小型水電站勵磁設備(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 機端直接帶負載的機組，應采用負調差特性，在按電壓偏差調節的系統中可按下式計算。 ? △ U=UG （ UI+KQ） ? K＞ 0為正調差， K＜ 0為負調差。 ? 式中： UG——給定電壓； UI——測量電壓； K——調差系數； Q——無功。 ⑶ 調節器的基本功能 2) 調節計算 ? c. 強勵限制環節 ? 當電網或機端電壓發生下降較多時，勵磁系統應快速強勵維持電網或機端電壓的穩定，同時也為發電機的保護提供可動作的支持。 ? 但從發電機自身的安全考慮對強勵電流進行限制是必須的。 ? 強勵頂值電流限制；強勵倍數限制； ? 強勵反時限限制，強勵反時限限制是為了防止轉子因長時間過流而發熱設置的，在微機勵磁調節器中允許強勵時間 T可按下式設置。 ⑶ 調節器的基本功能 2) 調節計算 21LIKT ?IL ?式中， K為計算系數； IL為額定勵磁電流。 t 30s 2ILe ⑶ 調節器的基本功能 2) 調節計算 ? d. 低勵限制 為了防止發電機在低勵時，因擾動而失步，破壞發電機的靜態穩定極限，有必要進行低勵限制，有人把低勵與進相等同起來，這是一個概驗性的錯誤，進相運行應該是發電機允許的一種運行工況，但進相到一定深度就不安全了，特別是有功負荷較大時，很容易在受到干擾失步，這是不允許的。在微機勵磁系統中，可按直線方程確定低勵限制。 ⑶ 調節器的基本功能 2) 調節計算 ? d. 低勵限制：按功率圓確定低勵限制線 Q P Q=KP+b b ⑶ 調節器的基本功能 2) 調節計算 ? e. 電壓 /頻率限制 當發電機在空載狀態時，為了防止發電機在轉速降低時產生磁路過飽和，導致過電流，須進行 V/F限制。微機勵磁系統一般按下列方式進行限制。 ⑶ 調節器的基本功能 2) 調節計算 ? V/F限制 F(HZ) UI(V) Ue 0 50 ⑶ 調節器的基本功能 2) 調節計算 ? f. PSS 按電壓偏差的 PID調節方式，完全能滿足電壓精度的要求，也有助于改善發電機電壓的動態和靜態穩定性。但是對在電網中的主力機組，特別是傳輸距離較長，線路阻抗較大，而運行的功率因數較高時，增設 PSS電力系統穩定器對抑制系統的低頻震蕩是有好處的。 采用發電機電功率增量（△ Pe）作為輸入信號，經過相位校正環節、放大環節、隔離環節及限幅環節后，輸出控制信號 Upss到勵磁的 AVR的電壓相加點。 ? Pss的傳遞函數為： ? WSWSSSSSTTTTTTKps s????????111114321 ⑶ 調節器的基本功能 2) 調節計算 ?式中， 為相位校正環節，由兩級超前，滯后環節組成， T T3為超前時間常數，T T4為滯后時間常數， Kpss為 Pss的放大倍數， Tw為隔離時間常數， PID+Pss已成為目前勵磁調節的主要方式。 )1111( 4321 SSSS TTTT ????? ⑶ 調節器的基本功能 ? 3）勵磁微調節控制器供電電源的考慮 ?數字電路比模擬電路對電源的要求要高，除了要選擇高品質的開關電源外，在供電方案的選擇、走線、工藝等方面也應合理。 ?對微控制器一般要用隔離供電方式，對于多通道系統，供電電源最好能獨立。 ?發電廠一般都有交流和直流兩種電源，對單通道系統可采用如圖 9所示的供電方式 ⑶ 調節器的基本功能 3）勵磁微調節控制器供電電源 ?雙開關電源 開關電源 開關電源 交流 直流 調 節 器 ⑶ 調節器的基本功能 3）勵磁微調節控制器供電電源 ?單開關電源 交流 直流 調 節 器 開關電源 ㈡ 模擬式勵磁調節器 早期的半導體勵磁控制系統多采用模擬方式，隨著微機控制技術的發展，有取代模擬式控制系統的趁勢，但模擬電子技術目前也有長足的發展，特別是高性能的運算放大器，模擬比較器及 555時基電路的發展，使得模擬式勵磁調節器在小機組上目前仍被選用。 