经典工控机励磁调节器培教材
《励磁调节原理》PPT课件
硬件+软件
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二、数字式励磁调节器原理
• （一）数字式励磁调节器框图
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数字式励磁调节器的基本构成
1 主机（主控单元）
4 人——机接口
装有系统软件、 应用软件等, 是微机励磁调 节器
微机硬件
3 调节控制输出单元 2021/1/12
2 信息采集单元
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1.主控单元（主机）
位复式励磁。
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复式励磁－补偿式励磁调节器
• 采用对扰动量进行补偿的调节方式，为补偿型 励磁调节器。
• 典型的为复式励磁装置。 • 与反馈型调节器配合使用，可以减轻反馈控制
系统的负担，加快调节速度。 • 复式励磁装置也可单独使用， • 典型的为电磁型复式励磁装置
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2
1.复式励磁原理
• (1)复式励磁原理
• 电网中一般都采用反馈型电压调节器。
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（二）励磁调节器的发展及分类
20世纪初
1950s’
1960s’
1980s’
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机电型励磁调节器 电磁型励磁调节器 电子型励磁调节器
数字型励磁调节器
机电型励磁调节器的任务是调节电压，其调节线圈中的电流与 发电机电压成正比，调节线圈中产生的磁场力作用于变阻器，从而 改变励磁机磁场电阻以达到调节电压的目的。
• 当If不变,Ut将随感性负荷电流的变化而变化,因为 感性电流产生的去磁电枢反应而引起Ut的变化.
• 因此当I发生变化,要维持Ut在给定范围,可采用发 电机复励的概念,将一个于发电机负荷电流成比例 的电流经整流后作为附加励磁电流(即复励电流) 加入励磁,从而达到改善端电压变化的目的.
ABB-UNITROL-5000励磁系统技术培训PPT课件
COB还配有一个瞬时记录器和故障记录器。这些记录 可通过CMT工具（调试和维护工具）处理。故障记录 器和瞬时记录器还可以与实时时钟保持同步。
32
风机单元
每柜独立的风道 冗余的风扇组（2+2） 通风量——6400m3/h
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交流侧阻容过电压吸收保护装置
接线简单 损耗小 要求硅元件能承受较高的dv/dt
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灭磁回路
组成
采用ABB直流侧灭磁开关 带20%余量的碳化硅非线性电阻 ABB CROWBAR 转子灭磁和过电压保护
系统硬件
8
调节器
调节器配置
UNITROL 5000型励磁调节器的核心是一块COB控制板。 所有的调节和控制功能以及脉冲生成等均由COB实现。此外， 还有一块带数字信号处理器（DSP）的测量单元板（MUB）， 用于快速处理实际的测量值。这两块板按上下层结构安装，并装 入一个金属箱中，形成一个独立的调节通道。在这样的配置中， 利用一个扩展的门极控制器（结构上是独立的EGC）作为备用通 道，用于磁场电流调节。另外一种配置是采用两套调节器组成一 个完全冗余的系统。两个通道是完全独立的，可以在线维护。每 个通道可以控制一个或多个并联的整流桥，输出励磁电流可高达 10000A。
4
系统框图
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可靠性
励磁系统平均无故障时间（MTBF）—— 25.54年
ABB DCS500 专业直流电流控制平台 ABB Lenzburg 可控硅——用于高压直流输
电、电力机车牵引 瑞士Cesovent风机 德国Murr控制电源 瑞士ABB Sechron大功率专业直流灭磁开关
励磁培训教材10年版 第一篇励磁原理及发展
-1-
NES-5100 发电机微机励磁系统培训教材(第三版)
L
AVR
图 1-1
可控相复励
1970 年代中期，天传所还为河南安阳发电厂一台 10 万 KW 汽轮发电机研制了无刷励磁 装置，同时还参加了从英国 Brush 公司引进的一台 23MW 燃汽轮发电机的无刷励磁系统的仿 制。同一时期，为给葛洲坝电站励磁方案进行中间试验，天传所（东方电机厂参加）在湖南 省花木桥电站进了交流侧电压相加的自复励磁系统的研制。 在中小型发电机上， 天传所还推出了双绕组电抗分流励磁调节系统， 国内还开发过谐波 励磁系统，最大的一台是用在河北邯郸马头电厂＃25MW 汽轮发电机上。
目
录
第一章 发电机励磁系统的发展及现状 ........................................... 1 1.1 励磁主回路的发展动态 ................................................... 1 1.2 励磁调节器发展动态 ..................................................... 3 1.2.1 银针式调压器：..................................................... 4 1.2.2 炭阻式调压器....................................................... 4 1.2.3 式(摆动接触式)调压器............................................. 5 1.3 国外励磁发展动态 ...................................................... 10 第二章 发电机励磁系统的作用及分类 .......................................... 21 2.1 励磁系统作用 .......................................................... 21 2.1.1 维持发电机或其他控制点(例如发电厂高压侧母线)的电压在给定水平 ...... 21 2.1.2 控制并联运行机组无功功率合理分配 .................................. 21 2.1.3 提高电力系统的稳定性.............................................. 21 2.2 励磁系统分类 .......................................................... 25 2.2.1 交流励磁机系统.................................................... 25 2.2.2 静止励磁系统...................................................... 