自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)機(jī)電070907222035陳正超摘要：同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出特性具有重要的影響。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)通過閉環(huán)回路的反饋調(diào)節(jié)控制勵(lì)磁電流及電壓，達(dá)到發(fā)電機(jī)對(duì)外做功的要求，同時(shí)控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置應(yīng)該在允許的范圍內(nèi)。其中，勵(lì)磁系統(tǒng)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)提高電力系統(tǒng)并聯(lián)機(jī)組的穩(wěn)定性具有相當(dāng)大的作用。尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展導(dǎo)致機(jī)組穩(wěn)定極限降低的趨勢(shì)，也促使勵(lì)磁技術(shù)不斷發(fā)展。關(guān)鍵詞：自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元、勵(lì)磁電流勵(lì)磁控制系統(tǒng)原理及其作用：供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及其附屬設(shè)備統(tǒng)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。它一般由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)主要部分組成。勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流；而勵(lì)磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出。勵(lì)磁系統(tǒng)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)提高電力系統(tǒng)并聯(lián)機(jī)組的穩(wěn)定性具有相當(dāng)大的作用。尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展導(dǎo)致機(jī)組穩(wěn)定極限降低的趨勢(shì)，也促使勵(lì)磁技術(shù)不斷發(fā)展。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)的控制主要有單勵(lì)、相勵(lì)和復(fù)勵(lì)，通過閉環(huán)回路的反饋調(diào)節(jié)控制勵(lì)磁電流及電壓，達(dá)到發(fā)電機(jī)對(duì)外做功的要求，同時(shí)控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置應(yīng)該在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)決定無功功率的分配，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出決定發(fā)電機(jī)的有功功率的分配。對(duì)于小電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行的發(fā)電機(jī)而言，勵(lì)磁系統(tǒng)直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)的輸出特性，當(dāng)啟動(dòng)大負(fù)荷的設(shè)備時(shí)，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)十分重要的。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流是由發(fā)電機(jī)的輸出取得，勵(lì)磁電流的大小是由AVR根據(jù)發(fā)電機(jī)的輸出給定值和輸出端電壓、電流的反饋量自動(dòng)調(diào)節(jié)；勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)有強(qiáng)迫勵(lì)磁調(diào)節(jié)單元。勵(lì)磁系統(tǒng)的基本功能是給同步發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組提供直流電流，此外勵(lì)磁系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的直流電流，控制發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定，滿足發(fā)電機(jī)正常發(fā)電的需要，同時(shí)寸抓'制發(fā)電機(jī)組間無功功率的合理分配，因此同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)直接影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行或事故運(yùn)行中，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)保證發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行，有效地提高發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，使電力系統(tǒng)有令人滿意的性能是至關(guān)重要的。具體勵(lì)磁系統(tǒng)的主要作用包括以下幾個(gè)方面：1） 根據(jù)發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以維持機(jī)端電壓為給定值；2） 控制并列運(yùn)行各發(fā)電機(jī)間無功功率分配；3）提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性；4） 提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性；5） 在發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，進(jìn)行滅磁，以減小故障損失程度；6） 根據(jù)運(yùn)行要求對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)行最大勵(lì)磁限制及最小勵(lì)磁限制。下圖是勵(lì)磁系統(tǒng)電流電路原理圖。自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)電流的大小正常運(yùn)行前由接觸器K2控制，電壓達(dá)到正常的80%后有AVR自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓以滿足設(shè)備的運(yùn)行電流互感器T3是短路勵(lì)磁電流，即發(fā)電機(jī)輸出瞬間短路時(shí)，系統(tǒng)電壓為零，即T1二次側(cè)的電壓為零，K2接觸器處于為接通的狀態(tài)，K2接觸器輔助觸點(diǎn)動(dòng)作，此時(shí)勵(lì)磁電流就由T3電流互感器的二次電流提供，但短路電流非常大，足夠提供發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。瞬間可以滿足發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，但時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則引起更大的故障。同時(shí)直流接觸器K1、K3由24V電源控制，一旦24V電源失電，K1接觸器的輔助觸點(diǎn)短路勵(lì)磁電流線圈，因而發(fā)電機(jī)也不能正常工作。勵(lì)磁控制系統(tǒng)電路如圖2所示：A,V,R1A,V,RA,V,R1A,V,Rj L-i"toFio.-tiveVcI-to.9mRegul蟲七i□nJIm1:；冊(cè)一；-3-Iq--LUutomoi11vrVol-tage另己口成夙舊門1—tfri j自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)電氣接線圖:自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的職能方框圖:個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型:G 1+sT（1）此過程為環(huán)節(jié)，傳遞微分環(huán)節(jié)函數(shù)為G{S）=1+sT：，匕(s)=G(s),U(s)

(2)、，1土 —1+嘰2此過程為3微分環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)為Qs)=(2)、，1土 —1+嘰2此過程為3微分環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)為Qs)=1+sTcl1+sTbl1—「一什什一…G(s)=一(3)、此過程為慣性環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為 1+sT，bU(s)=C()U(s)⑶勵(lì)磁系統(tǒng)控制過程的電壓變化:b g⑶勵(lì)磁系統(tǒng)控制過程的電壓變化:設(shè)發(fā)電機(jī)外接負(fù)載電流產(chǎn)生變化(比如Ig)則Ug即：UgQ ■?UbQL >Ue(=Ur-Ub)J——UfUgU_——調(diào)節(jié)的結(jié)果是使誤差A(yù)Ug不斷減少?？刂七^程各參量的關(guān)系：設(shè)控制器為比例型的，即Uf=kUe而Ub與Ug成比例，即Ub=cUgU又設(shè)參考輸入信號(hào)Ur與期望值g具有與式Ub=cUg相同比例:AUr=cUg在以上各式中，k和c為比例系數(shù)。再發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓（輸出電壓）現(xiàn)應(yīng)等于U或接近期望值g，其偏差為：U△Ug=g-UgU根據(jù)式Ub=cUg和式Ur=cg的關(guān)系有：UUe=Ur-Ub=cg-cUg=cAUg故可借助于控制器的輸入偏差電壓Ue來評(píng)價(jià)發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出電壓偏差^Ug大小結(jié)論：發(fā)電機(jī)的自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)通過對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電壓波動(dòng)后產(chǎn)生的偏差實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電壓的控制，從而使發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變或者維