同步发电机自动电压调整器

发电机磁路有一定的饱和现象
改进措施
引入负反馈,加电压校正器 AVR(Automatic Voltage regulator)
精选
第三节 可控硅调压装置
一．基本环节介绍
US + UG UE
PID 调节
移相
触发脉冲形成
U
1. 测量环节
测量电路一般采用三相 桥式整流、滤波来获得 发电机端电压信号
～G
晶闸管整流电路
复
～G
励 装
置
晶闸管整流电路
触发脉冲形成
精选
第五节 无刷发电机励磁系统
一. 无刷同步发电机的组成
1
2
3
主发电机 4
( 转子)
5 (定子)
6
AVR
励磁发电机
1—发电机转子 (磁场)；2—旋转整流器；3—励磁机转子(电 枢)；4—发电机定子(电枢)；5—励磁机定子(磁场)；6—自动 电压调整器(AVR)
Ue
UE
＋
运算放大器构成的PID调节器
精选
4.移相和触发脉冲形成电路
移相电路
触发电路
+
R15
D5
D3 UE
Q3 R18
D4
-
R16
Q4 D6
同步控制电路 “1”或“0”
R17
Q5 C10
PT3
D10 R26 R28
D11 R29 R27
可控电阻移相及单晶管自激振荡器电路
精选
UC10 UQ5C U’R16 UR16
5. 强行励磁 电力系统的特点之一，是过渡过程非常快。当负载突变或发
生短路时，电压会突然下降很大。要求调压装置要有强行励磁能 力。以保证发电机电压恒定。
精选
三、调压装置的分类 按调节原理调压装置可分成三种类型:
1. 按扰动（负载）进行调节 它是按发电机电流的大小及其功率因数来对发电机励磁电
流进行调节的。 特点∶静态特性较差、动态特性较好。 静态电压调整率一般在±3～5%之间，最好也只能达到
精选
DZ A UG DC
R
R
Ue B
DZ
双稳压管桥式比较电路
双稳压管比较电路输入—输出波形
Ue 0 -UZ
2
UAB
1
DZ
R
UZ 2UZ
UBA
UG DC
A UG DC
R
Ue B
DZ
双稳压管比较电路输入—输出波形
双稳压管桥式比较电路
精选
2.2.单稳压管比较电路
在输出开路当输入电压UG DC小 于稳压管稳压值时
∴ IE =
UG +
RE + ZL
IEIZL RE + ZL
∵ XL 》RL + RE
UG
∴ IE ≈
+ IEI
j XL
≈ IEU + IEI 精选
UG
IG
U
IG
G
IEI2
j
IEI1
IE2 IE1
IEU
a) 负载电流大小变化时相量图
j1 + j2IEI1 IEI2
+
IE1 IE2
IEU
b) 负载功率因数变化时相量图
载电流变化时的工作过程。 9． 说明自励同步发电机的起压条件。 10．说明船舶配电盘主要有哪些部分组成？各起什么作用？
精选
6． 根据图分析配电盘式兆欧表原理。
MΩ
转换开关
附加装置
～220V
精选
～380V
精选
三. 相复励装置参数的调整
空载电压调整
若电压低 说明励磁电流中电压分量小,应增大电压分量 即应减小XL的值.可通过减少移相电抗器的匝数或增加 移相电抗器铁芯的气隙来实现调整.
带负载后电压的调整
若电压低 说明励磁电流中电流分量小,应增大电流分量.可 通过减少电流互感器付边匝数进行调整。
精选
四. 不可控相复励装置存在问题与改进措施 相复励调压装置调压精度低的主要原因 目前船舶发电机大多采用的是凸极式
可控硅调压装置原理框图
PT
R
U
V
S
U
C1
V
T
U
V
R D1~D6
精选 三相桥式整流电路
C2 UG DC
2. 比较电路
2.1.双稳压管桥式比较电路 在输出开路时，当输入电压 UG DC小于稳压管DZ稳压值时 Ue ＝ - UG DC 当输入信号大于等于稳压管 稳压值时 Ue ＝ UR — UZ ＝ UG DC — 2UZ
ωt UPT3，
ωt
移相及脉冲信号
精选
5. 晶闸管整流电路
UG
UWE
三相桥式半控整流电路
精选
二．可控硅调压装置调节过程
US + UG UE
PID 调节
移相
触发脉冲形成
U
～G
晶闸管整流电路
可控硅调压装置原理框图
发电机输出电压经三相桥式整流电路输出作为测量信 号，经稳压管比较电路输出电压偏差信号，然后经PID调 节器调节输出成比例或PID信号到移相电路进行移相供给 脉冲发生器，使其输出脉冲信号到可控整流电路，由可 控整流电路输出电流给励磁绕组使其磁场改变，从而改 变发电机的电压。
2. 线路分析
IEU IEI
IE 单线原理图
电压源UG单独作用时 电流源IEI单独作用时
等值电路图 ZL
IEI
IE
RE IEU UG
IEUO =
UG RE + ZL
IEIO =
IEIZL RE + ZL
∴ IE =
精选
UG +
RE + ZL
IEIZL RE + ZL
3. 相量分析
由于移相电抗器ZL的电抗值XL大于大于其电阻值RL与等效 励磁回路电阻RE之和，所以可忽略这两个电阻。这样上式可 表示为
同步发电机并联运行时，只要在网并联运行的发电 机的电势不相等，在网上运行的发电机定子绕组间就会 产生环流，引起无功功率分配不均匀。因此需要自动 调压装置来调整发电机的电势，以减小机组间的环 流，使并联运行机组处于合理而稳定分配无功功率。