28 2.2.3 直流励磁机系统（选读）............................................ 31 2.2.4 谐波励磁系统（选读）.............................................. 32 第三章 发电机励磁系统的组成与算法 .......................................... 33 3.1 励磁系统的配置 ........................................................ 33 3.1.1 自并激励磁系统的基本配置.......................................... 33 3.1.2 他励交流励磁机静止硅整流器方式（三机他励励磁系统） ................ 34 3.1.3 他励交流励磁机两机励磁系统........................................ 35 3.1.4 他励交流励磁机静止可控硅励磁方式（两机励磁） ...................... 36 3.1.5 他励旋转硅整流器励磁方式(无刷励磁系统) ............................ 37 3.2 励磁控制系统的控制算法 ................................................ 39 3.2.1 PID 调节及其算法 .................................................. 39 3.2.2 转子电压软负反馈（励磁系统稳定器 ESS） ............................ 41 3.2.3 励磁电压硬负反馈.................................................. 41 3.3 励磁调节器的基本工作原理 .............................................. 42 3.4 电力系统稳定器 ........................................................ 44 3.4.1 低频振荡原理...................................................... 45 3.4.2 PSS 作用原理 ...................................................... 46 3.4.3 电力系统稳定器参数选择............................................ 47 3.4.4 对电力系统稳定器的基本要求........................................ 48 3.4.5 PSS 实现的方法 .................................................... 48 第四章 可控硅整流装置 ...................................................... 51
《励磁调节系统》课件
励磁调节系统是用于控制发电机组和变压器中的磁场的一种系统。本课件将 介绍励磁调节系统的原理、作用及其在不同领域的应用。
什么是励磁调节系统
励磁调节系统是一种用于控制电磁设备中磁场的系统，可以通过调节励磁电 流来控制磁通量的大小。
励磁调节系统的作用和意义
稳定电压输出
通过控制磁场，使电设备输出的电压保持稳定， 确保设备正常运行。
保护电设备
控制磁场的强度，避免电设备受到过电压或过电 流的损坏。
提高能效
通过优化磁通量的分布，减少电磁能的损耗，提 高能效。
优化发电能力
通过调整励磁电流，提高据电设备的需求调节励磁电流，进而改变设备中的磁场强度 和磁通量。
励磁调节系统的组成部分
励磁调节系统可以采用手动模式或自动模式进行运行。手动模式下，操作人员手动调节励磁电流；自动模式下， 系统根据设定的参数自动调节励磁电流。
励磁电流和磁通量的关系
励磁电流是调节磁通量的主要参数，增加励磁电流可增加磁通量的强度，降 低励磁电流可降低磁通量的强度。
励磁调节系统的参数配置
励磁调节系统的参数配置包括设定励磁电流的范围、响应时间和稳定性等，并根据不同场景进行调整。
1 主回路电流测量模块
用于测量励磁电流的模块，获取电设备的实 时电流值。
2 信号处理模块
对测量到的电流信号进行处理，生成相应的 控制信号。
3 功率放大模块
根据信号处理模块的控制信号，控制功率放 大器输出适当的励磁电流。
4 控制器
通过接收信号处理模块的控制信号，对励磁 调节系统进行整体控制。
励磁调节系统的运行方式
励磁培训讲义
励磁系统培训讲义供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。
它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。
1、发电机励磁系统励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。
励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。
尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。
同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。
其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。
由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。
励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。
2、同步发电机励磁系统的形式2.1、发电机获得励磁电流的几种方式2.1.1、直流发电机供电的励磁方式这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。
这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。
缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW以上的机组中很少采用。
2.1.2、交流励磁机供电的励磁方式现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。
交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。
交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。
为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采用100——2 00HZ的中频发电机，而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。
励磁系统、开关柜培训资料.
