PLC在同步发电机励磁调节器中的应用
图解发电机励磁原理(2024)
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发电机励磁系统故障诊断与处理 措施
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常见故障类型及原因分析
励磁不足或失磁
可能是由于励磁电源故障、励磁 回路开路或接触不良、励磁绕组
匝间短路等原因导致。
应用范围
直流励磁方式和交流励磁方式适用于各种规模的发电机组和电力系统 ；永磁体励磁方式适用于小型风力发电、太阳能发电等领域。
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发电机励磁调节器原理与结构
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调节器基本原理
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电磁感应原理
发电机励磁调节器通过电磁感应 原理，将输入的交流电转换为直 流电，为发电机的励磁绕组提供 励磁电流。
替换法
在怀疑某个元器件损坏时，可以用正 常的元器件替换后观察故障是否消除 ，以验证故障部位和原因。
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测量法
使用万用表、示波器等工具测量励磁 系统各点的电压、电流、波形等参数 ，与正常值进行比较分析，进一步确 定故障原因。
专家系统诊断
利用专家系统或故障诊断软件对励磁 系统故障进行自动诊断和分析，提高 故障诊断的准确性和效率。
性，但控制精度相对较低。
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控制策略选择依据
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系统稳定性要求
对于要求较高的电力系统，应选择稳定性好的控制策略，如恒压控制策略或最优励磁控制 策略。
发电机运行工况
不同的运行工况下，应选择适合的控制策略。例如，在轻载或空载工况下，可采用恒功率 因数控制策略以提高运行效率。
控制精度和响应速度要求
复合励磁同步发电机励磁控制系统的研究
复合励磁同步发电机励磁控制系统的研究引言：复合励磁同步发电机是一种重要的发电机类型，广泛应用于电力系统中。
励磁控制系统作为复合励磁同步发电机的关键组成部分，对于发电机的稳定运行和电力系统的可靠运行至关重要。
本文旨在研究复合励磁同步发电机励磁控制系统的关键技术和发展趋势，以提高电力系统的运行效率和稳定性。
一、复合励磁同步发电机的特点复合励磁同步发电机是一种结合了永磁励磁和励磁线圈励磁的发电机。
相比传统的励磁方式，复合励磁同步发电机具有较高的效率和较低的励磁功率损耗。
此外，由于永磁励磁的存在，复合励磁同步发电机在瞬态响应和稳态性能方面也具有优势。
二、复合励磁同步发电机励磁控制系统的关键技术1. 励磁电流控制技术复合励磁同步发电机励磁控制系统需要通过调节励磁电流来控制发电机的输出功率和电压。
因此，励磁电流控制技术是关键的技术之一。
通过采用先进的控制算法和调节器设计，可以实现精确的励磁电流控制，提高发电机的稳定性和响应速度。
2. 励磁电压控制技术除了励磁电流控制技术外，励磁电压控制技术也是复合励磁同步发电机励磁控制系统的重要组成部分。
通过调节励磁电压，可以控制发电机的输出电压和功率因数。
因此，在励磁电压控制技术方面的研究对于提高电力系统的稳定性和效率具有重要意义。
3. 励磁损耗的优化技术复合励磁同步发电机的励磁线圈和永磁励磁部分都存在一定的功率损耗。
因此，如何降低励磁损耗是一个需要解决的问题。
通过优化励磁部件的设计和改进励磁控制算法，可以有效降低励磁损耗，提高发电机的效率和经济性。
4. 励磁系统的稳定性分析与控制复合励磁同步发电机励磁控制系统的稳定性对于电力系统的正常运行至关重要。
因此，需要对励磁系统的稳定性进行分析和控制。
通过建立合适的数学模型，可以对励磁系统进行稳定性分析，并采取相应的控制策略来提高系统的稳定性。
三、复合励磁同步发电机励磁控制系统的发展趋势1. 智能化控制随着信息技术的快速发展，智能化控制技术在电力系统中的应用越来越普遍。
