發(fā)電機(jī)無刷勵磁系統(tǒng)的應(yīng)用與研究

王興宇　王志春

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

關(guān)鍵詞：無刷勵磁系統(tǒng);發(fā)電機(jī);控制系統(tǒng)工作原理

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

1 勵磁系統(tǒng)的組成與作用

作為同步發(fā)電機(jī)極為重要組成部分之一的勵磁系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行有著極為重要的影響。勵磁系統(tǒng)可以分為兩個部分，一部分用于向發(fā)電機(jī)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(yùn)行或者是在發(fā)生故障是起到調(diào)節(jié)作用的勵磁電流，它的目的是保證設(shè)備的安全運(yùn)行，通常稱其為勵磁調(diào)節(jié)器。

如果從發(fā)電廠的角度來看，目前勵磁系統(tǒng)的主要作用有以下四方面，第一是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓U;第二是可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功功率Q，第三是可以將多臺發(fā)電機(jī)的無功功率進(jìn)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(hù)電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。如果從電力系統(tǒng)的角度來看，勵磁系統(tǒng)可以有效的提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，除此之外還可以提高系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性以及系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，在保證系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性以及二次電壓的同時，也對系統(tǒng)運(yùn)行的安全性起著一定的作用[1]。

2 無刷勵磁系統(tǒng)的控制部分

勵磁調(diào)節(jié)器是系統(tǒng)中的關(guān)鍵控制設(shè)備，主要用于在正常運(yùn)行或發(fā)生故障時調(diào)節(jié)勵磁電流，以滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要。本次就以八鋼熱電廠發(fā)電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)器為對象進(jìn)行研究。

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

這套微型調(diào)節(jié)器的每一個控制箱都是由六個單元進(jìn)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(dú)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(tǒng)。當(dāng)使用雙通道結(jié)構(gòu)進(jìn)行工作時，通道間可使用80C196的串口達(dá)到兩者相互通訊的功能，其目的有兩方面，第一，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)相互傳輸，尤其是關(guān)鍵數(shù)據(jù)的傳輸;第二，兩個通道的狀態(tài)能夠保持相同、一致，當(dāng)其中一個通道故障時，系統(tǒng)自動切換到另一個通道，保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。另外，通道采用容錯式雙機(jī)混合工作模式，抗干擾能力較強(qiáng)的STD總線結(jié)構(gòu)。

3 發(fā)電機(jī)無刷勵磁控制系統(tǒng)工作原理

當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度到達(dá)3000r/min的時候，起動勵磁電源受到勵磁調(diào)節(jié)器的作用后，然后針對回路進(jìn)行一定的控制，并且致使回路能夠附加于勵磁機(jī)定子的勵磁線圈上，因?yàn)閯畲艡C(jī)的轉(zhuǎn)子在與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)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(chǎn)生一個三相交流電，經(jīng)過二極管作用后，再進(jìn)行電流整合，將所產(chǎn)生的電流傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子處，給它提供一些勵磁電流，通過這個電流的作用，產(chǎn)生出來一定的電壓，但是起勵電源是無法承受這個高強(qiáng)度的電壓，所以當(dāng)磁場一旦形成以后，那么就會自動退出。當(dāng)投勵電源達(dá)到發(fā)電機(jī)額定電壓的15%后，通過勵磁變壓器提供電源，經(jīng)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(jìn)而產(chǎn)生一個三相電流，然后在經(jīng)過旋轉(zhuǎn)二極管的整流作用，最終到達(dá)電機(jī)轉(zhuǎn)子為其提供勵磁電流，然后致使電機(jī)的電壓快速的升高，最后達(dá)到一個穩(wěn)定的額定值。

一般情況下，當(dāng)發(fā)電機(jī)在進(jìn)行運(yùn)行的時候，勵磁調(diào)節(jié)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(fā)電機(jī)極端的電流以及電壓、勵磁的電流以及電壓有一個調(diào)節(jié)作用之外，對發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也是有著一定調(diào)節(jié)作用的，以上通過勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)以后，會把所得到的一些信息或者信號與先前預(yù)制好的數(shù)值進(jìn)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(zhuǎn)角，下一步就是通過勵磁變壓器引入信號，得到發(fā)電機(jī)同步點(diǎn)，然后進(jìn)行一個移相，進(jìn)而產(chǎn)生與之相對應(yīng)的控制角而觸發(fā)脈沖，最終通過脈沖放大以后與其進(jìn)行有效的組合，從而使得功率得到一定程度的放大，最后產(chǎn)生的雙觸發(fā)脈沖利用脈沖變壓器對其進(jìn)行隔離，之后去觸發(fā)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(jī)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的穩(wěn)定性[2]。

TDWLT-01微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器所使用的是并聯(lián)的運(yùn)行方式，是通過兩種相對比較完整的調(diào)節(jié)器組成的。因此，發(fā)電機(jī)終端為勵磁變壓器的高壓側(cè)提供電能。而低壓側(cè)則接至勵磁調(diào)節(jié)器交流輸入電源下端，利用微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)裝置觸發(fā)脈沖控制可控硅整流橋勵磁電流輸出，經(jīng)一路直流輸出開關(guān)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(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的過程中，這對主與從的設(shè)置（一橋設(shè)置為運(yùn)行，另一橋則設(shè)置為跟蹤備用），如果所設(shè)置運(yùn)行的一橋出現(xiàn)一些問題的時候，另外一個備用的跟蹤橋?qū)槐桓蓴_的進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，這樣在一定程度上大大提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

勵磁系統(tǒng)是交流同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分之一，它將會直接影響到整個發(fā)電機(jī)是否能夠正常運(yùn)行，以及其運(yùn)行效率。通過對發(fā)電機(jī)無刷勵磁系統(tǒng)應(yīng)用的研究，能夠清楚的發(fā)現(xiàn)無刷勵磁微機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)非常容易維護(hù)，并且它還具有較高的穩(wěn)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(qiáng)度，還有就是想要良好的使用無刷勵磁系統(tǒng)，那么就必須要進(jìn)行周期性的檢修以及日常維護(hù)。作者認(rèn)為，在國內(nèi)的一些發(fā)電廠中應(yīng)該進(jìn)行大力提倡無刷勵磁系統(tǒng)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]程琳，姚方方，謝馳，張雅雯，鄔舒群，錢文.六相無刷勵磁系統(tǒng)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(qiáng)，陳個輝.淺析無刷勵磁系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011，31（07）：102.