精选
二、对调压装置的基本要求
基本要求是∶简单可靠；灵敏度高而稳定； 稳态、动态特性好； 具有一定的强行励磁能力； 合理而稳定分配无功功率等。
它是按扰动与电压偏差的综合信号进行调节的，即按发电机 的电流大小及其功率因数和发电机输出电压偏差来对发电机励磁 电流进行调节的。
这类调压装置是将上述两种调压装置结合在一起，所以具 有上述装置的各自优点，而克服了各自的不足之处，即调压装置 的静态特性与动态特性都很好。可控相复励调压装置就属于这种 类型。
精选
第二节 不可控相复励调压装置
相复励恒压装置：既按负载电流的大小又按负载电流的相位 进行调压的装置为相复励恒压装置。
相复励恒压装置的分类：电流叠加；电势叠加；电磁叠加
移相电抗器
移相电抗器
电流互感器
电流互感器
电流互感器
精选
一．同步发电机自励起压工作原理
· UG G
～ ·
场阻线 UG
空载特性
U0
A
精选
第四节 可控相复励调压装置
是在不可控相复励基础上加按电压偏差进行调整的系 统，其调压精度较高。
1. 对相复励装置的输出进
行分流控制
AVR
1）直流侧分流
G
～
～
精选
2）交流侧分流
AVR
3）用交流励磁控制的交流 侧分流
AVR
G
～
G
～
～
～
精选
2．电压校正器AVR的工作
Us
UG
ue
PID 调节
移相
相
1．自励起压 在发电机起动运行且转速接近额定转速时，自动调压装
置能使发电机建立空载电压。
2．静态电压调整率
US%UU nUn
10% 0 规定：主发电机为±2.5%
应急发电机为±3.5%
精选
3．动态电压调整率
Ud%UdUnUn10% 0
规定：动态电压调整率在±15%以内，电压恢复时间1.5s
u
un umax umin
精选
精选
轮管035/6期中试题 班级 姓名 1． 画图说明船舶电力系统的组成。 2． 船舶用电设备主要有哪些？ 3． 说明船舶电网的分类及连接方式？ 4． 船舶主配电盘的日常管理有哪些？ 5． 画框架式自动空气断路器方框图说明其组成。 7． 说明船舶接岸电的注意事项。 8． 画单线原理图和相量图分析不可控相复励调压装置在负
k
B
C
C
wk.baidu.com
US
IE
0
IE0
结论：同步发电机在原动机启动并达到额定转速以后，由 于励磁绕组的剩磁使发电机有一定的输出电压，在此电压的作 用下，励磁绕组产生更大的磁场，从而使发电机输出更高的电 压，互相促进的结果使发电机电压达到额定值。
精选
自励发电机电压建立 Un
场阻线 空载特性
剩磁电压 Ifn
自励发电机的建压条件
第二章 同步发电机自 动电压调整器
刘飞
精选
第二章 同步发电机自 动电压调整器
主要内容： 对调压器的要求及分类； 不可控相复励调压装置； 可控硅调压装置； 可控相复励调压装置； 无刷发电机系统。
精选
第一节 概 述
一、自动电压调整装置的作用
1. 电压控制
对于同步发电机来说，在负载电流变化时，由于电枢 反应的影响将使发电机的端电压发生变化，尤其是感性 电流，其影响更大。需要自动调压装置来调整发电机的 端电压，即相应调整发电机励磁电流，以保持端电压的 恒定。 2. 无功功率分配控制
C0
精选
图 2-7 电 流 迭 加 相 复 励 调 压 装 置 原 理 线 路 图
TA —电力电流互感器。
它反映发电机负载电流 (大小与相位)，以进行 相复励调压。
LR—移相电抗器。它
将发电机电压产生的电 流移相90°，作为电压 分量进行自励起压。
VD —三相桥式整流
器。它将交流侧迭加得 到的励磁电流IE整流成 励磁电流IE。
Ue ＝
-R1 R1 ＋R2
UG DC
当输入信号大于等于稳压 管稳压值时
R1 A UG DC
R2
Ue ＝
R2 R1 ＋R2
UG DC — UZ
R3
Ue B
DZ
精选
单稳压管比较电路输入—输出波形
Ue
UBA
0 UG DC
-UZ
UAB
精选
3. 误差信号调节环节
即PID调节环节，对Ue误差信号进行调整
-
1）发电机要有剩磁。 2）励磁电流磁场与剩磁场方向相同。 3）励磁电路的电阻要适当,要小精于选 建压临界电阻。
解决起压困难的措施
◆在转子磁极上加恒磁插片 ◆临时充磁 ◆谐振法 ◆利用升压变压器 ◆临时短接主电路
精选
二、电流迭加相复励调压装置
1．线路原理图
U
TA
GV
～
WE
W
RE
LR
GB SB
VD
R0
±2%左右。不可控相复励调压装置就属于这种类型。
精选
2. 按负反馈（电压偏差）进行调节
它是按发电机输出电压的偏差ΔU来对发电机励磁电流进行调 节的。
特点：静态精度高，现在静态电压调整率一般均在±1%以内， 有的已达到±0.5%以内。欠缺的是动态特性差，可控硅调压装置 就属于这种类型。
3. 按复合原理进行调节
0 1.5s
稳态值
t t1
精选
4. 无功分配 输出功率相同的发电机并联运行，其每台发电机的无功负载
与其按比例分配值的偏差不应超过其额定无功功率的10%。 在不同定额的发电机并联运行时，则无功负载按比例分配值
之差不应超过∶ ⑴. 最大发电机额定无功功率的10%； ⑵. 最小发电机额定无功功率的25%。