励磁调节器基本原理

Excitrol-100微机励磁调节器的技术参数与原理

摘要 本文介绍了excitrol-100微机励磁调节器的主要技术特点及其基本原理，其采样后的数据处理方式为快速傅里叶变换，excitrol-100微机励磁调节器性能优越其应用十分广泛。

关键词 excitrol-100微机励磁调节器；技术参数；原理；数据处理方式；

中图分类号tv5 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）43-0185-02

wlk-100系列微机控制同步电动机励磁装置是北京前锋科技有限公司研发的最新一代同步电动机励磁系统，其核心控制单元为excitrol-100型微机控制同步电动机励磁调节器，该系列装置包含wklf-101装置，具有除双套自动跟踪和故障自动切换外的全部技术性能。

excitrol-100励磁调节器为架构独立的控制单元，其功能涵盖了励磁系统所有测量、控制、调节与保护，如触发脉冲形成与功率放大、模拟量变送、接点量开入开出、启动回路控制、参数整定与励磁调节、软硬件故障监测、双机通讯、后台通讯、与pc机或液晶操作面板通讯等等。采用双调节器配置是双机只通过can通讯电缆连接，无任何公用部分，真正做到百分之百软硬件冗余。

采用excitrol-100励磁调节器只需另外配置励磁主回路，用于励磁电流电压测量的霍尔传感器及简单的操作指示元件即可构成

整套励磁系统，各部分功能明确，结构简洁。

excitrol-100微机励磁调节器的核心处理单元为32位dsp处理器，其主要技术指标包括：150mhz的主屏速度、32位数据总线宽度、128k字片内flash存储器、18k字片内ram、16路12位a/d采集器，多种模式的串行通讯控制其及功能强大的脉冲宽调控制器等。dsp优异的数字信号处理能力为调节器的技术性能实现提供的坚实的基础。

励磁系统的作用及工作原理

励磁系统是指一种用来激发发电机、电动机、变压器等电力设备的系统，它能够提供必要的电能，将这些设备变成发电或运转时所需要的电磁设备。励磁系统的作用是通过在电力设备中激发电流来产生磁场，从而实现电能的转换和传输。本文将从励磁系统的作用和工作原理两个方面来详细阐述。

一、 励磁系统的作用

1. 产生磁场：励磁系统的主要作用是产生磁场，这个磁场能够影响发电机、电动机和变压器等设备的性能。在发电机中，励磁系统能够生成必要的磁场，从而引起转子产生旋转运动；在电动机中，通过励磁系统产生的磁场，可以驱动机械装置实现动力传递；在变压器中，励磁系统可以调节磁场大小，实现电压的升降。励磁系统通过产生磁场来实现电能的转换和传输。

2. 维持稳定运行：励磁系统还能够维持电力设备的稳定运行。在发电机中，通过调节励磁系统中的激励电流，可以保持发电机输出电压的稳定性，避免电压的波动对电网造成影响；在电动机中，励磁系统能够控制电动机的起动和工作过程，确保电动机在正常运行范围内。

3. 调节功率特性：励磁系统还可以调节电力设备的功率特性，使其在不同负载下能够有不同的输出表现。这样可以适应不同的工作环境和负载要求，提高设备的工作效率和稳定性。

二、 励磁系统的工作原理

1. 电磁感应原理：励磁系统的工作原理是基于电磁感应原理的。当通过励磁系统的线圈中通入激励电流时，就会在线圈周围产生磁场。这个磁场会对设备中的铁芯或导体产生感应，从而产生感应电动势。通过调节激励电流的大小和方向，可以控制磁场的强弱和方向，从而实现对设备的控制。

2. 动态反馈控制：励磁系统中通常采用动态反馈控制技术，通过检测设备的运行状态和输出电压等参数，再将这些信息反馈给励磁系统，实现对激励电流的实时调节。这样可以使电力设备在不同运行状态下始终保持稳定的输出性能。

3. 控制器与调节器：励磁系统中还包括控制器和调节器等设备，用来对激励电流进行调节和控制。通过这些设备，可以实现对励磁系统的自动化控制和调节，使其能够适应不同的工况和负载要求。

1 自动调节励磁系统原理简介

随着电力系统的迅速发展，对励磁系统的静态和动态调节性能以及可靠性等提出了更高的要求。计算机技术、控制理论、电力电子技术的发展也促进了自并励励磁制造技术逐渐趋向于成熟、稳定、可靠。相对其它励磁方式而言，自并励励磁系统具有主回路简单、调节性能优良、可靠性高的优点，已取代励磁机励磁方式和相复励方式，在水电厂得到普遍使用。最近几年，自并励励磁方式也取代了三机励磁方式，成为新建火电厂的首选方案，逐渐在大型汽轮发电机组中推广应用。

