第四节励磁调节器原理 、自动调节器的概念和基本框图 励磁调节器是一个闭环比例调节器 输入量:发电机电压U 输出量:励磁机的励磁电流或是转子电流,通称为ⅠAR 功能:一是保持发电机的端电压不变;其 次是保持并联机组间无功电流的合理分配。 图2-23人工调压的作用 图2-22励磁系统一例 人工不断调整Rc的大小,以达到维持其端电压不变的目的。 人工在调压过程中的作用可用图223中的ab线段来表示 人工和发电机形成了一个“封闭回路”。 Q做厘國电 电源 电源 1测量元差系数电源动控制 自动调压器 1手控励磁机 发电机 自动励磁系统器 图2-24自动励磁系统基本原理框图
-42- 第四节 励磁调节器原理 一、自动调节器的概念和基本框图 励磁调节器是一个闭环比例调节器。 输入量：发电机电压 UG 输出量：励磁机的励磁电流或是转子电流，通称为 I AVR 功能：一是保持发电机的端电压不变；其 次是保持并联机组间无功电流的合理分配。 人工不断调整 Rc 的大小，以达到维持其端电压不变的目的。 人工在调压过程中的作用可用图 2-23 中的 ab 线段来表示。 人工和发电机形成了一个“封闭回路”。 图 2-22 励磁系统一例 U G • = + − Rc DE I EE I EF G 图 2-23 人工调压的作用 o UG UGb UGa I EE I EEb I EEa a b 图 2-24 自动励磁系统基本原理框图 自动励磁系统器 电源 电源 电源 测量元件 调差系数 手动控制 自动调压器 手控 励磁机 发电机 前置放大 放大 功率 励磁机 发电机 + + + + − − 电压 基准
具有ab线段的特性的自动励磁调节器的基本框图励磁调整电流, 当UG↓一lE↑—Ea↑ UG重新回到基准值附近 反之,UG↑→lF↓—Ed↓—→Uω重新回到基准值附近 基本环节:测量、放大、 Q励磁电源 同步、触发,实现电压 5器 调节和无功功率分配等 反圆 最基本的调节功能。 触发國为二圆 2.辅助控制:是为满足发 附加控制信号1 「控 电源 电机不同工况,改善电 力系统稳定性,改善励 图2-25典型可控硅自动励磁调节器框图 磁控制系统动态特性而设置的单元。 3.当自动励磁调节器退出后,由自动切换装置将手控单元投入。 二、励磁调节器原理 (一)测量比较单元 作用:测量发电机电压 并变换为直流电压,与给定8 的基准电压相比较,得出电 压的偏差信号。测量比较单 元由电压测量、比较整定环 图2-32电压测量环节原理图 节组成
-43- 具有 ab 线段的特性的自动励磁调节器的基本框图励磁调整电流， 当 UG ↓ I EF ↑ Ed ↑ UG 重新回到基准值附近 反之， UG ↑ I EF ↓ Ed ↓ UG 重新回到基准值附近 1． 基本环节：测量、放大、 同步、触发，实现电压 调节和无功功率分配等 最基本的调节功能。 2． 辅助控制：是为满足发 电机不同工况，改善电 力系统稳定性，改善励 磁控制系统动态特性而设置的单元。 3． 当自动励磁调节器退出后，由自动切换装置将手控单元投入。 二、励磁调节器原理 （一）测量比较单元 作用：测量发电机电压 并变换为直流电压，与给定 的基准电压相比较，得出电 压的偏差信号。测量比较单 元由电压测量、比较整定环 节组成。 图 2-25 典型可控硅自动励磁调节器框图 SCR CT PT 稳压电源 起励 手控 调差 变压器 励磁电源 G 放大 反馈附加控制信号 触发 测量 同步 图 2-32 电压测量环节原理图 T 2 T1 R1 R2 R3 R4 C1 Use 8 1210
电压测量 电压测量是将机端三相合成电压降压、整流、滤波后转换成一正 比于发电机电压U的直流电压Ue。 2.比较整定电路 Rs Uvz\ Uv 图2-27比较整定电路 (a)原理电路;(b)输出特性 直流电压Uge与来自电压整定器Rp的给定电压进行比较,取得 偏差信号U,送综合放大单元。 加法器输入量:Us+U/1z1+U1z2, 其中:Uz是取自稳压管VZ的恒定负电压 Uz2是可变的整定电压。 设U1z2=0,则: ude =+(kcU se-k2Urzl 其中:Ka1 R R Rot Rs R
-44- 1. 电压测量 电压测量是将机端三相合成电压降压、整流、滤波后转换成一正 比于发电机电压 UG 的直流电压 Use 。 2. 比较整定电路 直流电压 Use 与来自电压整定器 RP 的给定电压进行比较，取得 偏差信号 Ude ，送综合放大单元。 加法器输入量： Use + UVZ1 + UVZ 2 ， 其中： UVZ1 是取自稳压管 VZ 的恒定负电压 UVZ 2 是可变的整定电压。 设 UVZ 2 = 0， 则： Ude = +(Kc1Use − Kc2UVZ1 ) 其中： R R R K f c 6 5 1 + = − 、 R R K f c 9 2 = − 图 2-27 比较整定电路 (a)原理电路；(b)输出特性 (a) UseUVZ 2 U de AJ R11 R R14 f − + 19 UVZ1 R5 R6 RR87 RR78 −15V RP VZ 20 R9 R18 (b) O O UG UG UVZ1 U de U Use UVZ 2 1 2 1+ 2 UREF U REF1
