他还有多种运行方式，例如：手动／自动运行方式的跟踪与切换、恒无功功率/恒功率因数运行方式、跟踪母线电压运行方式等等。
对于数字式励磁调节器的装置运行方式一般来说，单机系统是无法满足数字式励磁调节器高可靠性的要求。为此，人们常采用硬件冗余技术来提高励磁调节器工作的可靠性，主要方案有双重化系统或三机系统，分别对应两套调节器互为备用的运行方式和三机系统运行方式。二者相比，三机系统运行的可靠性和安全性都要高一些，但造价也高，切换逻辑相对复杂。
2两套调节器互为备用的运行方式
在这种运行力式下，数字式励磁调节器采用全双机系统，主机和备用机是两台相同的数字式励磁调节器，接收同样的信号，进行同样的运算。主机在线运行时，只有主机发出的触发脉冲有效。在运行中主机因任何原因发生故障时，应能立即实现备用机的自动切换，使备用机进入在线控制。在正常运行情况下下，主机和备用机之间应能实现人工手动切换。互为备用的两套调节器在运行过程中随时有可能互相切换运行，为满足平稳切换的要求，两套调节器应互相跟踪工作状况，即备用机跟踪在线运行的主机的工作状况，而哪一套调节器作为主机在线运行又是随时可能变化的。鉴于两套调节器的软件构成完全相同，即使不同的数字式励磁调节器所采用的控制规律有所不同，一般而言，只要由备用机跟踪在线机的电压给定、电流给定和相应控制规律环节输出值等内容，即可实现无扰动切换。具体实现方案一般是利用rs-232串行通信口或其他通信方式实现双机通信，由在线机将所需的各种跟踪值传送给备用机。至于跟踪速率，数字式励磁调节器可以以控制程序的循环周期为单位，每个循环周期改变一次控制命令，即跟踪一次。这种做法具有跟踪快、准的特点，可达到无扰动切换。
当在线机出现故障导致失磁失控时，备用机应能立即切换至在线运行状态。另外，当在线机软件程序运行出轨，软件复位连续功作几次无效后，备用机也应能够切换至在线远行状态，从而确保发电机的安全运行。
3三机系统运行方式
与两套调节器互为备用的远行方式相比，采用三机系统的主要目的是通过增加硬件投资来进一步提高数字式励磁调节器装置运行的可靠性和安全性。三机运行方式又可分为三机备用运行方式和三取二表决运行方式两种。
3.1三机备用运行方式
这种方式的工作原理是，除a机与b机互为备用可自动切换外，还设计了后备c机。当a、b机均发生故障时，c机能自动切换至在线运行。c机可以设计为具有和a、b机一样的功能，但一般情况下a、b机同时故障的几率较小，为简化方案，可以设计c机具有较为简单的励磁控制功能，例如只保证发电机按恒励磁电流（手动）运行方式继续运行。
三机备用运行方式和双机互为备用的运行方式原理上没有大的差别，只是三机备用运行方式以增加硬件投资为代价达到了数字式励磁调节器装置运行可靠性的提高。
3.2三取二表决运行方式
在该种起行方式下，三机都在线工作，三套调节器接收同样的外部输入信号，三者的软、硬件结构区完全一致，当三套调节器有两套的输出结果—致时，即将此输出结果作为数字式励磁调节器的输出送至励磁系统中的被控对象部分。当三机中有两套调节器故障时，数字式励磁调节器即无法工作，因此三取二表决运行方式较之双机互为备用的运行方式在可靠性方面并没有什么提高。三取二表决方式的优点表现在装置运行安全性的提高上，即可以较好地避免错误的励磁控制信号的输出，从而避免发电机的误励磁、失控等现象的发生。
三取二表决运行方式在电力系统继电保护和安全自动装置中应用较为广泛，因为继电保护或安全自动装置的误动作会给电力系统带来较大的危害、甚至造成灾难性的后果，而采用三取二表决方式可以降低装置误动的可能性。目前在数字式励磁调节器中采用三取二表决运行方式的方案尚未看到，但要作为—种可能的运行方式。

⑤ 请问那位高手做过多机电力系统分散协调控制关于励磁控制器设计的

为在含有可控串联补偿器（TCSC）设备的多机电力系统中实现TCSC与励磁的分散协调控制，通过建立TCSC与多机系统综合动态模型，并考虑了系统可能受到的干扰情况，在反馈线性化和H∞控制理论的基础上，构建出关于TCSC和励磁的分散非线性鲁棒协调控制律，并以一个六机系统为例说明了上述规律在电力系统中的应用，仿真结果表明，该控制律能明显提高系统的暂态稳定性，提高输电线路的输电能力，由于控制信号实现了本地化，避免了远距离信号传输。该控制律具有一定的工程实用性