发电机数字励磁调节装置第一节RCS-9410型数字励磁调节器1#、2#、3#发电机机励磁柜均采用南瑞RCS-9410型数字励磁调节装置，励磁调节器柜是由2 个RCS-9410 数字励磁调节装置组成，每个调节装置作为一个独立的调节通道，可独立承担所有的励磁调节任务，各装置互为主从，组成冗余的两通道或多通道系统。
各励磁调节通道间既可采用主备运行方式，也可采用并列运行方式。
第二节RCS-9410型数字励磁调节装置功能配置1.重要的功能配置简介1.1 基本的调节和控制功能调节规律：PID + PSS；运行控制方式：恒机端电压闭环方式、恒转子电流闭环方式、恒无功功率运行；投励升压方式：手动零起升压、自动软起励升压、自动初值起励升压；另外，还配置了调差功能。
调节规律PID+PSS传递函数框图如下图所示Pe1.2 辅助的限制和保护功能装置配置了限制和保护功能，保证运行中机组的安全，保证机组与系统之间的运行稳定性。
主要有：•负载最小励磁电流瞬时限制•无功功率欠励瞬时限制•进相定子过电流瞬时限制•负载最大励磁电流瞬时限制•场磁过电流反时限制•滞相定子过流过热限制•无功功率过励延时瞬时限制•伏赫兹（V/F）限制•空载最大励磁电流限制•励磁功率柜过电流限制及保护•空载过电压限制及保护•TV 断线限制及保护•低励磁保护•过励磁保护•伏赫兹（V/F）过磁通保护•转子过热限制及保护1.3 自检自诊断为了保证励磁系统的运行可靠性，励磁调节装置不间断地检测自身各重要环节的状况，对异常或发生错误的环节进行及时的容错处理，对冗余的系统，闭锁发生异常或错误的通道。
具体的自检和自诊断内容有：•电源电压过低、过高、或消失的检测•TV 断线的检测•可控硅同步电压相序及发电机机端电压相序的检测•交流采样检测•可控硅触发脉冲序号及数量的检测•控制角度的检测•双机通讯故障的检测•硬件和软件看门狗（WatchDog）检测1.4 容错控制根据调节装置自检的结果，对各种信息进行分析，取得正确的信息维持励磁系统的正常运行。
励磁培训内容
6）起励电源
起励电源从灭磁柜引入，在励磁投入时， 提供起励能量。 若采用交流起励电源，起励电源为AC380V 厂用电；若采用直流起励电源，起励电源 为DC220V厂用直流动力电源。
控制命令
系统投入 有数种励磁系统投入程序供用户选择。 自动开机——即“开机”命令，全自动投入励 磁系统。调节器依次执行合磁场开关、启动整 流柜冷却风扇、投入起励回路，励磁系统跟踪 网压起励。 手动起励——亦即“起励”或“励磁投入”命 令；磁场断路器合闸后，若此命令有效，调节 器投入起励回路，系统起励到给定位置。
调节柜 AVR cubicle
-U12
-U22
-U13 -U23
-T2 -A30
U SYS U G2 If
U SYCH2
通道二 AVR channel 2
-A20
KEY
网络 Arcnet 网络 RS-485
通道一 AVR channel 1
-A10
~
-U14
-U15
限制和保护
limiter & protector
磁场断路器
磁场断路器也称作灭磁开关或磁场开关， 是发电机磁场绕组和励磁整流桥之间的可 见断点，是磁场灭磁回路的重要组成部分， 它可在紧急情况下快速分断并转移发电机 转子磁场的能量，以确保发电机的安全。 可控硅整流桥的直流输出通过磁场断路器 输送到发电机磁场绕组。
自动励磁调节器
TE TA4-TA6 DI DO
控制计算机
控制计算机-A10（-A20）是励磁调节器的 核心控制单元。
控制计算机
PC-BUS
DC24V
微机 电源 转换
A/D
第四阶段第一周发电机励磁系统培训指导书
第四阶段第一周培训指导书一、1#-4#发电机励磁系统的组成励磁系统由励磁变高压侧开关（+AK4）、励磁变压器、励磁调节器柜（+JD01）、可控硅整流器及保护元件柜（+JD02）、灭磁柜（+JD03）、直流起励、集电滑环及碳刷、发电机转子线圈、交直流电缆等组成。
励磁系统主回路由励磁变高压侧电动负荷开关、励磁变压器、可控硅整流桥及保护元件、磁场断路器、灭磁电阻、直流起励、发电机转子线圈等组成。
励磁变压器为干式变压器，布置在下游副厂房。
二、1#-4#机励磁系统技术参数1、励磁系统：额定电压：DC300V；额定电流：DC1100A；额定峰值电压（10sec）：500 VDC；额定峰值电流（10sec）：1800 ADC；绝缘试验电压：2500V，50Hz，1min。
