电力系统自动调压器与基本框图1

第四节 电力系统自动调压器与基本框图
❖ 无自动调压器时，如图 2-39 ❖ 人工不断调整 Re 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 2-40 中的 ab 线段来表示。 ❖ 人工和发电机形成了一个“封闭回路”。
+
Ie
Re
DE =
Ir • G UG
-
图 2-39 励磁系统一例
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I = 0,U = 0 则:
I1 + I 2 = I fa
I1
= U1 -U R1
= U1 R1
I2
= U2 -U R2
= U2 R2
I fa
= U - U ou R fa
=
- U ou R fa
故：U1 + U 2 = - U ou
R1 R2
R fa
U ou
I = 3U1 - 2U Z R
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U1
= Ud
+
2U
Z
(
RW R
1 + 3 RW
)
R
U2
= Ud
- [1 + 2( RW R
1 + 3 RW
)]2U Z
R
令 RW
R
= n,则U2
=
Ud
- (1+ 2n)2UZ 1+ 3n
n 为不同值时，U2 = f (Ud )的特性如图 2-64（b）所
当 =90°时晶闸管全程导通，当 =180°时，晶闸管 全程关断 导通角 ，截止角 270°—
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TCR 是晶闸管全波控制调压器 TCR 自动调压器原理：在图 2-57（e）中，母线电压经 电压互感器引入并加以平方，即图（e）中的U2 ，作为
TCR
调压器的输入量，与经二次调压的参考值U
Ur ，求出电压差 U g ，根据此时计算出 ，改变晶闸管整
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二、TCR 控制原理 TCR 为硅控电抗器，2-51 是单相 TCR 原理接线图，用 于控制交流无功电流。 规律：V1 和 V2 中的一个在电源电压的正半周导通，另 一个在电源的负半周、相互导通。
触发角的范围： 90 = 90 + 180
励磁电源 PT
变压器
调差
起励
SCR
同步
反馈
触发
放大
测量
手控
附加控制信号
稳压电源
图 2-25 典型可控硅自动励磁调节器框图
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1.晶闸管主回路的工作原理
❖ 自动调压的晶闸管电路主要是：三相半控桥或三
相全控桥电路
❖ 三相半控桥输出电压和触发角的关系：
❖
1+ cos
Ud = 1.35U~ ( 2 )
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在运行中，当us 降低时，uc 呈现负值，使u1对积分器的输 入减小，于是积分达到限值u2 的时间推迟，PD 推迟发出 脉冲，使 增大，电抗器电流的基波成分减小，以提高us ，
直到
uc
重新为零，
u
2
又等于
U
' r
，调节过程才会结束。
三、TSC 投、切电容器调压的控制问题 图 2-59（b）表示用熔断器 QF 投、切电容器 C，由于 QF 的投、切都有机械动作完成，需要时间长，投入需 要 2 个周波，断开需要 8 个周波，且有接触电阻等，可 以不按瞬时投、切来处理，而机械装置承受瞬时过电流
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二、同步发电机微机自动调压器的程序框图 ❖ 自动调压装置的功率放大元件就是晶闸管的
整流。 ❖ 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 ❖ 当自动励磁调节器退出工作后，由自动切换
装置将手控单元投入。
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CT G
U2 Rw减小
c1 c2 c3
Rw加大
e2
e1
e3
图2-65 Rw的功能
Ud（KUg）
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2.放大单元
作用：能线性的放大多个控制信号之和，提高励磁装置
的灵敏度，以及满足励磁调节的要求。
元件：运算放大器
Rfa
I fa
I1
I
+E
U1
-K
R1
I2
U +
-E
Uou
U2
R2
图2-67 运算放大器原理接线图
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调节。 本装置采用不完全手控方式 手动方式与自动方式切换时，为了能平滑进行，
应先测量手控输出电压和放大器输出电压 的大小，只有两者相等时，才允许切换，否 则会引起较大的电压摆动。 2．ZTL-1 型自动励磁调节装置的工作特性 （1）空载工作点