第三章 同步发电机励磁自动控制系统
P G=
EU q XΣ
sinδ
静态稳定的；当δ＞90°（b点）时→ 静态 不稳定的；当δ=90°时→ 稳定极限(裕度： 实际运行点总略低于极限值)。 最大传输功率极限：
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UG随无功负荷的增大而下降。
图3-3 同步发电机的外特性
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2．同步发电机的外特性与励磁调节过程
¾
（二）控制无功功率的分配
¾
¾
G
ϕ
IEF2
δ
IP IG
同步发电机的励磁自 动控制系统就是通过 不断地调节励磁电流 来维持端电压在给定 水平的。
UGN UG2
A
B
（ a）
C IEF1 IQ1 IQ2
IQ
第三章 同步发电机励磁 自动控制系统
第三章 同步发电机励磁 自动控制系统
第一节 概述 第二节 同步发电机励磁系统 第三节 励磁系统中的整流电路 第四节 励磁控制系统调节特性和并 联机组间的无功分配 第五节 励磁调节原理
本章主要内容：励磁自动控制系统的任务；对励 本章主要内容：励磁自动控制系统的任务；对励 磁自动控制系统的基本要求、励磁调节装置的构 成原理；并列运行发电机组间的无功功率的分 配；同步发电机励磁系统的整流电路的种类、特 点。 本章重点内容：励磁自动控制系统的组成原理和 本章重点内容：励磁自动控制系统的组成原理和 它的运行特性。 本章难点： 励磁调节装置的构成原理，励磁调节 器的静态工作特性，并列运行发电机组间的无功 功率的分配及整流电路原理。
同步发电机励磁控制系统实验报告
同步发电机励磁控制系统实验摘要：本课题主要针对如何提高和维持同步发电机运行的稳定性，是保证电力系统安全、经济运行，及延长发电机寿命而进行的同步发电机励磁方式，励磁原理，励磁的自动控制进行了深入的解剖。
发电机在正常运行时，负载总是不断变化的，而不同容量的负载，以及功率因数的不同，对发电机励磁磁场的作用是不同的，对同步发电机的内部阻抗压降也是不一样的。
为了保持同步发电机的端电压稳定，需要根据负载的大小及负载的性质调节同步发电机的励磁电流，因此，研究同步发电机的励磁控制具有十分重要的应用价值。
本课题主要研究同步发电机励磁控制在不同状态下的情况，同步发电机起励、控制方式及其相互切换、逆变灭磁和跳变灭磁开关灭磁、伏赫实验等。
主要目的是是同学们加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；了解微机励磁调节器的基本控制方式。
关键词：同步发电机；励磁控制；它励第一章文献综述1.1概述向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。
励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它的可靠性对于发电机的安全运行和电网的稳定有很大影响。
发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行而且也影响了电力系统的稳定，因此必须要提高励磁系统的可靠性，而根据实际情况选择正确的励磁方式是保证励磁系统可靠性的前提和关键。
我国电力系统同步发电机的励磁系统主要有两大类，一类是直流励磁机励磁系统，另一类是半导体励磁系统。
1.2同步发电机励磁系统的分类与性能1.2.1 直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统是采用直流发电机作为励磁电源，供给发电机转子回路的励磁电流。
其中直流发电机称为直流励磁机。
直流励磁机一般与发电机同轴，励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子励磁电流，形成有碳刷励磁。
直流励磁机励磁系统又可分为自励式和它励式。
自励与他励的区别是对主励磁机的励磁方式而言的，他励直流励磁机励磁系统比自励励磁机励磁系统多用了一台副励磁机，因此所用设备增多，占用空间大，投资大，但是提高了励磁机的电压增长速度，因而减小了励磁机的时间常数，他励直流励磁机励磁系统一般只用在水轮发电机组上。
同步发电机励磁调节及励磁系统实验