2、励磁变压器：三相双绕组转换变压器，干式，户内安装；自然冷却，高压绕组和低压绕组之间有接地屏蔽；温度监视：6个热敏电阻（每相两个）用于报警和跳闸。
型式环氧树脂绝缘 F级额定容量600kVA 连续工作额定电压高压侧：10.5kV 低压侧：380V试验电压高压侧：35kV，50Hz 1min 低压侧：3 kV，50Hz 1min 阻抗电压6%接线方式Yd5冷却方式自然冷却3、可控硅整流器（可控硅整流器为三相全控整流桥，布置于+JD02柜内正面）整流桥数量一组可控硅数量每组6个可控硅型号SKT1200/16散热器P18/180F反向峰值电压1600V45℃环境温度下，允许持续电流1700A空气冷却风量要求每秒125升4、通风装置：一台风扇安装在可控硅整流器的顶部。
风扇型号RE250-2b风量在150Pa压力下1100m3/h风速2600rpm电源电压230V 50Hz额定容量220W5、灭磁装置:由磁场断路器和灭磁电阻组成。
型号CEX1250额定电流1250A额定电压550V最大断开电流18000A最大断开电压1000V合闸线圈DC220V跳闸线圈DC双线圈220V灭磁开关触点容量5000A，15 S灭磁开关合闸时间1ms6、灭磁电阻：型号PA1/05/12/20最大电流3000A最大电压1000V吸收能量270kJ7、起励起励电流一般为80ADC起励时间一般为4秒直流接触器型号CAV1—150额定电流150A工作电压220VDC闭锁二级管SKKD 162/16-P3/120限流电阻 JWII 50/8P 2.6Ω，80A，40秒三、1#-4#机励磁调节器1、简介该调节器和门控制装置GMR3用于大中型同期装置的电压调节器。
chapter2-4励磁调节器原理
大
3.限制控制量：最大、最小励磁限
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
制信号（异常情况）
图 2-28 综合放大单元的输入信号
第四节 励磁调节器原理
• 图2-28是控制信号综合放大单元原理接线图，它由正竞比电路，负 竞比电路、信号综合放大电路和互补输出电路组成。
• （1）正竞比电路。它由 VT1 、V1 ~ V2 、 R11 ~ R13
这一电压经滤波器后接平衡电压表，供手
U SM
动切换时观测平衡电压用。
AJ
U'
图 2-33
U
SM
.U
' SM
平衡电路
第四节 励磁调节器原理
三、励磁调节器的静态工作特性 （一）静态工作特性的合成
U REF
UG
测量 K1 U de 综合放大 K 2 U SM 移相触发 K 3 a
可控整流 K 4 U AVR
（b）：综合放大单元特性
U SM K 2U de
式中 K2—放大单元的放大系数。
5 O (b)
U SM O
UG
(a)
RP 右移
图 2-35 调节器的静态工作特性
第四节 励磁调节器原理
（c）：余弦波触发器的三相桥式全控整流电路具有线性特性，因此
U AVR K3 K4U SM
式中：K3、K4－移相触发和可控整流单元的放大系数。 图 2-35 中表示了调节器静止工作特性的组合过程。
U 设 0 ，则： VZ 2
U de Kc1U se Kc2 UVZ1 Kc3UVZ2
RP
其中
K
c3
Rf R7
R8
特性向右平移，如图中虚线所示。
《励磁调节系统》课件
励磁调节系统在电厂中的应用，有助于提高电力系统的稳定性和安全性 ，降低运营成本，为电厂的可持续发展提供了有力支持。
某电动机控制系统中励磁调节系统的应用案例
案例概述
某电动机控制系统通过采用励磁调节系统，实现了电动机的高效、稳定运行。
案例分析
该励磁调节系统采用了智能控制算法，可以根据电动机的运行状态和负载变化进行实时调 节，优化电动机的运行性能。同时，该系统还具有过载保护和短路保护功能，提高了电动 机的运行安全性和可靠性。
PART 03
励磁调节系统的性能指标 与测试方法
励磁调节系统的性能指标
响应速度
励磁调节系统的响应速度越快，对系统 变化的调整就越及时，从而保证系统的
稳定运行。
稳定性
励磁调节系统的稳定性好，可以减小 系统振荡和失控的风险，提高系统的
可靠性。
调节精度
调节精度越高，励磁调节系统对设定 值的跟踪越准确，系统的控制精度就 越高。
励磁调节系统在电动机控制中的应用
01
02
03
调速控制
励磁调节系统可以通过调 节电动机的输入电流，改 变电动机的磁场强度，实 现电动机的调速控制。
启动控制
励磁调节系统能够优化电 动机的启动过程，减小启 动电流对电网的冲击，确 保电动机的平稳启动。
