励磁系统原理与构成

红花水电厂励磁系统培训

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2014年06月24日

目录

一、励磁系统的功能

二、励磁系统的工作原理和组成

三、励磁系统的调节器原理

四、励磁系统的板件功能

五、励磁系统的工控机

六、励磁系统的其他单元

01励磁系统的功能

向同步电机的激磁绕组提供用于建立电磁场的直流电流的系统或装置。

通过励磁的调节控制，可以达到以下目的：

A、恒发电机电压控制，稳定发电机电压。

B、设置调差率，保证发电机无功功率的合理分配。

C、提高发电机运行的稳定性。

D、通过附加的PSS控制，提高电力系统的稳定性。

02励磁系统的工作原理和组成

•由于发电机是根据电磁感应原理发电的，形成的磁场和导体有相对运动时，导体中才能感应出电动势，发电机定子绕组相当于运动的导体，转子相当于磁场。

•发电机转动时，其转子与定子之间存在相对运动。但发电机的转子由线圈和铁心组成。对转子的线圈通直流电流电才能产生恒定的磁场。

•直流电是依靠励磁系统来提供。励磁系统是发电机发出励磁电流加到转子场跟着转动，与定子之间有了相对运

动，定子就能感应出电动势，从而发出电来。

•按励磁系统的供电方式：

–自励：励磁电源取自发电机本身。

•自并励

–自复励

–它励：励磁电源不是发电机提供。•按励磁系统的结构不同分：

–旋转励磁系统

•直流励磁机励磁系统

•交流励磁机励磁系统

–常规三机励磁

–无刷励磁

–静止励磁系统

从发电机机端电压源取得功率并使用静止可控硅整流装置的励磁系统，也称电势源静止励磁系统。

优点：

1、取消励磁机，发电机的长度缩短，可以减小轴系振动。

2、结构简单，易于掌握，操作使用方便。

3、没有旋转电机部分，维护检修方便。

4、调节速度快，是反应速度最快的快速励磁系统。

5、调节性能优越，通过附加PSS控制可以有效提高电网的稳定性。

6、技术成熟，可靠性高。

7、造价比较低。

自并励静止励磁系统取代直流励磁机和交流励磁机励磁系统是技术发展的必然趋势，目前国内所有的新建水电站和大部分的火电

厂都使用自并励静止励磁系统。

励磁系统（EXC9000型）是由励磁调节器、功率整流器、灭磁及转子过压保护回路、起励单元、测量用电压互感器、电流互感器及励磁变压器6个部分组成，其系统

原理框图如下图所示。

励磁系统原理图

1.全数字化的系统

2.各个部分通过现场总线（CAN总线）有机的集成在一起

3.采用交流采样技术

4.调节器采用PID+PSS调节规律

5.智能控制及显示：调节柜、功率柜、灭磁柜均配置智能

显示屏

03励磁系统的调节器原理

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04励磁系统的板件功能

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•调节功能：

给定值设置、AVR调节器（PID+PSS)、AIR、调差、恒Q/PF控制、软起励、跟踪

•限制功能

V/F限制、过励限制、欠励限制

•其它功能

智能封脉冲、调节参数在线修改、容错控制（防增

、减磁接点粘连、防并网后误逆变）

•数据采集

机端PT、CT、系统PT、励磁变副边CT

PSS试验信号（V1~V4)

•数据计算

机端PT、CT、系统PT、励磁变副边CT、电压频率、有功、无功

•数据传递

将相关数据储存到RAM，供CPU采集

•接收对调节器的控制指令

增、减磁、开机令、停机令、并网令等•CAN总线通讯

将调节器相关数据与显示屏、LOU连接•故障信号输出

PT故障、脉冲故障、同步断相

•数字式控制信号输出

主要功能：

•将开关量总线板信号转接至I／O板；

•本通道故障检测及自切换控制（EXC900062故障检测芯片实现）；

•整流桥投切控制（用于实现智能封脉冲）

•同步信号处理及脉冲输出。

手动通道（C通道）：以恒定励磁电流的输出为目的，其给定由一块单片机控制一个12位精度的串行数模转换器得以实现，反馈量为励磁电流。用线性集成的PID调节电路进行调节，输出控制信号控制移相触发模块进行脉冲触发。

具有通道自动跟踪、1.2倍机端电压限制、空载低频逆变等功能。

开机前自动预置电流给定值为电流下限。

•恒励磁电流调节；

•恒控制角控制；（用于它励零升或短路试验，正常运行时退出该功能）

•机端电压限制；

•数字给定及自动预置；

•自动跟踪运行通道；

•移相触发及脉冲控制；

•故障检测看门狗信号输出到LOU板。

主要功能：

•对交流采样电气量实现电气隔离；

•对模拟量进行信号调理；

•与DSP板连接，将模拟量信号传送到DSP；

•与开关量总线板连接，传送IL、UK、R639等信号；•10％Ug电压信号测量（内部开机令信号）；

•过励保护信号测量及整定；

•预留4路A/D用于试验用途（PSS试验用）。

•实现各种开关量信号转接；

•实现脉冲控制，并将调节器的脉冲转接到功率柜；

•实现残压起励、切脉冲、功率柜投退、跨接器阻断等功能；•功率柜智能均流给定，用于功率柜闭环均流调节；

•与模拟量总线板连接，传送同步电压信号等；

•I/O板模拟量输出接口，试验用途；

•DC24V电源I、II段检测；

•通道切换逻辑电路。