所謂模擬式調節器，是指用模擬電路來完成調節計算（ P、 PI、 PID）功能的調節器。 ㈢ 模數混合式勵磁調節器 目前用得最多的主要有兩種型式： ? 1. 一種是雙通道雙調節器中的某一個通道為模擬通道，構成模數混合型，見圖 11； ? 2. 另一種是在單通道調節器中，用模擬電子電路完成調節計算功能，用微處理器（單片機或 PLC等）完成人機接口與上位機通訊等輔助功能構成模數混合型勵磁調節器，見圖 12。 ㈢ 模數混合式勵磁調節器 ? 1．雙通道模數混合式勵磁調節器 F 微機調節器 模擬調節器 ㈢ 模數混合式勵磁調節器 ? 2. 單通道模數混合式勵磁調節器 ～ 模擬調節器 微機人機接口 F ㈢ 模數混合式勵磁調節器 ?對于前一種，通常是把微機通道作為主通道，模擬通道作為備用通道使用，通常用在中大型機組上，對于后一種，它的應用前景應該得到肯定，它既符合人們對傳統勵磁調節器的原理認知，又能與上位機進行通訊，充分發揮了模擬電路與數字電路的優勢，但調節規律比較單一，在小機組上使用有一定的優勢 五 多功能組合控制裝置 ?三合一 : ☆ 集發電機的 (控制 +保護 +計量 )的組合 ☆ 在小型機組上采用 (1萬千瓦以下機組 ) ☆ 主要功能：勵磁、調速、同期、保護、計量、測溫、制動等。見圖 13 五 多功能組合控制裝置 ?三合一控制裝置 ～ 勵 磁 調 速 同 期 保 護 測 溫 制 動 功 能 模 塊 六 開關式勵磁 ? 1. 晶體管開關式勵磁裝置，在目前的小水電站的小型機組（小容量勵磁）上也有應用。 ? 2. 主原理如圖 14。它是通過控制晶體管的頻率（調頻式）或占空比（調寬式）來控制晶體管輸出電流的大小達到調整勵磁強弱的目的，使機端電壓保護穩定。晶體管開關式勵磁調節器的原理簡單。 ? 3. 其最大優點是勿須同步，但目前在應用有上 3個主要瓶頸，一是晶體管的性價比低，二是耐壓高的晶體管電流不大，電流大的晶體管耐壓不高，選擇的余地很有限，所以一般只能用于小功率勵磁的回路上，三是晶體管的滅磁性能不如晶閘管三相全控橋式整流電路，它不具備逆變滅磁功能。 ? 4. 但是在火電機組的多機系統中（二機無刷、三機無刷系統）還是應用比較廣，火電機組的轉速比較高，多機系統主要是靠磁放大，而輔機的勵磁容量并不大。 六 開關式勵磁 ?原理圖 ～ 整 流 調節器 ZB Q PT F CT 七 功率整流單元 ?㈠ 單相半控橋式整流電路 ? 單相半控橋式整流電路常采用如下接線方式， D D2又兼做續流二極管用，接線簡單可靠。 七 功率整流單元 ?單相半控橋式整流電路 ～ F DL D1 D2 KP2 KP1 CT PT 七 功率整流單元 ?㈡ 三相半控橋式整流電路 ?特點 : 三相半控橋式整流電路的觸發電路簡單，整流元件所承受的反向電壓較其它電路小，諧波小，對整流變壓器的利用率高，但不具備逆變特性 。 七 功率整流單元 ?㈢ 三相全控橋式整流電路 ?可控硅整流技術目前已非常成熟，特別是在自并激靜止整流勵磁系統中，是最常見的方式，目前大多采用三相全控橋式整流方式，它具有控制精度高、滅磁方便、滅磁速度快等特點。 七 功率整流單元 ㈢ 三相全控橋式整流電路 ? 1．整流電壓平均值 ? ⑴ 當 α=0， γ=0時， ? ⑵ 當整流器在空載情況下， α＞ 0， γ=0時， ? ⑶ 負載可控狀態下， α＞ 0， γ＞ 0 ，時， ? EEπ 23Udo ?? ??? UdoCOSECO SUd ?? 223 ? ?)(2 3 ???? ??? COSCOSEUd 七 功率整流單元 ㈢ 三相全控橋式整流電路 ? 2．整流元件的電流有效值 ? ⑴ 流過整流橋交流側電流的有效值