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◆有自动调压器时，如图 2-42 工作原理：利用 U = Ug -Urf 作为输入信号，在输出端输 出一个与 U 相反的调整电流 Ie ，使调压器的输入量Ug 与输出量 I e 达到图 2-40 中 ab 表示的比例关系。即Ug 下 降时， I e 增大，发电机的 Eg 随之增加，使Ug 重新回到 基准值附近；反之，当Ug 升高时， I e 减小， Eg 减小， 使Ug 重新回到基准值附近。
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四、模拟调压器的工作原理
1.测量单元（图 2-62） 作用:按比例的反应发电机端电压对给定值的偏差 构成：测量变压器、整流桥、滤波回路、整定电位器及 测量桥 特性：测量单元输入电压与输出电压之间的关系是线性 的，响应速度快，有较高的灵敏度及测量单元的工作不 受系统频率变化的影响 ①测量变压器 T：由三个单相三绕组变压器组成，并按
Ie
b
I E.b
I E.a
a
o
U gb
U ga
Ug
图 2 -40 人工调压的作用
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规律：当发电机电压UG 升高时，人工就使 Ie 减小；反 之，U g 降低时，就使 I e 增大。 U g.a ~ U g.b 是发电机正常运行时允许的电压变动范围 Ie.a ~ Ie.b 代表励磁系统必须具备的调整容量的最低值 当U g.b U g U g.a 时，发电机超出了正常运行范围 线段 ab 是所有自动调压器共有的基本特性
R2
VD1
U2
0 -U2
工作段
c e U2 0‘ (2U2) d
B 图2-63 测量桥及其特性曲线 （a）电路图 （b）特性曲线图
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工作原理：（1）当输入电压U1 UZ 时，VD1 与 VD2 均未击穿，稳压管电流 IVD = 0 ,则U2 = -U1 （2）U1 UZ 时，VD1 与 VD2 均被击穿，且维 持端电压不变，则U2 = U1 -UZ 令 2U Z = KU gN 及KU g 则：U 2 = K (U g - U gN ) = KU g (KU g U Z ) 显然利用测量桥的 ced 段，可以按比例的测量发 电机电压对其额定值的偏差。
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Rw ——电压整定电位器，单机运行时，用以改变发电机 电压的整定值；在并列运行时，用以调整发电机输出的 无功功率的大小。
图 2-64（a）分析 Rw 对测量环节的影响
A + Rw
Ud R3
U2
VD2
R1
+a -b
U1
U2
0
e
-U2
R2
VD1
n=0
n=0.5
e
n=1
❖改变 大小可以改变整流输出电压的大小，从而
调节励磁电流的大小
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二、微机调压器的同步脉冲和触发脉冲 同步脉冲：保证在晶闸管每次承受正向阳极电压时，向其控 制极发出脉冲， 使晶闸管可靠导通，这时的触发脉冲称为同步脉冲。 同步信号主要取自晶闸管整流装置的主回路，一般用同步变 压器和同步移相 器作为同步信号发生器，以提供具有合适 幅值和合适相位的交流同步信 号。 从发出同步脉冲之后，开始计算触发角，发出触发脉冲，调 节触发角的大小
U g
U 2
测量K1
放大
U3 触发d
图2-76 ZTL-1简化框图
（a） 测量环节的工作特性
示，可见 Ud 为一定值时改变 n 的大小，可以改变
发电机额定电压值 e 的整定值。
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（b）还说明当 n 值达到某一范围（如 n>0.5）时，系数 n 数值的改变对图 2-63（b）测量单元特性上的 ce 工作 段的斜率无明显影响，却使 e 点的整定值发生了较明显 的移动。因此，RW 的特性可以表示在图 2-65 中。RW 减 小，测量单元的输出特性左移，反之，特性右移。
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五、模拟元件自动励磁调节装置 1、ZTL-1 型自动励磁调节装置简介 构成：调差、测量、触发、放大、同步、稳压、 手动 （1）同步变压器：采用 Dy5 接线方法 （2） 稳压电源：向调压器提供稳定可靠的直流
电源 有四组，两组供放大单元使用，其余两组供 供触发器和手控单元使用 （3）手控单元：调压器在启励、投入、实验和 某些单元故障时，需采用手控方式进行励
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的能力很强，所以 QF 可以直接投、切电容器 C，但使 用寿命较短。 图 2-59（c）表示用反接的两个晶闸管投、切补偿电容， 由于两个晶闸管动作较快，投入只需半周波，而管断也 只需一个周波，但本身承受电流的冲击能力低，所以必 须串接一个小电抗器 L 来缓解充电电流的冲击。 TSC 无法进行平稳调压，所以一般用并联一个同容量的 TCR，用 TCR 均匀地调整容性无功电流，以达到平稳 调压的目的，如图 2-61（a）所示。