故障保护
励磁调节系统能够实时监 测电动机的运行状态，在 出现故障时及时切断电源 ，保护电动机不受损坏。
案例结论
励磁调节系统在电动机控制系统中的应用，有助于提高电动机的运行效率、稳定性和安全 性，为工业生产的自动化和智能化提供了有力支持。
某科研项目中励磁调节系统的研究与应用案例
案例概述
某科研项目致力于研究励磁调节系统在新能源领域的应用，以提高新能源发电的效率和稳定性。
发电机励磁系统培训教材
发电机励磁系统培训教材[正文]
1.励磁系统的基础知识
1.1 励磁系统的定义和作用
1.2 励磁系统的组成部分
①发电机励磁电源
②励磁电机
③励磁控制器
④励磁变压器
1.3 励磁系统的工作原理
①励磁电源的工作原理
②励磁电机的工作原理
③励磁控制器的工作原理
④励磁变压器的工作原理
2.励磁系统的调试与维护
2.1 励磁系统的调试流程
①励磁电源的调试
②励磁电机的调试
③励磁控制器的调试
④励磁变压器的调试
2.2 励磁系统的维护与保养
①励磁电源的维护
②励磁电机的维护
③励磁控制器的维护
④励磁变压器的维护
3.励磁系统的故障排除与应急处理
3.1 励磁系统常见故障
①励磁电源故障
②励磁电机故障
③励磁控制器故障
④励磁变压器故障
3.2 励磁系统故障排除步骤
①故障现象的观察与记录
②故障原因的分析与判断
③故障修复与测试
3.3 励磁系统的应急处理措施
①励磁电源的应急处理
②励磁电机的应急处理
③励磁控制器的应急处理
④励磁变压器的应急处理
4.励磁系统的安全管理
4.1 励磁系统的安全风险
①电气安全风险
②机械安全风险
③火灾安全风险
④人员伤害安全风险
4.2 励磁系统的安全管理措施
①安全管理制度的建立
②安全操作规程的制定
③安全培训与教育
④安全设备和防护措施
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励磁调节器
10月电气培训教案----励磁调节系统一、励磁调节器的主要功能励磁调节器是维持发电机的机端电压恒定、通过合理的调差设置保证并列运行的机组间无功功率的合理分配，通过快速的励磁响应提高电力系统的暂态稳定和静态稳定。
此外，调节器还具有故障录波、事件记录、系统自检、智能调试等功能。
二、调节及控制功能1、自动运行方式即发电机恒机端电压PID调节；2、手动运行方式即发电机恒励磁电流PID调节；3、发电机恒功率因数运行；4、发电机恒无功运行；5、自动、手动之间相互跟踪，实现各种方式下无扰动切换；6、通道之间相互跟踪，实现通道之间无扰动切换；7、发电机恒定触发角运行；8、无功调差调节，可任意设置正、负调差方向，调差系数0-15%任意调节，级差0.1%；9、完成发电机在空载、负载等工况下的机组稳定运行及无功的平滑调节；10、参数的在线修改及记录，保证掉电数据不遗失；11、可通过串行口将调节器接入电厂DCS系统，将调节过程中的数据实时传送到上位机；三、保护功能1）PT断线保护2）V/Hz保护（伏赫比保护）确保转子在静止时调节器停止工作3）过励限制与保护4）欠励限制及保护5）空载过电压保护6）触发脉冲丢失的检测7）通讯故障检测8）可控硅故障检测9）电源检测10）旋转二极管故障报警四、工作方式在无刷励磁方式下微机励磁调节器工作在主、备用方式。
主、备通道相互通讯，备用通道作为热备用跟踪工作通道，并能进行无扰动切换。
在这种方式下，单通道运行即能满足发电机各种运行工况的要求，双通道配置则大大提高了系统的可靠性。
五、组成卡件1.开关电源组件1 （+5V，±12V） (电源Ⅰ)2、开关电源组件2 （24V1，24V2） (电源Ⅱ)3、主机板4、开关量输入输出板 (开入开出)5、脉冲放大板6、模拟量信号处理板 (信号处理)7、PT/CT及同步变压器板 (PT/CT)8、功率板六、基本原理微机励磁控制柜的输入电气信号有发电机量测PT电压，仪表PT电压及从发电机电流互感器来的三相定子电流信号。
励磁培训教材20117
励磁培训教材目录第一章励磁系统概述第二章励磁系统分类、原理与配置第三章微机励磁调节器第四章可控硅整流装置第五章灭磁第六章励磁故障、事故处理第七章本站励磁介绍机图纸讲解第八章现场设备讲解第一章励磁控制系统概述一、励磁控制系统的主要任务1、维持发电机或其他控制点(例如发电厂高压侧母线)的电压在给定水平维持电压水平是励磁控制系统的最主要的任务，有以下3个主要原因:第一，保证电力系统运行设备的安全。
电力系统中的运行设备都有其额定运行电压和最高运行电压。
