HWLT-4型微机励磁调节器

HWLT-4型微机励磁调节器调试说明书哈尔滨电机厂有限责任公司控制设备事业部一．总体介绍HWLT－4型微机励磁调节器的主要硬件采用台湾研华公司的MIC－2000系列工控机板卡，使用时只要按照相应的说明设置地址和跳线就可以。

其它自己开发的板卡（脉冲发生、脉冲放大和计数板）不需要设置。

因此，调试的重点是检查软件功能的完善和全部回路的正确。

而调试人员的任务就是熟悉调节器系统并准确设置系统的PID参数和将相关的输入量定标。

1．调节器的特点1．1调节器的控制规律是传统的PID＋PSS，但独特之处在于为了增强系统的稳定性，A VR中又加入了一个小电流环。

1．2调节器采用的是混合冗余容错技术。

调节器包括二个微机模块和一个完全独立的模拟FCR模块。

触发脉冲由硬件电路产生，三个模块的切换点是在脉冲放大的前级，也就是说三个模块都产生相应的脉冲，但只有工作模块的脉冲才能到达脉冲放大。

1．3调节器的人机界面选用的是触摸输入的工业级平板电脑，全中文图形界面。

调试时可以方便地观察和更改相应的数据。

1．4为了增加电源系统的可靠性采用了二个一体化的电厂用专用电源模块，可以交直流电源同时输入（实际线路共三路电源输入）。

电源模块输出的DC24V做为整个调节器（包括调节计算机）工作电源。

1．5输入和输出都采用了继电器隔离。

输入继电器为DC220V线圈，输出继电器为DC24V线圈。

二．硬件整体介绍1．计算机模块功能介绍计算机选用的是台湾研华公司的MIC2000系列，用的是背板技术，前端出线，很方便调试。

计算机的电源模块用的是24V输入的专用开关电源。

输出为＋5V，－5V，＋12V，－12V。

（在只检查电源时，输出要低，因为没有负载）CPU板是MIC－2340，在上面附加了PC104模块的电子盘。

利用电子盘替代了传统的硬盘，这样减少了因为机械部件引起的故障，并且读取数据的速度大大提高。

电子盘上事先安装好DOS操作系统和相应的调节器控制程序。

计算机上电后自动进入控制程序运行。

AI板是MIC－2718，输入范围为-10V―＋10V。

特别是利用板上FIFO 功能，使AI板可以独立于CPU板工作，系统只是在需要的时候由CPU到AI板上的FIFO中取得数据。

而不用浪费时间在等待AI板的工作上。

AO板是MIC－2728，输出范围为-10V―＋10V。

只有一路输出作为脉冲发生器的控制电压（也就是模拟调节器的适应电压）DI板是MIC－2730,16路输入，有光电隔离。

DO板是MIC－2750,16路输出，有光电隔离。

每个通道的工作状态都可以在面板上指示灯表示出来。

因为两个计算机模块是并联运行，相应个DO 通道共用一个继电器作为输出隔离，所以DO板相应的输出各自串接了一个隔离二极管（B6.40），然后才并在一起接到继电器线圈。

计数板是自己开发的板卡，主要用途是测量转速和功率，还负责双计算机通道的切换控制。

双计算机模块在工作时没有指定主，从状态，只是在上电时哪一个先完成自检就作为主机。

在主机发生故障时，从机自动投入。

并且工作状态也相应变为主机。

只有主机的状态和数据可以实时的上传到上位机（人机界面），进行显示和分析。

从机只和上位机进行很少的信息交流。

2．备用A/FCR模块功能介绍备用A/FCR模块是由数字电路来实现的，可以进行闭环的磁场电流调节。

具用自动跟踪功能。

当计算机模块工作时，它进行跟踪，同时也输出控制电压至脉冲发生电路形成脉冲。

但脉冲在输出端被闭锁，不能进入脉冲放大。

当所有的计算机模块都退出工作时，备用A/FCR模块自动投入运行。

只要计算机模块恢复运行，备用A/FCR模块就自动退出运行。

紧急情况下，备用模块接受“逆变”命令停机，同时给定值自动复归到最小位置――大约15%的空载励磁电流位置。

注意：在调节器上电的时候，由于计算机模块先进入DOS系统，然后进入控制程序运行，这就需要一定的时间，而备用模块不需要这个过程，所以总是备用模块先投入运行，几秒钟后计算机模块就会接过去工作。

