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发电机数字式励磁调节器基本构成
发布时间:2022-10-08 00:08:01  ▏阅读:

 

 

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发电机数字式励磁调节器基本构成

 

发电机的自动励磁调节器是为了提高电力系统稳态和动态性能,对同步发电机、同步调相机和大型同步电动机的励磁进行自动调节的一种装置。按其调节的原理可分为模拟式数字式两类。不论是模拟式AER还是数字式AER,基本功能是相同的,只是数字式AER有很大的灵活性,可实现和扩充模拟式AER难以实现的功能,充分发挥了数字式AER的优越性。

 

1、励磁调节装置的组成

 

图1示出了数字式AER基本功能性框图,由调差环节、测量比较、PID调节、移相和脉冲放大、可控整流等基本部分组成,构成以机端电压为被调量的自动励磁调节的主通道系统。此外,为保证发电机运行的安全,还设有各种励磁限制;为便于发电机运行,装置设有电压给定值系统。除上述主通道调节外,还可切换为以励磁电流(见图1中虚线,通过TA2测量)为被调量的闭环控制运行。由于采用自动跟踪系统,切换不会引起发电机无功功率的摆动。以励磁电流为被调量的闭环控制运行,也称手动运行,通常应用于发电机零起升压以及自动控制通道故障时。

 

在图1的主通道自动励磁调节中,若由于某种原因使发电机电压升高时,偏差电压ΔU经PID调节后得到控制量y,使移相触发脉冲后移,控制角α增大,可控整流输出电压减小,减小了发电机的励磁,机端电压随之下降。反之,发电机电压下降时,控制量y使移相触发脉冲前移,控制角α减小,可控整流输出电压增大,增大了发电机的励磁,机端电压随之升高。因此,调节结果可使机端电压在给定值水平。

 

发电机数字式AER基本功能性框图.png

图1 发电机数字式AER基本功能性框图

 

 

2、励磁调节装置的作用

 

在传统的模拟式AER中,是用模拟电子电路来实现图1所示功能的。图2所示为电子式模拟励磁调节器的构成框图,它由基本控制和辅助控制两部分组成。基本控制由调差、测量比较、综合放大、移相触发单元组成,实现电压调节和无功分配等基本调节功能。各部分作用如下。

(1)调差单元:实现发电机不同的调差特性及调差系数。

(2)测量比较:输入发电机电压与给定值进行比较得出偏差值。

(3)综合放大单元:测量单元输出的电压差值一般较小,为提高灵敏性,并考虑运行要求接入其他辅助的限制量及稳定控制量,进行综合和放大。

(4)移相触发单元:用综合放大输出作控制量,产生滞后于同步电压α角的移相触发脉冲,相应改变整流电压输出的大小。

(5)可控整流单元:可控整流桥在α角的移相触发脉冲(每隔60°一个双脉冲)作用下,将交流励磁电压整流成可变大小的直流励磁电压。

而辅助控制是为了满足发电机的不同运行工况,改善电力系统稳定性,改善励磁控制系统动态特性而设置的单元,如励磁系统稳定器、电力系统稳定器和励磁限制器等。

 

发电机电子式模拟励磁调节器的构成框图.png

图2 发电机电子式模拟励磁调节器的构成框图

 

3、励磁控制系统动态特性

 

励磁控制系统动态特性是指在较小的或随机的干扰下,励磁自动控制系统的时间响应特性。发电机励磁系统加入励磁调节器后,如参数配置不当,会出现励磁系统不稳定的现象。因此,在励磁控制系统中通常用电压速率负反馈环节来提高系统的稳定性,即将励磁系统输出的励磁电压微分后,再反馈到输入端。这种并联校正的微分反馈网络称为励磁系统稳定器。

 

4、励磁调节装置原理

 

数字式励磁调节装置原理与模拟式基本相同,它是一台专用微型计算机励磁控制的系统,其框图如图3所示。微型计算机的核心是主机,主机通过系统总线、接口电路与具体控制对象的过程通道连接,也就是采集发电机组的运行状态信息和输出脉冲调节励磁功率柜(晶闸管),实现对发电机组励磁的综合调节控制。

由于计算机具有强大的运算和逻辑判别能力,可以方便地实现各种控制策略,可以实现模拟式励磁调节器较难实现的控制策略(例如各种优化控制算法),且便于修改、灵活性强。数字式励磁调节器在信息技术的推动下获得了很大的发展。

图3其实也是计算机控制系统通用的框图模式。其中主机(CPU)、系统总线和接口电路是一台通用的微型计算机硬件;而数据采集输入过程通道、脉冲输出、控制输出过程通道和人一机接口,是与控制对象具体有关的硬件电路。主机装有系统软件、应用软件等,就是一台专用的微型计算机的励磁调节器,能够用数值计算与判断达到精确度高、响应快的控制效果。

 

发电机数字式磁调节器的构成框图.png

图3 发电机数字式磁调节器的构成框图

 

为了便于和模拟式励磁调节器类比,数字式励磁调节器的组成也可分为主控制单元(主机)、信息采集单元、控制输出(移相触发)单元和人一机接口单元等四个部分,在图3中分别用虚框1~4表示。

 

 


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