保持发电机端电压在容许水平上，是保证发电机及电力系统设备安全运行的基本条件之一，这就要求发电机励磁系统不但能够在静态下，而且能在大扰动后的稳态下保证发电机电压在给定的容许水平上。
发电机运行规程规定，大型同步发电机运行电压不得高于额定值的110％。
第二，保证发电机运行的经济性。
发电机在额定值附近运行是最经济的。
如果发电机电压下降,则输出相同的功率所需的定子电流将增加,从而使损耗增加。
规程规定大型发电机运行电压不得低于额定值的90％；当发电机电压低于95％时，发电机应限负荷运行。
其他电力设备也有此问题。
第三，提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。
励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作用，而且是最为简单、经济而有效的措施。
2、控制并联运行机组无功功率合理分配并联运行机组无功功率合理分配与发电机端电压的调差率有关。
发电机端电压的调差率有三种调差特性：无调差、负调差和正调差。
解释概念：正调差是调节机组间的无功分配，负调差是补偿变压器的电压降。
所谓正调差就是励磁系统当发电机无功增加时，让励磁装置检测到的机端电压“升高”，即相当于UG'=UG+KT*Q，从而使励磁输出减小，从而无功输出减小些。
反之则增大。
其作用是防止发电机出口直接并联的机组出现抢无功。
（类似与电压源的直接并联需要串联电阻）。
负调差与正调差符号相反，即在无功增大时，引入的无功反馈使励磁在增大些，以补偿变压器的电压降（或则说变压器的无功损耗，变压器是有阻抗的），以使我们调节的电压（无功）尽可能对应电网（主变高压侧）的值。
EXC9000励磁培训资料
河口电站EXC9000系统培训讲义王晓光一、励磁系统简介1、励磁系统的作用：维持发电机电压为额定给定水平，实现并联运行的发电机之间无功功率的合理分配，事故情况下快速实现灭磁。
提高系统运行的稳定性。
2、励磁系统的组成调节器、励磁变、功率柜、灭磁柜、转子、电流互感器、电压互感器3、励磁系统的原理图简介EXC9000系统主要由调节器、人机界面、对外接口、功率柜、灭磁及过压保护、励磁变压器等组成。
二、励磁调节器的介绍1、EXC9000励磁调节器为双微机三通道调节器，其中A、B通道为微机通道，其核心控制器件是32位总线工控机，C通道为模拟通道。
其中A通道为主通道，测量信号通过机端第一套电压互感器BV1和电流互感器BA1取得；B通道为第一备用通道，测量信号通过机端第二套电压互感器BV2和电流互感器BA2取得；从励磁变副边采集的三相同步电压信号供三个通道公用，从励磁变副边电流互感器取得的励磁电流信号也供三个通道公用。
三通道调节器采用微机/微机/模拟三通道双模冗余结构，由两个自动通道（A、B）和一个手动通道（C）组成，这三个通道从测量回路到脉冲输出回路完全独立。
三通道以主从方式工作，正常方式为A 通道运行、B通道备用，B通道及C通道自动跟踪A通道。
可选择B通道或C通道作为备用通道，B通道为首选备用通道。
当A通道出现故障时，自动切换到备用通道运行。
C通道总是自动跟踪当前运行通道；同样，当B通道投入运行后出现故障，自动切换到C通道运行。
三通道之间的结构关系如下图所示：调节通道配置图2、人机对话界面调节器的人机界面是实现调节器和运行操作人员人机交流的主要工具，具有以下功能：（1）显示：人机界面具备机组运行参数显示、运行状况显示功能，并有故障报警指示；（2）操作：通过人机界面的触摸按键，可以实现机组参数设定、起励、残压起励功能投退、通道跟踪、系统电压跟踪、调差率设定等操作。
（3）报警：当励磁系统出现故障时，可以提供报警画面。
励磁系统(ABB)培训教材
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二、发电机的基本原理说明：
1、发电机的基本原理应用到电磁理论，电生磁，磁生 电，并且电和磁之间又有磁场力的作用，那就是电枢 反应，有功电流产生电磁力，并形成电磁转矩，无功 电流产生电磁力，不形成电磁转矩，理论比较抽象， 讲起来比较难懂，这里用简单的左右手法则来讲述发 电机的基本原理，首先介绍一下左右手法则。 2、左手法则：确定载流导线在外磁场中受力方向的定则，即 与力有关，又称电动机定则。左手平展，大拇指与其余 4 指
