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功能说明与康明斯知识

MX321斯坦福发电机电压调节器使用说明书

 

摘要：MX321是斯坦福发电机系统中一款性能优良的自动电压调节器（AVR），它通过与永磁发电机（PMG） 配合使用，为无刷同步发电机提供精确的励磁控制，确保发电机输出稳定、可靠的电力。MX321的详细技术参数包括电源输入、输出特性、保护功能和调整率等，MX321除了具备SX440的特点外，还增加了三相均方根检测、过电压保护、短路电流限制等高级功能。其电压调整精度达到0.5%，是目前功能较完善性能较好的AVR。

 

一、概述

 

1、基本作用

（1）MX321是一款三相感应自动调压器，是无刷发电机励磁系统的组成部分。励磁电源取自三相永磁发电机（PMG），可使AVR控制电路免受非线性负载的影响以及发电机端子的射频干扰。能够承受发电机的持续短路电流是PMG系统的另一特色。

（2）AVR对发电机主绕组的电压进行监测，并且通过控制励磁电路使发电机输出电压稳定在指定的范围内，同时还将根据发电机的负荷、转速、温度和功率因数等要素做出修正。而三相RMS检测能够提供更准确的电压调整，可调软起动电路能够控制发电机输出电压的平滑建立。

（3）频率测量电路连续监控发电机组的轴转速，当转速低于预设临界值时，相应地降低发电机输出电压，为励磁系统提供欠频保护。更先进的增强功能可对电压/频率曲线的斜率和电压恢复时间进行调整，以改善涡轮增压发动机的响应速度。

（4）限流功能可以对持续的短路电流进行控制。

（5）通过内部关闭AVR输出的方式，可将最大励磁强度限定在安全的时间范围内，这种状态可以维持到发电机组停机为止。

（6）AVR包含有过压保护功能，该功能可通过内部关闭AVR输出的方式或者使选装的励磁电路断路器脱扣来实现。另外还提供了远程电压微调器接口，以便用户对发电机的输出进行微调。

（7）模拟输入端可以连接到Newage功率因数控制器或者其他具备兼容输出信号的外接设备。

（8）AVR还有连接并车电流互感器的接口，可实现与其他同样配置的发电机并联运行。

 表1  MX321电压调节器主要技术参数

2、安装与设置要点

      MX321 的安装和设置对于其正常工作至关重要，以下几个环节需要特别注意：

（1）频率设置：需要通过短接端子来选择发电机的运行频率，50Hz运行需短接端子2-3，60Hz运行则短接端子1-3。

（2）稳定性设置：根据发电机的功率大小，通过短接不同的端子来选择相适应的稳定性设置，以优化系统性能。

① 90KW以下：连接A-C；

② 90KW-550KW：连接B-C；

③ 550KW以上：连接A-B。

（3）励磁中断连接：如果未安装外部的励磁中断可选件，务必确保辅助接线盒内的K1-K2端子由出厂时的导线可靠连接。

3、连接方法

      MX321 的典型连接包括：

（1）P1, P2, P3：连接至永磁发电机（PMG） 的三相电力输入。

（2）XX, X：AVR的励磁电力输出，接至发电机励磁机。

（3）6, 7, 8：接入发电机的三相反馈电压（220V），用于电压检测。

（4）1, 2：用于连接外部电压微调电位器（如果无需外接，则保持1和2端子连接）。

（5）U, V, W 之 S1 和 S2：电流限位保护输入，能对任何线间或相间故障进行电流限位。

 

图1  斯坦福发电机MX321电压调节器原理图

图2  斯坦福MX321调压板实物图

 

 

二、自动调压器的特点与功能

 

1、特点

      MX321调压板的核心功能在于它能够确保发电机在各种负载条件下维持稳定的输出电压。除此之外，还具备以下突出特点：

（1）三相均方根检测：能精确检测三相电压的真实有效值（RMS），监测更准确，有助于提高电压调节精度。

（2）增强的保护功能：提供了过电压保护、短路电流限制以及“去过剩磁” 功能，这些功能能有效保护发电机和AVR本身免受潜在损害。

（2）高精度调节：其电压调整率优于0.5%，确保了发电机输出电压的高稳定性。

（3）强大的抗干扰能力：由于励磁电源取自永磁发电机（PMG），这使得AVR控制电路能够免受非线性负载（如整流设备）的影响和发电机端子的射频干扰。即使在发电机端持续短路的情况下，PMG系统也能提供可靠的励磁电源。

