發電機電壓調節器電路原理及改進電路

趙詣

（國網安徽省電力有限公司巢湖市供電公司，安徽巢湖 238000）

1.SLT型直流電壓調節器原理介紹

SLT型直流電壓調節器是現階段柴油發電機組常用的調壓器，其主要工作是將電壓調整到發電機能夠接受的范圍內，從而促使在保證發電機平穩運行的前提下保護了發電機的安全，進而促使發電機能夠正常的進行作業[1]。

1.1 直流電流

通過簡單分析可知，Z1、Z2、Z3為發電機副繞組，為交流中頻電源，C9為電容，E1、E2為勵磁線圈，V10為續流二極管，C、E為兩個回路。首先，交流中頻電源的發電機副繞組為發電機組調壓器的勵磁電源引入電力能源，隨后被引入的電力能源流至C9處，C9處電容的主要作用是將分別從Z1、Z2、Z3引入的三相電源進行整流，主要采用的方法為三相整流橋整流，將原本的交流電整流為直流電，這是確保電流能夠正常的在電路中傳輸的重點環節，最后，被整流后的電流經過V10被分開，分別沿著E1、E2兩個勵磁線圈流動，促使C、E兩個回路都能夠有電流的流入，從而促使調壓器能夠正常的工作[2]。

同時，V12、V13、R25、C10始終保持著串聯的狀態，而串聯狀態能夠促使由勵磁電源引入的電力能源為整個發電機組調壓器提高穩定的電力能源，而該部分穩定的電力能源主要體現在為控制電路提供的工作電源上，確保了控制電路能夠為發電機勵磁電源輸出的穩定性，進而確保了電流在傳輸過程中的穩定性，促使其形成了基本穩定的電路。調壓器若想正常工作是需要引入直流電源的，而調壓器直流電源的來源主要包括兩部分，一部分是經過C9整流的三相交流電源，而另一部分則是通過J1、J2直接引入到E1、E2的直流電壓，通過直流電流和直流電壓的引入能夠促使發電子定子繞組和發電機副繞組能夠同時為發電機調壓器提供穩定的直流電流和直流電壓，同時也能夠促使發電機調壓器內部很快的完成建壓工作，從而促使調壓器正常工作。

1.2 反饋信號

通過反饋信號可直接的了解到發電機調壓器的運行狀況，因此，對發電機組調壓器電路原理中的反饋信號的測量也是尤為重要的。分析可知，IV為整流塊，發電機調壓器的反饋信號是需要經過IV的整流后才可傳遞給下一模塊G、E端。發電機調壓器的反饋信號主要是從RP1處獲取的，通過測量RP1的滑動電阻便可直接獲取直流反饋信號，而此時反饋信號不可直接被采用，需要經過R6被放大處理。在R6處有一個直流反饋信號的運算放大器，在R9處有一個直流反饋信號的比較器，其中，N2-3及其周圍的元件會組成一個PID環節，在RP1端獲取的直流反饋信號會在PID環節進行運算，經過運算的直流反饋信號，會在R9處的比較器當中形成一個三角波信號，該三角波信號會經過內部元件的處理轉化為三角波電路，該三角波信號便是可獲取并利用的發電機調壓器的直流反饋信號[3]。

總體而言，當發電機輸入短信號增大時，發電機輸入端的電壓與發電機輸出端的電壓呈現的是反比例的關系，及發電機輸入端電壓越高，輸出端電壓則越低，若發電機端電壓上升，則會導致經過IV整流塊整流后的電流信號上升，進而則會導致經過直流反饋信號的運算放大器運算的直流電流信號上升，而若反饋信號直流電流信號上升則會導致反饋信號在三角波內占用的空間較大，而比較器所輸出的直流電流在三角波內占用的空間則會降低，進而導致E1、E2輸出的勵磁電流減小，而當輸出勵磁電流減小時，則會導致發電機定子繞組輸出的電壓降低，進而導致發電機整體的輸出電壓有所下降。