同步发电机励磁调节及励磁系统实验一、实验目的1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；4．了解微机励磁调节器的基本控制方式；5．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响；6．了解几种常用励磁限制器的作用；7．掌握励磁调节器的基本使用方法。
二、原理与说明同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。
励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。
图1 励磁控制系统示意图实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。
可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。
当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。
而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。
两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。
微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F（保持机端电压稳定）、恒I L（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒α（保持控制角稳定）。
其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。
同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。
当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。
发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90°，实现逆变灭磁。
电力系统稳定器――PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。
励磁系统简介即运行方式
同步发电机的励磁分类
• ３：他励旋转半导体励磁系统，又称无刷励磁系 统。 • 特点：交流励磁机的励磁线圈装在定子上， 而交流线圈装设在转子上，硅整流装置也装设在 同一主机转轴上，并随汽轮机同速旋转。将整流 后的励磁电流直接送入发电机转子。 • 优点：取消了碳刷、滑环，可靠性提高。 • 缺点：轴系较长，励磁回路无法监视，且转 子上装设的励磁整流装置在运行时离心力较大。
• 3、现在大容量机组（我厂）的自动励磁调节器。
• 我厂采用美国通用电气公司自造的自并励静止可 控硅整流励磁系统。系统主要包括： • 1—励磁变（取自机端） • 2、功率整流柜（3个) • 3辅助柜 • 4控制柜-----AVR使用三模块两通道冗余方 • 式。 • 5、启励电源取自厂用电380V汽机MCC段。（单 相）
自动励磁调节装置的作用（56） 自动励磁调节装置的作用（56）
• 5、短路故障切除后，加速系统电压的恢复。 改善电动机的自启动条件。 • （一般感应电动机启动电流周期分量大约 为额定值的5-6倍） • 6、改善并联运行同步发电机在失去励磁而 转入异步运行或发电机进行自同期并列的 工作条件。
对自动调节励磁装置的要求
自动励磁调节装置的工作原理
• 自动励磁装置根据发电机电压，负荷电流 的变化，相应改变可控硅整流回路的可控 硅导通角，使整流桥送入的电流发生变化。 为取得励磁调节的快速性主励磁机一般采 用100---200Hz中频交流同步发电机，副励 磁机采用400---500Hz中频发电机。副励的 励磁可用永磁机或自励恒压式
同步发电机的励磁分类
• 根据励磁电源供电方式的不同，励磁系统可分为：他励和 自励。 • 他励系统-----由同步发电机本身以外电源供电的励磁系 统。 • 他励系统的特点: 其电源相对独立，受电力系统影 响较小，工作可靠。 • 他励系统的形式包括： • 1、直流励磁机的励磁系统。 优点：励磁可靠、调节方便、结构简单。 缺点：励磁机整流子，碳刷维护量大，常常带来换 向器发 热、打火等 问题。 2、 他励静止半导体励磁系统。 特点：采用交流励磁机，经静止可控硅装置整流后，励磁电 流由滑环引人发电机。运行时维护量小，制造容量不受限 制。