2、主要功能 

（1）分压器和整流器：选取发电机输出电压中的一部分并进行衰减。分压器通过AVR电压电位计和外接手动微调器（如果配备的话）进行调整。并车电流互感器的输出也叠加到该信号上，整流器将交流输入信号转换为代表发电机输出电压的直流信号。

（2）直流混合电路：将模拟输入信号与发电机输出电压信号相叠加。

（3）三相整流器：将限流CT的输出转换为代表发电机输出电流的直流信号。

（4）放大器：将发电机输出电压或输出电流信号与参考电压进行比较，将差值进行放大，为电源设备提供控制信号。斜坡发生器和电位检测与驱动电路负责控制电源设备的导通时间，为励磁系统提供所需的电源，使发电机输出电压保持在指定的范围内。

（5）稳压电路：负责提供可调交流负反馈，以确保控制系统拥有良好的稳态和瞬态特性。

（6）电源：负责为AVR电路提供所需的电压。

（7）低频检测器：负责测量每个电周期的长度，并在转速低于预设的极限值时，使参考电压随转速线性降低。电压下降和恢复时间延迟调整电路可将电压滚降和恢复时间调大。发光二极管指示灯点亮，表明欠速运行状态。

（8）同步电路：作用是将斜坡发生器和低频检测器锁定在永磁发电机波形周期上。

（9）功率控制设备：可根据放大器产生的压差信号来改变励磁电路的电流大小。

（10）断路器：可在过励磁或者过电压情况下对控制系统进行电路隔离。

（11）过励磁检测器：对励磁机电压进行连续监控，如果该电压超过参考电位l并且持续时间超过规定期限，该探测器就会关闭电源设备，同时还可提供使断路器脱扣的外部信号。

（12）过压检测器：对发电机定子电压进行连续监控，如果该电压超过参考电位并且持续时间超过规定期限，该探测器就会关闭电源设备，同时还可提供使断路器脱扣的外部信号。

3、注意事项

（1）在50°C到70°C内，电流由3.7A线性下降至2.7A

（2）当存在某些射频信号传输时，可能无法达到所述的调压效果。

（3）调压变化范围符合BS.EN.61000-6-2:2001标准B中的规定10分钟后测得结果。

（4）适用于E以上模式。可能需要降低发电机额定值。请与厂商核对。

（5）出厂设定值。半密封贴装，可选跳线设置。

（6）连接到模拟输入端的所有设备，必须采用全浮式（对地绝缘）安装，绝缘强度须达到交流500V。

（7）无凝结。

 表2  MX321电压调节器控制功能一览表

 

三、AVR控制功能的调整

 

1、电压（VOLTS）调整

      发电机输出电压为出厂设定值，但可以通过调整AVR电路板上的VOLTS控制钮或外接手动微调器进行微调。如果未安装手动微调器，则AVR上的端子1和2必须短接。 如果需要更换AVR或需要重新设定VOLTS控制钮，请按以下步骤进行操作：

（1）运行发电机之前，须将VOLTS控制钮逆时针旋转到最大位置。

（2）如果安装了远程电压微调器，将其调到中间位置。

（3）将稳定性（STABILITY）控制钮调到中间位置。

（4）在发电机相线和中线之间连接好合适的电压表（0-300V ac）。

（5）起动发电机组，使其在标称频率（50-53Hz或60-63Hz）下空载运行。

（6）如果此时红色LED指示灯点亮，请参见“UFRO”调整方法。

（7）顺时针缓慢转动VOLTS控制钮，直至达到额定电压值。

（8）如果当前电压不稳定，请参见“稳定性”调整方法，必要时重新调整电压。

（9）此时，电压调整完毕。

警告！电压调整后不得高于发电机额定电压。如果存在疑问，可参见发电机外壳上的铭牌。 警告！不得将手动微调器接线端接地，因为他们的电位可能高于地电位。如果不注意这一点，可能会导致设备损坏。

2、稳定性（STABILITY）调整

（1）AVR本身含有稳压电路或阻尼电路，为发电机提供了良好的稳态和瞬态特性。

（2）配备的跳线选择器可优化稳压电路对不同规格发电机的响应，应根据发电机的额定功率并按照图中所示的方法设置跳线帽位置。

（3）稳定性调整的正确方法是在发电机空载运行的情况下，逆时针缓慢转动稳定性调整电位器，直至发电机电压变得不稳定。然后再从这一点开始顺时针缓慢调整至最佳位置或阻尼临界点（即，发电机电压介于稳定和不稳定的临界点）。