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ABB 励磁系统 unitol5000 技术培训教材（第一版）
判断方向如图 3） ，大小与转子电流 IL 和磁场 B2q 成正比，方向与转子 2 上的转子 1 作用力 fIL 方向相反，稳定状态下 B2q 磁场力 fB2q 与转子 1 电流磁场在转子 2 上的作用力 fIL 平衡。 13、当调节主汽门大小，只改变了转子扭力 fn 的大小，励磁电流不变，转 子线圈间磁场力 fIL 的大小不变，由牛顿力的平衡定律，如果保持转速ω 不变，转子线圈平面垂直方向受力平衡，磁场力 fB2d 的大小要改变，但 磁 场 力 fB2q 的 大 小 不 变 ， 即 产 生 磁 场 力 fB2d 的 大 小 要 改 变 ， 由 B2d=E2COSθ（= K2If COSθ）可以看出，也就是调节主汽门可以改变定 If 子电流 If 相对于电动势的 If COSθ分量，即有功电流要改变， 无功电流（ SINθ）基本不变。 14、相同理论，调节励磁电流大小，转子扭力 fn 不变，转子线圈间磁场力 fIL 的大小改变，相应改变磁场力 fB2q 的大小，由 B2q=B2 SINθ（= K2If SINθ）可以看出，也就是调节励磁电流可以改变定子电流 If 相对于电动 势的 If SINθ分量，即无功电流要改变，有功电流（If COSθ）基本不变。 15、物理教科书上有关描述：当发电机 定子电流与电动势同相位，定子磁势轴 线与励磁磁势轴线互相垂直， 称交轴电 枢反应，定、转子磁场互相作用，形成 电磁制动转矩，发电机从原动机取得机 械能，转化为电能输送出去。当发电机 正常运行于功率因数滞后时， 定子磁势 中一部分正好与励磁磁势方向相反，起直轴去磁作用，当发电机运行于功 率因数超前时，定子磁势中一部分正好与励磁磁势方向相同，起直轴助磁
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DWLZ励磁调节器
河北工业大学电工厂
河北工业大学电站装置工程研究中心
励磁系统原理•同步发电机励磁控制系统的任务•同步发电机励磁系统的分类
•励磁系统的性能指标
•整流电路基础
•数字式励磁调节器基础
•励磁变压器
•功率整流柜
•灭磁方式及转子过电压保护•DWLZ微机励磁装置简介
同步发电机励磁控制系统的任务
•控制发电机电压
•控制无功功率的分配
•提高同步发电机并联运行的稳定性
控制发电机电压
•电力系统的负荷总是经常波动的，同步发电机的功率也就相应变化。
随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节，以维持机端或系统中某一点的电压在给定的水平并保证有一定的调压精度。
控制无功功率的分配
•为了使分析简单起见，设同步发电机与无限大母线并联运行，即发电机端电压不随负荷大小而变，是一个恒定值。
•由于发电机发出的有功功率只受调速器控制，与励磁电流的大小无关。
故无论励磁电流如何变化，发电机的有功功率P G均为常数。
•在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是无限大母线，即系统等值阻抗并不等于零，母线的电压将随着负荷波动而改变。
电厂输出无功电流与它的母线电压水平有关，改变其中一台发电机的励磁电流影响发电机电压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的无功功率，其影响程度与系统情况有关。
因此，同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。
提高同步发电机并联运行的稳定性
•保持同步发电机稳定运行是保证电力系统可靠供电的首要条件.电力系统在运行中随时都可能遭受各种干扰,在各种扰动后，发电机组能够恢复到原来的运行状态，则称系统是稳定的，其主要标志是在暂态过程结束后，同步发电机能维持或恢复同步运行。
同步发电机励磁系统的分类
•他励系统
三机交流励磁系统
有刷
无刷
直流励磁机
磁场电阻方式 开关式励磁
厂用电源备励方式•自励系统
自并励系统
励磁变+晶闸管整流桥
间接自并励系统
无刷励磁机 或 直流励磁机 +励磁变+晶闸管整流桥
励磁系统的性能指标
•调节范围70%-110%; 20%（40%）-110%
•强励倍数、强励时间
1.6 –2; 10s
•频率特性
1%变化时，端电压变化率0.25%
V/Hz 限制
•电压响应时间
