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發(fā)電機數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器基本構(gòu)成
發(fā)布時間:2022-10-08 00:08:01  ▏閱讀:

 

 

新聞主題

發(fā)電機數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器基本構(gòu)成

 

發(fā)電機的自動勵磁調(diào)節(jié)器是為了提高電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能,對同步發(fā)電機、同步調(diào)相機和大型同步電動機的勵磁進行自動調(diào)節(jié)的一種裝置。按其調(diào)節(jié)的原理可分為模擬式數(shù)字式兩類。不論是模擬式AER還是數(shù)字式AER,基本功能是相同的,只是數(shù)字式AER有很大的靈活性,可實現(xiàn)和擴充模擬式AER難以實現(xiàn)的功能,充分發(fā)揮了數(shù)字式AER的優(yōu)越性。

 

1、勵磁調(diào)節(jié)裝置的組成

 

圖1示出了數(shù)字式AER基本功能性框圖,由調(diào)差環(huán)節(jié)、測量比較、PID調(diào)節(jié)、移相和脈沖放大、可控整流等基本部分組成,構(gòu)成以機端電壓為被調(diào)量的自動勵磁調(diào)節(jié)的主通道系統(tǒng)。此外,為保證發(fā)電機運行的安全,還設(shè)有各種勵磁限制;為便于發(fā)電機運行,裝置設(shè)有電壓給定值系統(tǒng)。除上述主通道調(diào)節(jié)外,還可切換為以勵磁電流(見圖1中虛線,通過TA2測量)為被調(diào)量的閉環(huán)控制運行。由于采用自動跟蹤系統(tǒng),切換不會引起發(fā)電機無功功率的擺動。以勵磁電流為被調(diào)量的閉環(huán)控制運行,也稱手動運行,通常應(yīng)用于發(fā)電機零起升壓以及自動控制通道故障時。

 

在圖1的主通道自動勵磁調(diào)節(jié)中,若由于某種原因使發(fā)電機電壓升高時,偏差電壓ΔU經(jīng)PID調(diào)節(jié)后得到控制量y,使移相觸發(fā)脈沖后移,控制角α增大,可控整流輸出電壓減小,減小了發(fā)電機的勵磁,機端電壓隨之下降。反之,發(fā)電機電壓下降時,控制量y使移相觸發(fā)脈沖前移,控制角α減小,可控整流輸出電壓增大,增大了發(fā)電機的勵磁,機端電壓隨之升高。因此,調(diào)節(jié)結(jié)果可使機端電壓在給定值水平。

 

發(fā)電機數(shù)字式AER基本功能性框圖.png

圖1 發(fā)電機數(shù)字式AER基本功能性框圖

 

 

2、勵磁調(diào)節(jié)裝置的作用

 

在傳統(tǒng)的模擬式AER中,是用模擬電子電路來實現(xiàn)圖1所示功能的。圖2所示為電子式模擬勵磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成框圖,它由基本控制和輔助控制兩部分組成。基本控制由調(diào)差、測量比較、綜合放大、移相觸發(fā)單元組成,實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和無功分配等基本調(diào)節(jié)功能。各部分作用如下。

(1)調(diào)差單元:實現(xiàn)發(fā)電機不同的調(diào)差特性及調(diào)差系數(shù)。

(2)測量比較:輸入發(fā)電機電壓與給定值進行比較得出偏差值。

(3)綜合放大單元:測量單元輸出的電壓差值一般較小,為提高靈敏性,并考慮運行要求接入其他輔助的限制量及穩(wěn)定控制量,進行綜合和放大。

(4)移相觸發(fā)單元:用綜合放大輸出作控制量,產(chǎn)生滯后于同步電壓α角的移相觸發(fā)脈沖,相應(yīng)改變整流電壓輸出的大小。

(5)可控整流單元:可控整流橋在α角的移相觸發(fā)脈沖(每隔60°一個雙脈沖)作用下,將交流勵磁電壓整流成可變大小的直流勵磁電壓。

而輔助控制是為了滿足發(fā)電機的不同運行工況,改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性,改善勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)特性而設(shè)置的單元,如勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器和勵磁限制器等。

 

發(fā)電機電子式模擬勵磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成框圖.png

圖2 發(fā)電機電子式模擬勵磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成框圖

 

3、勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)特性

 

勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)特性是指在較小的或隨機的干擾下,勵磁自動控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)特性。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)加入勵磁調(diào)節(jié)器后,如參數(shù)配置不當,會出現(xiàn)勵磁系統(tǒng)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。因此,在勵磁控制系統(tǒng)中通常用電壓速率負反饋環(huán)節(jié)來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,即將勵磁系統(tǒng)輸出的勵磁電壓微分后,再反饋到輸入端。這種并聯(lián)校正的微分反饋網(wǎng)絡(luò)稱為勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器。

 

4、勵磁調(diào)節(jié)裝置原理

 

數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)裝置原理與模擬式基本相同,它是一臺專用微型計算機勵磁控制的系統(tǒng),其框圖如圖3所示。微型計算機的核心是主機,主機通過系統(tǒng)總線、接口電路與具體控制對象的過程通道連接,也就是采集發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息和輸出脈沖調(diào)節(jié)勵磁功率柜(晶閘管),實現(xiàn)對發(fā)電機組勵磁的綜合調(diào)節(jié)控制。

由于計算機具有強大的運算和邏輯判別能力,可以方便地實現(xiàn)各種控制策略,可以實現(xiàn)模擬式勵磁調(diào)節(jié)器較難實現(xiàn)的控制策略(例如各種優(yōu)化控制算法),且便于修改、靈活性強。數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器在信息技術(shù)的推動下獲得了很大的發(fā)展。

圖3其實也是計算機控制系統(tǒng)通用的框圖模式。其中主機(CPU)、系統(tǒng)總線和接口電路是一臺通用的微型計算機硬件;而數(shù)據(jù)采集輸入過程通道、脈沖輸出、控制輸出過程通道和人一機接口,是與控制對象具體有關(guān)的硬件電路。主機裝有系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等,就是一臺專用的微型計算機的勵磁調(diào)節(jié)器,能夠用數(shù)值計算與判斷達到精確度高、響應(yīng)快的控制效果。

 

發(fā)電機數(shù)字式磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成框圖.png

圖3 發(fā)電機數(shù)字式磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成框圖

 

為了便于和模擬式勵磁調(diào)節(jié)器類比,數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的組成也可分為主控制單元(主機)、信息采集單元、控制輸出(移相觸發(fā))單元和人一機接口單元等四個部分,在圖3中分別用虛框1~4表示。

 

 


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