1、组成

励磁系统由励磁调节器、功率整流器、灭磁回路、整流变压器及测量用电压互感器、电流互感器等组成。

2、工作原理

自并激励磁系统的励磁电流取自发电机机端，经过整流变压器降压、全控整流桥变流的直流励磁电压，由晶闸管触发脉冲的相位进行控制。一般情况下，这种控制以恒定发电机电压为目的，但当发生过励、欠励、V/F超值时，也起相应的限制作用。恒压自动调节的效果，在发电机并上电网后，表现为随系统电压的变化，机端输出无功功率的自动调节。

一、 调节器

励磁系统作为电厂的重要辅机设备，励磁调节器的设计，应对电力系统的变化有较大的适应性，随着计算机技术的发展，励磁调节器已经由模拟式向计算机控制的数字式方向发展，大大增加了励磁系统的可靠性。

1、 调节器的控制规律

一般用于励磁调节器的控制规律有：PID＋PSS、线性最优控制、非线性最优控制等。关于励磁控制规律，国内外学者普遍认为，励磁调节器的设计，应对电力系统的变化有较大的适应性，而不是在某种条件下最优。同时，励磁调节不仅要考虑阻尼振荡，还必须考虑调压指标等性能要求。由于PID+PSS控制方式有很强的阻尼系统振荡的能力，具有较好的适应性以及很好的维持发电机电压水平的能力，又具有物理概念清晰、现场调试方便的优点，因而在国内外得到普遍应用。我公司的励磁调节器的控制规律也采用PID＋PSS控制方式。

1 发电机励磁系统原理

一.励磁系统

1.励磁系统基本原理

同步发电机励磁电源一般采用直流电，励磁系统的作用主要就是供给发电机转子绕组的直流电源。同步发电机励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。励磁功率单元包括整流装置及其交流电源，它向发电机的励磁绕组提供直流励磁功率；励磁调节器，感受发电机电压及运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出励磁电流的大小，以满足系统运行要求。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。

励磁系统大致可分为直流励磁机励磁系统和交流励磁机励磁系统以及自并励励磁(静止半导体励磁)系统。

2.励磁系统的任务

1). 正常运行条件下，供给发电机励磁电流。

2). 根据发电机所带负荷的情况调整励磁电流，维持发电机机端电压。

3). 使并列运行的各同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配。

4). 增加并网运行发电机的阻尼转矩，以提高电力系统动态稳定性及输电线路的有功传输能力。

5). 电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，强行励磁，将励磁电压迅速提升到足够的顶值，以提高系统的暂态稳定性。

6). 发电机突然解列、甩负荷时，强行减磁，将励磁电流迅速降到安全值，以防止发电机电压过高。

7). 发电机内部发生短路故障时，快速灭磁，将励磁电流迅速减到零值，经减小故障损坏程度。

8). 不同的运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制，以保证发电机机组的安全稳定运行。

3.励磁系统的励磁方式.

1).直流励磁机励磁系统

直流励磁机是用于供给发电机励磁的直流发电机，过去机组容量不大，采用由直流发电机组成的励磁系统，励磁机与发电机同轴旋转，由于直流励磁机具有电刷和整流子等接触部件，需定期更换电刷和换向器，特别是当其容量随发电机容量而增大时换向问题很难解决，一般只在单机容量100MW以下的机组上采用。

直流励磁机通常采用自并励式，是利用励磁机电枢旋转切割剩磁来实现建压的，电枢绕组内的电势电流是交变的，借助换向装置将电枢内的交流电变成直流电。发电机端电压的调节是通过调整磁场变阻器来改变励磁机励磁电流从而达到手动调整发电机转子电流的目的。一般采用KFD-3型相复励自动励磁调节装置，复励电流是随发电机定子电流而改变的，由机端电流互感器经复励变整流桥及调节电阻供给，励磁机励磁电流由励磁机经变阻器供给的自励电流和复励装置供给的复励电流，能起强励作用，其增值受电流互感器、复励变及励磁机磁路饱和限制，不能完全代替继电强励装置。当发电机电压降至额定电压的80%-85%时，通过短接磁场变阻器将励磁机励磁电压增至额定值的1.8～2倍，实现强励。