为了防止在调试或投运过程中出现问题，上电的时候最好将“逆变”命令投入，待计算机模块工作后再解除。

3．脉冲电路功能介绍调节器有三个相同的脉冲发生电路。

分别为1＃，2＃计算机模块和备用模块形成控制脉冲。

正常时三个脉冲电路都在工作，但只有工作通道的脉冲才没有被闭锁。

工作通道的脉冲电路有“发光二极管”指示。

脉冲电路的控制信号分别为计算机模块的AO板输出的控制电压和备用模块的输出的控制电压。

并且还有最大角（145°）和最小角（15°）限制。

4．脉冲放大电路功能介绍调节器一般有二个脉冲放大电路，分别对应二个功率屏。

脉冲放大的输出级也有闭锁控制电路，由计算机来控制在相应故障的情况下各个功率屏的投入或退出。

脉冲放大电路的脉冲次序依次为A，B，C，－A，－B，－C共6个工作通道。

在输入级有脉冲丢失检测电路，由小继电器将故障信号反馈给计算机进行报警。

为了方便调试和运行时的更换，脉冲放大电路增加了2路备用通道。

如果发现脉冲放大的某一通道故障时，可以将放大板的输入输出相应移动，（次序不能变），避开故障通道。

脉冲放大的输出级一定要注意检查与隔直电容相连再接至功率屏的脉冲变压器，防止因输出级短路而烧坏。

5外围电路功能介绍5．1输入信号调理电路这部分电路的作用是将信号调理成计算机AI板可以接受的信号范围（0－10V）。

电路全部应用无源元器件，即电阻，电容，二极管等实现，避免应用运放等有源器件时出现故障可能性。

5．2二次测量电路主要是用一些二次互感器来实现。

三路PT（机端1＃PT，2＃PT和电网电压PT）用的是100V/10V的三相变压器。

每路电流信号用的是三个单相的电流互感器，共有三路信号（两路定子电流和一路转子电流）。

其中每路定子电流用了四个互感器，有一个互感器是用来测量定子电流和定子电压的相位角的。

输入信号为定子电流的B相。

阳极电压同步信号用的是三相变压器，220V/10V，输出是六相电压信号。

共有二路，一路用于1＃和2＃脉冲发生电路的同步信号，另一路用于备用通道脉冲发生电路的同步信号。

这样在计算机模块的同步信号回路有故障时，也不会影响到备用通道的正常工作。

5．3调节器工作电源为调节器供电的电源模块是发电厂专用的一体化开关电源，可以交直流220V同时输入。

直流输入为电厂直流电系统（蓄电池供电），交流输入分别为厂用电和自用电（有的电厂也采用双段厂用电供电）。

这样共有三路电源接入调节器屏。

为了防止交流电系统和直流电系统互相干扰，交流电源用了二个单相的隔离变压器。

自用电的变压器变比是跟据机组的阳极电压确定的，副边都是220V。

厂用电的变压器变比是固定的（380V/220V），.输入为厂用电的AC相。

因为调节器的人机界面用的平板式工业电脑为厂用电220V输入，所以一定要将厂用电的中性点接至端子B7.6计算机模块中的开关电源为直流24V供电，注意不要将直流COM和电源接地接错。