⑥ 励磁系统的自动调节

自动调节励磁电流的方法
在改变发电机的励磁电流中，一般不直接在其转子回路中进行，因为该回路中电流很大，不便于进行直接调节，通常采用的方法是改变励磁机的励磁电流，以达到调节发电机转子电流的目的。
常用方法有：改变励磁机励磁回路的电阻，改变励磁机的附加励磁电流，改变可控硅的导通角等。
这里主要讲改变可控硅导通角的方法，它是根据发电机电压、电流或功率因数的变化，相应地改变可控硅整流器的导通角，于是发电机的励磁电流便跟着改变。这套装置一般由晶体管，可控硅电子元件构成，具有灵敏、快速、无失灵区、输出功率大、体积小和重量轻等优点。在事故情况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。
自动调节励磁装置的组成单元
自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。
1.测量单元
被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的。
2.同步单元
同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以保证控硅的正确触发。
3.调差单元
调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。
4.稳定单元
稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元 。励磁系统稳定单元 用于改善励磁系统的稳定性。
5.限制单元
限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。
必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元，一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。
自动调节励磁的组成部件
自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器；励磁装置需要提供以下电流，厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源；需要提供以下空接点，自动开机.自动停机.并网（一常开，一常闭）增，减；需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V，发电机机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等。
励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关，助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外，还必须灭磁，把转子磁场尽快地减弱到最小程度，保证转子不过的情况下，使灭磁时间尽可能缩短，是灭磁装置的主要功能。根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。
数字自动调节励磁装置
近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善。在自动调节励磁装置方面，也不断研制和推广使用了许多新型的调节装置。由于采用微机计算机用软件实现的自动调节励磁装置有显著优点，目前很多国家都在研制和试验用微型机计算机配以相应的外部设备构成的数字自动调节励磁装置，这种调节装置将能实现自适应最佳调节。

⑦ 发电机的励磁装置是什么如何实现的励磁到底是不是捆绑在转子产生电磁感应的线圈

发电机励磁装置的作用是给发电机转子绕组提供励磁电流，形成稳定的磁场，借助转子的转动，旋转磁场切割定子三相绕组，从而产生三相电势。
发电机励磁装置包括：交流电源，整流电路，电压调整回路和励磁开关部分。在书本上通常用“方框图”表示，在实际现场励磁装置占地面积10几个平方以上。
励磁交流电源有的取自“励磁机”，有的取自厂用电，有的取自励磁变压器，等。
发电机励磁装置分为手动调整和自动调整。自动调整装置称为“发电机自动励磁调节器”。
发电机励磁装置的工作原理：输入交流励磁电源------经过可控硅整流变成直流------通过励磁开关利用碳刷接入转子线圈。根据发电机的端电压和无功功率，我们可以通过可控硅来改变励磁电流的大小。

⑧ 发电机励磁调节的原理

发电机励磁装置的运行
图8.91把图7.23调整无功功率的U形曲线再画了一次。,从U形曲线可以得到并网运行的发电机（发电机电压与公网电压6.3kV非常接近，只有很小差异；

图8.91. 发电机无功功率的调整——U形曲线
f＝50Hz保持不变），在负荷为电感性（φ＞0）时，调节转子励磁电流有四个原则：
（1）如果发电机输出的有功功率（电磁功率——转子传递到定子绕组的功率）PM不变，增加励磁电流If，将会使发电机的输出的无功功率Q和电流I增加；如果发电机输出的有功功率不变，减小励磁电流If，将会使发电机的输出的无功功率Q和电流I减小，功率因数增大；如果发电机励磁电流过小，会造成进相运行，即发电机电压相位会滞后于电流的相位，发电机吸收电网的无功功率，这种情况称为“欠励磁”，甚至会影响到系统稳定，是不允许的，会造成发电机跳闸。
（2）如果发电机输出的有功功率PM增加了，为保持发电机cosφ不变，应当增加励磁电流If，此时将会使发电机的输出的无功功率Q和电流I增加。
（3）强行励磁（强励）：当发电机电压突然降低到额定电压的80～85％时，励磁装置会自动起动强励，使控制角α＝0，励磁电压升到最大值，励磁电流很快升到额定值的1.8～2倍，如果强励成功，发电机输出电压将被恢复，强励自动停止，励磁电流也恢复正常；如果发电机电压未因强励而恢复，则向发电机保护测控屏发出“强励失败”信号。
（4）已经并网的发电机，只要与电网连接的发电机出口断路器没有跳闸，即使无汽轮机驱动，也会继续同步运行，此时PM＝0，发电机为维持转速，要向电网吸收一点有功功率。要是发电机转子的励磁电流足够大，发电机向电网输出无功功率，称为同步调相机运行状态，If越大，输出的无功功率越大。这种状态在正常运行时是不允许的，只有在汽轮机组出现某些小故障，在不需较长修复时间的前提下，才允许短时使用。

⑨ 为什么用于励磁调节器的电压互感器二次侧不装熔断器

现在多使用自并励静止励磁系统，采用自动励磁调节装置通常包含电压互感器断线识别和防止误强励功能，已无此规定了。如果没有该功能，或该功能不正常，为了避免误强励，励磁电压互感器二次侧不得装设熔断器或空开

⑩ 励磁装置的介绍

励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。
励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。励磁装置可以单独提供，亦可作为发电设备配套供应。
中小型水利发电设备已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。 随着发电机容量及电网的不断增大，电力系统及发电机组要求励磁系统有更好控制调节性能，更多和更灵活的控制、限制、报警等附加功能。为满足上述要求，微机控制的数字式励磁调节器应运而生。微机励磁调节器的广泛应用，极大地提高了电厂生产的安全可靠性和经济效益。广大中小型机组用户也迫切需要一种价格便宜，性能优良，结构简单，易掌握，可靠性高的励磁调节器。
由于励磁装置的设计参数与同步发电机、励磁电源的参数密切相关，所以单独订购励磁装置的用户，应提供或填写与励磁装置配套使用的发电设备，如同步发电机、励磁电源等的技术参数，以保证产品的统一配套性和使用性能。
励磁装置，按规定应装在室内，所以它的使用环境温度，相对湿度、海拔高度等有一定的要求。在运输、保存和使用时应予以注意。对于性能及使用条件等方面的特殊要求，用户应在签约时明确提出。