3、UFRO调整

（1）AVR含有欠频保护电路，在发电机转速降至预设极限值（拐点）以下时，可保证发电机的电压/频率特性。红色LED灯亮，表示UFRO电路开始工作。

（2）UFRO已经预先设置好并封装起来，只需根据图示并通过跳线设置来选择50Hz或60Hz工作频率以及4极或6极即可。

（3）在最佳设定下，当发电机频率刚刚下降到标称值以下，即50Hz系统频率降至47Hz、60Hz系统频率降至57Hz时，LED指示灯就会点亮。

4、下垂（DROOP）调整

（1）并联应用发电机配备了并联运行下垂互感器，可向AVR提供功率因数相关信号。该C.T.连接至AVR上的S1与S2（详情请参阅发电机接线图）。在实际应用中，功率因数为零及满载条件下的下垂调整值通常预设为5%。

（2）顺时针调整可增大提供给AVR的电流互感器信号，同时增大滞后功率因数（cosØ）下的下垂。逆时针转动到最大位置时，下垂为零。

5、微调（TRIM）

（1）模拟输入端（A1、A2）可连接Newage功率因数控制器或其他装置，最大可连接直流+/-5 v的信号。

（2）连接到该输入端的直流信号将被叠加到AVR检测电路中。A1连接至AVR的零电位端，A2上的正电压会增强励磁强度；反之，A2上的负电压会减弱励磁强度。用户可通过“微调”（TRIM）控制钮来调整输入信号的灵敏度：逆时针转动到最大位置，外接信号就不会产生作用；顺时针转动到最大位置则可产生最大效果。

（3）在使用了Newage功率因数控制器的情况下，通常设定在顺时针最大位置处。

警告！连接到该模拟输入端的所有设备，必须采用全浮式（对地绝缘）安装，绝缘强度须达到交流500V。如果不注意这一点，可能会导致设备损坏。

 6、过励磁（EXC）调整

（1）该控制钮在出厂时已设置完毕并进行了封装，不应再进行调整。过励磁条件由红色LED指示灯点亮来指示，该指示灯同时还用于表示欠速运行和过压状态。

（2）发生过励磁脱扣情况后，发电机必须停机方可进行复位。

7、电压下降（DIP）调整

      此功能大多应用于以涡轮增压发动机驱动的发电机在一定范围内承载大负荷的情况。该功能通过增加电压/频率曲线斜率来获得相对于转速更大比例的电压滚降深度。当逆时针转动DIP控制钮时，发电机电压会遵照正常的电压/频率曲线下滑至转速低于额定值；顺时针转动DIP控制钮时，将获得更大的电压滚降深度，有助于发动机恢复转速。

8、恢复时间延迟（DWELL）调整

      此功能大多应用于以涡轮增压发动机驱动的发电机在一定范围内承载大负荷的情况。其功能是在转速恢复与电压恢复之间提供一段延时，使较大的DIP设定以稳定状态运行。当DWELL控制钮逆时针转到最大位置时，发电机电压将遵循电压/频率曲线变化；顺时针转动DWELL控制钮，可增加转速恢复与电压恢复之间的延时。

9、限流（I LIMIT）调整

      该功能常用于限制短路电流或者提供电机起动的电流限制。要使用这个功能，需要将设置了正确比率的限流CT连接到AVR的S1、S2端子上。其中，内部设定了过流10秒的限制。要使用该功能之前，请先咨询厂商。

10、过电压（OVER V）调整

（1）该控制钮在出厂时已设置完毕并进行了封装，不应再进行调整。过压条件由红色LED指示灯点亮来指示，该指示灯同时还用于表示欠速运行和过励磁状态。

（2）发生过电压脱扣情况后，发电机必须停机方可进行复位。

11、建压时间（RAMP）调整

      当发电机达到一定转速时，将由此AVR中的软起动或电压建立电路来控制电压建立的速率。该设置通常出厂时已预设好并进行了封装，电压上升时间约为3秒。必要时，可在规格表中限定的范围内进行调整。

 

总结：

购买MX321 AVR时，请务必选择信誉良好、可靠的供应商或服务商，确保产品质量和售后保障。并确认所选AVR的型号和参数与你的发电机完全匹配，包括功率、频率等。由于AVR的安装、接线和调试涉及电气专业知识，建议由专业技术人员操作，以确保安全和设备正常运行。此外，不同型号或批次的MX321可能在细节上略有差异，操作前务必仔细阅读产品附带的技术手册或说明书。

 

 

 

 

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