注意：计算机的DO板在带电的状态下为高阻态。

因为DO板接至继电器的线圈，而继电器的线圈有工作电源输入的情况下一直有电，所以计算机的电源开关不要断，即计算机要保证只要外部的电源上电，它就同时上电。

如果调节器整体断电时，只需要将端子上的输入电源端子拉开（带有保险管的端子）。

三．软件整体介绍1．总体控制流程下位机的控制程序是在DOS系统下运行的。

DOS系统和应用程序都存放在CPU板的电子盘中，上电后，自动进入应用程序运行。

程序分为主控程序和中断程序两大部分。

主控程序又根据外部控制信号分为四个过程：等待过程，启励过程，调节过程和停机过程。

中断程序则自动地从AI板中取得相应的采样数据，并进行简单的处理。

上位机的程序是在WINDOW95系统下运行的。

正常运行时一直和下位机进行通讯。

在下位机程序工作的四个过程中，都在和上位机进行通讯同时还要进行双机之间的通讯。

并且还要对DI板输入的信号进行进行逻辑处理，然后通过DO 板输出控制信号。

在除等待以外的三个过程中还要进行PID调节运算，结果通过AO板以电压信号的形式输出。

整个控制周期在10MS之内。

2．等待过程计算机进行上电自检和所有板卡的初始化工作。

并且在这个过程中调入存储在电子盘的数据文件，里面包括PID参数和重要的定标参数及控制参数。

如果所有的外部信号都正常，计算机发出“允许启励信号”，并等待启机信号的到来。

在这个过程中脉冲是闭锁的，AO板也没有信号输出。

3．启励过程如果计算机接到“启励信号”，就解除脉冲闭锁，并且根据相应的机组参数进行快速启励，保证机组能够快速，平稳，准确的进入指定状态。

启励过程结束的条件是10S内达到机端电压的30%。

如果不能成功建压，则退到等待过程，并报出“启励失败”信号。

在这个过程中用到的是“软启动”技术，脉冲有时是按照一定方程式给出的。

注意：启励设计为只能有三次机会，如果连续三次都没有启励成功，计算机将会闭锁启励这个过程，必须重新启动计算机才能再次启励。

4．调节过程在启励过程结束后，自动进入调节过程，这个过程中脉冲按照调节得出的结果进行控制。

调节过程中有四种运行方式：A VR方式，FCR方式，恒Q方式和恒COSφ方式。

其中后二种方式必须在油开关闭合下才可以投入运行。

注意：如果是自并励系统，调节器会一直比较阳极电压和机端电压。

如果标幺值相差30%以上，会判断为故障。

因此在调试过程中，一定要将阳极电压和机端电压控制在接近状态。

5．停机过程计算机接到停机的相应命令后，先进行逆变，然后5秒后回到等待过程，同时闭锁脉冲。

注意：在这个过程中，有一个很重要的工作就是将在线修改的各种参数进行存储，将数据文件写入电子盘。

因此修改参数后，一定要有一个正常的停机过程。

四．控制结构介绍1．总体控制结构调节器采用的是传统的PID＋PSS控制。

PID是并联方式。

但是与常规不同的是我们在A VR中引入了电流环，这样增加了稳定性，并且对限制和跟踪的处理也十分方便。

PSS功能的输入是功率信号，经过双超前滞后环节，再控制调节器的A VR 输入给定。

2．PID参数设定PID参数可以在线进行修改，在人机界面相应的页面进行操作。

五．调试介绍1．参数定标微机调节器能够正常工作，主要在于能够正确的获取各种信号。

其中各种模拟量信号作为反映一个机组工作工况的重要表述，则更加重要。

可以说调节器调试工作中最重要的工作就是将输入的模拟信号进行定标，使其变成计算机可以认知的一个量，并可以简化处理过程。

HWLT－4型调节器应用了软件定标技术，没有任何外围的信号调整（比如电位器调整等），非常方便。

只要将需要定标的参量加在相应的端子上，然后根据输入量的大小在人机界面上写下相应的标么值即可。

因为双机之间是互相进行通讯的，所以定标的过程是双机同时进行的，不需要分别进行定标。