半导体励磁调节装置结构及原理

2.2节半导体励磁调节装置结构及原理

半导体励磁调节装置结构及原理

励磁调节器是励磁控制系统中的智能设备，它检测和综合励磁控制系统运行状态及调度指令，并产生相应的控制信号作用于励磁单元，用于调节励磁电流大小，满足同步发电机各中运行工况的需要。

半导体自动调节励磁装置的型号很多，但其基本构成却相似，由基本控制和辅助控制两大部分作成。如图5—15虚线框内所示基本控制由调差单元，测量比较单元，综合放大单元，移相触发单元和可控整流桥等构成，实现励磁电流的自动调节，以便维持系统电压水平和合理分配机组间的无功功率；辅助控制是为了满足电机不同工况要求，改善电流系统稳定性和励磁系统动态性能而设置的，包括励磁系统稳定器，电力系统稳定器和励磁限制器等，视具体要求设置。

半导体励磁调节系统结构框图

励磁调节器的几个基本环节：

1.测量，给定与比较单元

测量比较环节框图

该单元的任务：测量发电机机端电压，并于给定电压相比较，输出机端电压的偏差信号到综合放大单元。给定电压要求在规定范围内可调。

2.综合放大单元

综合放大电源对电压偏差型号，稳定控制信号，励磁限制信号和各种补偿信号等起综合

和放大的作用（线性迭加），经综合放大后的控制信号输出到移相出发单元作为触发脉冲角度的移相控制信号。其中，电压偏差信号来自上述测量给定比较单元，稳定控制信号来自励磁系统稳定器（ESS）和电力系统稳定器（PSS）,励磁限制信号来自各种励磁限制器，补偿信号来自励磁绕组时间补偿器等。

3.移相触发单元

移相触发单元根据综合放大单元从来的控制信号的变化，改变输出到晶闸管的触发脉冲的相应，即改变控制角？，从而控制晶闸管整流电流的输出电压，达到调节发电机的励磁电流的目的。

移相触发器的基本原理:利用主回路电源电压信号产生一个频率与主回路电源同步的，副值随时间单调变化的信号（称为同步信号），将其与来自综合放大单元的控制信号比较，在两者相等的时刻形成触发脉冲；移相触发器一般由三个功能环节组成:脉冲形成和脉冲放大。

根据信号的形成划分，常见的移相触发器有锯齿波移相（或线性移相）和余玄波移相两种。

锯齿波移相原理：将主回路电源的正弦电压信号整形为方波信号作为门信号，用来控制一个恒流元积分器的充方电，积分器充电时输出一个线性上升的电压波形，该电压波形就是具有与主回路同步且随时间单调变化特点的同步信号，将调节器输出的控制信号与该线性变化的同步信号相比较两者相等时发出触发脉冲。锯齿波移相原理如图3-11所示。

锯齿波移相的特点：（1）控制角与控制电压成正比（或反比）关系（锯齿波移相又称线性移相）；（2）控制角不受主回路电源电压副值得影响；（3）（全空桥输出电压与控制电压成余弦关系。

余弦波移相原理：（1）控制角与控制电压成反余弦关系（2）控制角受主回路电源电压副值的影响；(3)全空桥输出电压与控制电压成正比关系。

4.调差单元

调差单元是并列运行各同步发电机之间合理分配无功功率的关键环节。所谓合理分配无功功率，就是指负荷总无功功率按机组容量百分比（即标玄值）相等的原则分配给各并列机组。