电力系统自动化-实验二 同步发电机励磁控制实验
实验二 同步发电机励磁控制实验1.本次实验的目的和要求1）、了解微机励磁调节器的几种控制方式及其各自特点。
2）、了解强励的作用，掌握励磁电压上升速度和强励倍数等几个概念。
3）掌握可控励磁发电系统励磁系统电路原理及其工作特性。
2.实践内容或原理1）微机励磁调节器的几种控制方式及其各自特点励磁调节器具有四种控制方式：恒发电机电压U g ，恒励磁电流I e ，恒给定电压U R 和恒无功Q 。
其中，恒U R 为开环控制，而恒U g ，恒I e 和恒Q 三种控制方式均采用PID 控制，PID 控制原理框图如图2-3-1所示，系统由PID 控制器和被控对象组成，PID 算法可表示为：()()-()e t r t c t = （1）(){()1/() [()]/}P I D u t K e t T e t dt T d e t dt =+⎰+ （2）其中：u(t )—调节计算的输出； K P —比例增益；T I —积分常数； T D —微分常数。
因上述算法用于连续模拟控制，而此处采用采样控制，故对上述两个方程离散化，当采样周期T 很小时，用一阶差分代替一阶微分，用累加代替积分，则第n 次采样的调节量为：0(){()/() /[()- (-1)]}P I D u n K e n T T e i T T e n e n u =+∑++ （3）式中：u 0—偏差为0时的初值。
则第n-1次采样的调节量为：0(-1){(-1)/() /[(-1)- (-2)]}P I D u n K e n T T e i T T e n e n u =+∑++ （4）两式2-3-3和2-3-4式相减，得增量型PID 算法，表示如下：()()- (-1) [()- (-1)]()[()-2(-1)(-2)]P I D u n u n u n K e n e n K e n K e n e n e n ∆==+++ （5） 式中：K P —比例系数；K I —积分系数， I P IT K K T =； K D —微分系数， D D P TK K T =每种控制方式对应一套PID 参数（K P 、K I 和K D ），可根据要求设置，设置原则：比例系数加大，系统响应速度快，减小误差，偏大，振荡次数变多，调节时间加长，太大，系统趋于不稳定；积分系数加大，可提高系统的无差度，偏大，振荡次数变多；微分系数加大，可使超调量减少，调节时间缩短，偏大时，超调量较大，调节时间加长。
《同步电机励磁控制》课件
功率整流器
将交流电源转换为直流电源，为同步 电机提供励磁电流。
同步电机励磁控制的软件实现
控制算法
根据电机运行状态和输入信号，通过控制算法计算出励磁电流的 调节量，实现对同步电机励磁电流的精确控制。
数字信号处理器（DSP）
利用高速运算能力，实现对控制算法的实时处理和输出控制信号。
人机界面
提供操作界面，方便用户对同步电机励磁控制系统的参数进行设置 和监控。
反馈元件检测同步电机转子励 磁电流和电压，并将其反馈到 励磁调节器，以实现闭环控制 。
同步电机励磁控制系统的分类
按控制方式分类
可以分为模拟式和数字式两种类型。模拟式励磁控制系统采用模拟电路实现控 制，而数字式励磁控制系统采用数字信号处理器（DSP）或可编程控制器（ PLC）实现控制。
按调节器主电路形式分类
在风力发电系统中的应用
提高风能利用率
励磁控制能够调节风力发电机的 无功功率输出，从而提高风能的
利用率。
减小谐波影响
励磁控制能够减小风力发电机产生 的谐波电流，提高电能质量。
增强并网能力
通过励磁控制，可以增强风力发电 机的并网能力，提高风电场的运行 稳定性。
在船舶推进系统中的应用
提高推进效率
励磁控制能够调节船舶推进电机 的功率输出，从而提高推进效率
模糊控制
将模糊逻辑应用于励磁控制，处理不确定性和非线性问题。
智能传感器与执行器的应用
智能传感器
采用高精度、高可靠性的传感器 ，实时监测励磁电流和电压，提 高控制精度。
智能执行器
采用电力电子技术和微处理器， 实现快速、准确的励磁电流调节 。
网络化与分布式励磁控制
网络化控制
通过工业以太网或现场总线技术，实 现多台电机之间的信息共享和协同控 制。
