發電機無刷勵磁系統的應用與研究

王興宇　王志春

摘 要：為了提高相關工作人員對發電機無刷勵磁系統的應用水平，本文首先針對勵磁系統組成以及勵磁系統的作用進行了概述，第二部分針對無刷勵磁系統的控制部分進行了相應的概述，文章的最后針對發電機無刷勵磁系統的工作原理進行了概述與分析，希望能夠給國內的發電廠在無刷勵磁系統的應用上起到一定的參考作用。

關鍵詞：無刷勵磁系統;發電機;控制系統工作原理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.092

1 勵磁系統的組成與作用

作為同步發電機極為重要組成部分之一的勵磁系統，對電力系統的運行有著極為重要的影響。勵磁系統可以分為兩個部分，一部分用于向發電機的磁場繞組提供直流電流，以建立直流磁場，通常稱作勵磁功率單元;另一個就是針對正常運行或者是在發生故障是起到調節作用的勵磁電流，它的目的是保證設備的安全運行，通常稱其為勵磁調節器。

如果從發電廠的角度來看，目前勵磁系統的主要作用有以下四方面，第一是調節發電機的電壓U;第二是可以調節發電機無功功率Q，第三是可以將多臺發電機的無功功率進行合理的分配;最后一方面也是最為重要的，就是能夠有效的保護電力設備安全穩定運行。如果從電力系統的角度來看，勵磁系統可以有效的提高系統的靜態穩定性，除此之外還可以提高系統的動態穩定性以及系統的暫態穩定性，在保證系統電壓穩定性以及二次電壓的同時，也對系統運行的安全性起著一定的作用[1]。

2 無刷勵磁系統的控制部分

勵磁調節器是系統中的關鍵控制設備，主要用于在正常運行或發生故障時調節勵磁電流，以滿足安全穩定運行的需要。本次就以八鋼熱電廠發電機的勵磁調節器為對象進行研究。

八鋼熱電廠發電機的勵磁調節器所采用的調節器屬于微機勵磁調節器，其型號為TDWLT-01，該勵磁調節器采用美國INTE公司80C196單片機作為調節器的CPU，這套裝置使用的是較為完全的雙通道技術，并且每一套都是由單個控制箱組成的。

這套微型調節器的每一個控制箱都是由六個單元進行組成的，這個單元分別是測量單元、CPU、脈沖單元、電源單元、信號單元以及顯示單元，其中還有一些組成部分是相對獨立的，只需要單通道就可以通過電流測量、電壓測量、控制信號采樣、電源、控制輸出等單元組成一個非常完整的控制系統。當使用雙通道結構進行工作時，通道間可使用80C196的串口達到兩者相互通訊的功能，其目的有兩方面，第一，可以實現數據相互傳輸，尤其是關鍵數據的傳輸;第二，兩個通道的狀態能夠保持相同、一致，當其中一個通道故障時，系統自動切換到另一個通道，保證系統的可靠穩定運行。另外，通道采用容錯式雙機混合工作模式，抗干擾能力較強的STD總線結構。

3 發電機無刷勵磁控制系統工作原理

當發電機的轉子速度到達3000r/min的時候，起動勵磁電源受到勵磁調節器的作用后，然后針對回路進行一定的控制，并且致使回路能夠附加于勵磁機定子的勵磁線圈上，因為勵磁機的轉子在與發電機的轉子進行同步旋轉時，其電樞繞組切割勵磁電源能夠形成一個固定的磁場，這個磁場能夠產生一個三相交流電，經過二極管作用后，再進行電流整合，將所產生的電流傳輸到發電機的轉子處，給它提供一些勵磁電流，通過這個電流的作用，產生出來一定的電壓，但是起勵電源是無法承受這個高強度的電壓，所以當磁場一旦形成以后，那么就會自動退出。當投勵電源達到發電機額定電壓的15%后，通過勵磁變壓器提供電源，經過可控硅整流后，到線圈上，從而形成一個磁場，這個磁場在受到電樞繞組切割進而產生一個三相電流，然后在經過旋轉二極管的整流作用，最終到達電機轉子為其提供勵磁電流，然后致使電機的電壓快速的升高，最后達到一個穩定的額定值。

一般情況下，當發電機在進行運行的時候，勵磁調節裝置在這個時候就會起到一定的作用，其主要的作用除了針對發電機極端的電流以及電壓、勵磁的電流以及電壓有一個調節作用之外，對發電機的轉速也是有著一定調節作用的，以上通過勵磁調節器調節以后，會把所得到的一些信息或者信號與先前預制好的數值進行一個比較，然后通過一些特定公式的集散，從而得到可控硅的偏轉角，下一步就是通過勵磁變壓器引入信號，得到發電機同步點，然后進行一個移相，進而產生與之相對應的控制角而觸發脈沖，最終通過脈沖放大以后與其進行有效的組合，從而使得功率得到一定程度的放大，最后產生的雙觸發脈沖利用脈沖變壓器對其進行隔離，之后去觸發可控硅，只有這樣才能夠改變可控硅電流大小，以此來維持勵磁機及發電機轉子電流的穩定性[2]。

TDWLT-01微機勵磁調節器所使用的是并聯的運行方式，是通過兩種相對比較完整的調節器組成的。因此，發電機終端為勵磁變壓器的高壓側提供電能。而低壓側則接至勵磁調節器交流輸入電源下端，利用微機勵磁調節裝置觸發脈沖控制可控硅整流橋勵磁電流輸出，經一路直流輸出開關至定子勵磁線圈，從而建立勵磁磁場。另一種與第一種相似，在發電機正常運行的過程中，這對主與從的設置（一橋設置為運行，另一橋則設置為跟蹤備用），如果所設置運行的一橋出現一些問題的時候，另外一個備用的跟蹤橋將會不被干擾的進入運行狀態，這樣在一定程度上大大提高了運行的穩定性。

4 結論

勵磁系統是交流同步發電機的重要組成部分之一，它將會直接影響到整個發電機是否能夠正常運行，以及其運行效率。通過對發電機無刷勵磁系統應用的研究，能夠清楚的發現無刷勵磁微機調節系統非常容易維護，并且它還具有較高的穩定程度以及安全性，這樣在一定程度減少了工作人員的勞動強度，還有就是想要良好的使用無刷勵磁系統，那么就必須要進行周期性的檢修以及日常維護。作者認為，在國內的一些發電廠中應該進行大力提倡無刷勵磁系統的應用。

參考文獻：

[1]程琳，姚方方，謝馳，張雅雯，鄔舒群，錢文.六相無刷勵磁系統的電樞電流諧波分析研究[J].中國測試，2018，44（07）：121-123+131.

[2]朱茂強，陳個輝.淺析無刷勵磁系統在電廠中的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2011，31（07）：102.