在规定条件下，励磁系统达到顶值电压与额定负载时磁场电压之差的95%所需时间的秒数。
2p.u/s 1p.u/s ; 高起始< 0.1s
励磁系统的性能指标•给定值变化速度 0.3%--1%Ug/s
•附加功能 过励限制欠励限制 V/Hz限制
整流电路基础
•晶闸管
•单相整流电路
•三相整流电路
晶闸管
单相半波可控整流电路（阻性负载）Single-phase half-wave controlled rectifier
单相半波可控整流电路（感性负载）Single-phase half-wave controlled rectifier
单相桥式全控整流电路（阻性负载）Single-phase bridge fully-controlled rectifier
单相桥式全控整流电路（感性负载）Single-phase bridge fully-controlled rectifier
三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phase half-wave controlled rectifier
三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phase half-wave controlled rectifier
三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phase half-wave controlled rectifier
三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phase half-wave controlled rectifier
三相桥式全控整流电路
Three-phase bridge fully-controlled rectifier
数字式励磁调节器基础
•微机励磁调节器硬件框图举例
•微机励磁调节器的组成
•数据采集
离散化
采样
•交流采样计算方法
•数字移相
•数字励磁调节器的软件
交流采样计算方法
•富氏算法
•三相一点算法
•瞬时值法
•平均值法
数字移相
•利用可编程系统器件PSD501组成的数字移相电路
在单片机应用场合可以使用可编程系统器件进行无粘接数字移相，PSD501芯片内的4个计数器及与计数器关联的可编程逻辑阵列可用于此目的。
由于计数器的工作原理类似于8253，这个方案兼有无粘接数字移相硬件简单和直接数字移相少控制的双重优点，并且可以直接在PSD引脚上产生宽度可软件设定的双窄脉冲或用于单相桥的脉冲列，集成化程度远高于前面介绍的各种方法。
这部分内容后面将进行系统介绍。
数字励磁调节器的软件
•数据采集：定时采样，相应计算，监视测量数据，标度变换，选择显示等。
•调节算法：按所用的调节规律计算控制电压。
•控制输出：把控制电压转换为控制角，通过移相触发环节控制整流桥。
•其它处理：输入整定值，修改参数，改变运行方式，声光报警等。
运行方式
•数字励磁装置可以用软件实现恒电压调节（AVR AVR）、恒励
）、恒励磁电流方式（磁电流方式（FCR FCR FCR）、）、）、恒无功方式（恒无功方式（恒无功方式（AQR AQR AQR）、）、）、恒功率因数方
恒功率因数方式（式（ApfR ApfR ApfR）等运行方式。
）等运行方式。
励磁限制和监视
•数字励磁装置可以用软件实现低励限制（PQL PQL）、）、）、瞬时延
瞬时延时过励限制（时过励限制（ICL ICL ICL、、OEL OEL）、）、）、V/Hz(OFL)V/Hz(OFL)V/Hz(OFL)限制和励磁电压互
限制和励磁电压互感器断线、触发脉冲丢失、整流柜故障、均流故障、转子滑环短路、旋转二极管故障检测、转子对地绝缘检测、误强励、误强减、转子过流、定子过压、定子过流等等一系列监视功能。
人机界面和网络功能
•可循环显示或召唤显示机组的主要运行参量，并可显示有关参数的当前整定值。
•在线整定或修改调节参数和设定值。
•能通过串行口或局域网与上位计算机通讯。
励磁变压器
•分类
环氧浇注干式变压器
普通干式变压器
MORA型干式变压器（Nomax绝缘材料绕组）油浸变压器
其他要求
•接法 Yd-11
•冷却方式：自冷AN ；强迫风冷AF •高低压绕组间加金属屏蔽层并接地•温控、温显系统
•短路阻抗
•外壳防护等级
功率整流柜
•晶闸管参数选择
•冷却方式
•并联均流
•换相过电压保护。