同步发电机自动励磁调节作用
浅谈同步发电机自动励磁调节作用【摘要】当前，在电力系统中同步发电机励磁系统主要是通过励磁调节来充分发挥发电机的作以提高电力系统稳定性。
且随着电网的扩大，电网的稳定和安全运行的问题日益突出，因此，发电机励磁系统自动励磁调节作用在电力系统中的重要性也就愈来愈为人们所关注。
【关键词】自动励磁稳定调节作用前言励磁系统为同步发电机的重要组成部分，其直接影响发电机的运行特性，对电力系统的稳定安全的运行有者重要的影响。
近年来国内大型发电机组应用自并励磁系统的方式已经得到广泛普及，因采用自并励磁系统发电机组比采用无刷励磁系统发电机组造价低，性能价格比高。
一、自动励磁调节系统的构成励磁系统是供给同步发电机励磁电源的一套系统，它一般由两部分组成：一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作功率单元；另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁调节器。
励磁控制器的硬件结构已经从传统的模拟式调节单元发展到了以微机计算机为核心的数字式，现阶段16位机已经成为自此控制器cpu的主流，它的输入信号来自电压互感器和电流互感器，通过软件调节输入量去控制功率单元，数字式自动励磁调节器借助其软件优势，在调节规律和辅助功能等方面可以有很大的灵活性，对应于软件的励磁控制方式也是从最初的比例控制发展到pid控制方式以及avr+pss控制方式，近年来线型最优控制和非线型励磁控制理论已经得到了充分的眼界并在我国看是应用。
二、同步发电机励磁发展历史和现状控制理论的发展是由单变量到多变量，由线性到非线性，最终向智能控制方向迈进，励磁控制规律也经历了与之完全相适应的发展过程。
励磁控制器的控制规律研究一直是控制领域和电力系统一个极为活跃的课题。
同步发电机的励磁控制技术总是随着控制理论的发展而发展的，控制理论的每一步发展都将引起同步发电机励磁控制技术的突破。
从20世纪40年代开始，励磁控制规律主要经历了以下几个发展阶段（1）古典励磁控制首先从单机系统的分析和研究开始，提出了按机端电压偏差调节的比例调节方式。
可控硅励磁调节器的应用
可控硅励磁调节器的应用作者：李朝晖来源：《现代装饰·理论》2013年第03期摘要：介绍DLT6001双通道模拟励磁调节器调节功能和保护功能，参数整定和操作方法。
关键词：可控硅励磁调节器功能操作应用一概述北疆某水力发电厂有4台8000KW的水轮发电机组，4台机组均采用FJL-2型三相全控桥自并激静止可控硅励磁。
单机容量8MW，额定电压10.5kV，额定励磁电流422A，额定励磁电压155V。
励磁变电源取自发电机端母线，经励磁变压器和可控硅整流后向发电机转子提供励磁电流。
可控硅触发控制信号取自发电机端的1PT，同步信号取自机端2PT，当发电机电压升高时，励磁电流减少；反之增大，以实现自动调节的作用。
几年的运行实践表明，可控硅励磁装置操作简单，维护方便，运行稳定可靠，响应快，尤其是机组甩负荷后能迅速将机端电压自动稳定在额定范围，不用人为干预，是传统的直流励磁机所不能实现的。
二励磁装置的基本组成和主要控制功能基本组成有：2套DLT6000励磁调节器、1组功率整流桥、风机回路、起励控制回路、灭磁及过电压保护回路。
整套装置装在1只控制柜内。
调节柜内装有调节器、起励装置、灭磁电阻、转子过电压保护元件。
整流灭磁柜内装有功率整流桥、风机、灭磁开关。
DLT6000是基于PLC控制的励磁调节器，有两大特点：一是采用外部总线结构，通过外部总线将2套DLT6000组成完全独立的双通道调节器，所有的外部开关量信号和模拟量信号都送到总线，PLC实时采集总线数据经过运算后发出各种控制信号，并通过总线输出相应的开关量信号和模拟量信号；二是采用独立的单片计算机进行故障监控，当自动通道出现故障时，由单片机发出切换命令，实现自动切换功能，克服了自我诊断模式中存在的缺陷，充分保证了故障时通道的/顷利切换和励磁系统的正常运行。
DLT6000励磁调节器以可编程控制器（PLC）、励磁调节板、触发模块为核心部件。
PLC 根据发电机电压1PT反馈量输出直流控制信号；调节板根据控制信号进行比例、积分、微分调节（即PID调节）；触发模块根据调节信号输出移相触发脉冲来控制可控硅的导通角，即转子输入电流的大小，从而实现自动控制功能。