特性为①+②所示 设U2≠0,则: (KaU se-Kc UrzI-Kc3Urz2 其中K R/ R7+ R 特性向右平移,如图中虚线所示。因此调节电位器RP可改变发电机 整定电压的作用。 将各通道增益进行归算: Ude=+kU K K K +Kclu se-Uree) K K 其中 VZI 可见,整定电压UREF随U/z2而变化。 3.比较整定电路的整定 当整定电压UREF随U122变化时,而固定电压Uz1与调节器最小 整定电压值有关。具体调节为: 电位器R5用作最小电压整定(改变Ka),其阻值减小,发电机 运行电压下限降低;阻值增加,电压下限升高。整定时,只有固定部
-45- 特性为①＋②所示。 设 0 2 U VZ ，则： U (K U K U K U ) de = + c1 se − c2 VZ1 − c3 VZ2 其中 R R R K f c 7 8 3 + = − 特性向右平移，如图中虚线所示。因此调节电位器 RP 可改变发电机 整定电压的作用。 将各通道增益进行归算： = + − − U K K U K K U K U V Z c c V Z c c d e c s e 2 1 3 1 1 2 1 ( ) = + Kc1 U s e −U REF 其中 2 1 3 1 1 2 VZ c c VZ c c REF U K K U K K U = + 可见，整定电压 UREF 随 UVZ 2 而变化。 3. 比较整定电路的整定 当整定电压 UREF 随 UVZ 2 变化时，而固定电压 UVZ1 与调节器最小 整定电压值有关。具体调节为： 电位器 R5 用作最小电压整定（改变 Kc1 ），其阻值减小，发电机 运行电压下限降低；阻值增加，电压下限升高。整定时，只有固定部
分经R输入运放,变动部分无输入(端子19接0V),模拟输入机端 电压为预定下限电压,调节R,使AJ输出(端子16)为0V。 电位器Rg用作电压调节范围整定,其阻值减小,电压调节范围增 加;其阻值增加,电压调节范围减小。当最小电压整定后,调节范围 的大小便决定了发电机运行电压的上限。整定时(设最小电压整定电 位器R已整定完毕),置给定电压为最大值(端子19和20短接),模 拟输入机端电压为预定上限电压,调节Rg,使AJ的输出为0V。 电位器Rμ用作运算放大器AJ的增益系数的调整。增益范围为 1~10倍。 为完成上述功能,电压整定器附设了一套控制电路,主要由继电 器逻辑电路及六对凸轮节点构成。凸轮与微电机同轴,用作反映电压 整定器的几个特殊位置(额定位置、上限位置和下限位置等) (二)综合放大单元 输入控制信号: 被调量控制量:U(正常情况) ←测量比较 励磁系统稳定器 2.反馈控制量:励磁系统稳定信号、电 电力系统稳定器 力系统稳定信号(正常情况) 大—最小励磁限制器 3.限制控制量:最大、最小励磁限制信 —最大励磁限制器 号(异常情况) 图2-28综合放大单元的输入信号
-46- 分经 R9输入运放，变动部分无输入（端子 19 接 0V），模拟输入机端 电压为预定下限电压，调节 R5，使 AJ 输出（端子 16）为 0V。 电位器 R8用作电压调节范围整定，其阻值减小，电压调节范围增 加；其阻值增加，电压调节范围减小。当最小电压整定后，调节范围 的大小便决定了发电机运行电压的上限。整定时（设最小电压整定电 位器 R5已整定完毕），置给定电压为最大值（端子 19 和 20 短接），模 拟输入机端电压为预定上限电压，调节 R8，使 AJ 的输出为 0V。 电位器 R14 用作运算放大器 AJ 的增益系数的调整。增益范围为 1～10 倍。 为完成上述功能，电压整定器附设了一套控制电路，主要由继电 器逻辑电路及六对凸轮节点构成。凸轮与微电机同轴，用作反映电压 整定器的几个特殊位置（额定位置、上限位置和下限位置等）。 （二）综合放大单元 输入控制信号： 1．被调量控制量： Ude （正常情况） 2．反馈控制量：励磁系统稳定信号、电 力系统稳定信号（正常情况） 3．限制控制量：最大、最小励磁限制信 号（异常情况） 图 2-28 综合放大单元的输入信号 U SM 大 放 合 综 测量比较 励磁系统稳定器 电力系统稳定器 最小励磁限制器 最大励磁限制器