1.3 壓降補償

據筆者調查研究顯示，發電機組在運輸電能的過程中，電流是在低電壓、大電流的情況下運輸，因此則會導致電纜在運輸電力能源的過程中存在壓降的現象，且電流越大、壓降越高，進而導致實際上傳輸到電纜末端的電壓并不是原本的理想電壓，電壓難以保持在額定電壓的范圍內，因此，在實際發電機組在運輸電能的過程中，需要在調壓器外圍安裝電流互感器和單相整流橋。在電機組在運輸電能的過程中電流互感器和電壓整流橋會將經過的電流轉變為直流電流，利用發電機的直流反饋信號可降低發電機輸入端的電壓，從而促使發電機輸出端的電壓增高，并利用調節電位器為發電機提供壓降補償，從而促使電纜末端的電壓能夠基本穩定在額定電壓，增強補償效果，從而促使發電機組正常的運行工作。

2.問題的產生

就目前情況而言，SLT型直流電壓調節器僅適用于負載電流高于200A時的情況，因此，在若想SLT型直流電壓調節器能夠正常的被使用，則需要變電的供電品質提出了更高的要求。當負載電流低于200A時，則會經過互感器轉換的直流電流的信號降低，進而導致壓降補償效果不佳，調壓信號減小，致使發電機組輸出端電壓不能夠滿足額定電壓，進而導致發電機的工作效果大幅度降低。而當負載電流在200A或在200A以上時，發電機的變壓調節器則能夠滿足電站穩態和瞬態指標，進而促使SLT型直流電壓調節器能夠正常的工作，為發電機提供穩定且足夠的壓降補償，保證了發電機組電壓輸出端的輸出電壓維持在額定電壓，發電機組便可正常的運行。因此，在實際使用SLT型直流電壓調節器時需要考慮負載電流的問題，盡可能提高變電的供電品質。

同時，在實際使用SLT型直流電壓調節器時，如果想要增大VI中的電阻，便可以消除V10帶來的壓降影響，這雖然能夠在一定程度上環節發電機組輸出電壓不滿足額定電壓的情況，但隨著VI中的電阻的增加，VI的預負荷發熱的熱量也會隨之增加，這不僅影響了VI的使用效果，同時也會對VI附近的元件造成損傷，嚴重時則會導致元件的燒傷，進而導致整個SLT型直流電壓調節器無法正常的被使用，電站的帶負能力也會隨之下降，進而促使電站無法為用戶提供穩定的電力能源。

3.調壓器電路改進措施

通過對實際使用SLT型直流電壓調節器時將會產生的問題分析可知，在實際使用實際使用SLT型直流電壓調節器時主要問題來源于壓降補償不足和反饋信號不全面，因此，筆者提出了具有針對性的改進措施。

首先，若想將SLT型直流電壓調節器的電路結構進行改造，促使SLT型直流電壓調節器能夠獲得更好的壓降補償，則需要將整流器輸出端直流電壓與取自發電機交流側電壓經整流后的直流電壓信號比較，并將經過比較的直流電壓信號作為反饋信號，而此時，反饋信號將傳遞到RP1端進行調壓，這樣可以保證反饋信號的全面性，從而促使所獲取的反饋信號更加真實，進而能夠促使相關工作人員利用反饋信號合理的對發電機輸入端電壓進行調節。

其次，在發電機電壓調節器的建壓的過程中，若濾波電容上的電壓不能夠很快的降低，從發電機定子繞組U、V、W上取樣的信號經過半波整流后得到的直流電壓UNE低于電壓UME，二極管V4截止，電壓UNE作為測量反饋電壓，使得調壓器勵磁電流不至于截止，發電機可順利建壓。

4.結論

首先，本文分析了發電機調壓其電流原理，以目前應用較為普遍的SLT型直流電壓調節器。根據其電路原理圖分析其直流電流來源、反饋信號獲取和壓降補償方法，并根據其運行時的電路原理分析其在運行過程中主要存在的問題，最后提出了對SLT型直流電壓調節器的電路結構進行改造的方法，從而提高信號反饋的全面性，并幫助發電機順利建壓。這對于幫助國內電站解決發電機電壓調節器在實際使用過程中的壓降問題、信號反饋問題及建壓問題能夠提供一定的參考依據。