【正文】 ，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了自主開發(fā)，研制了型號(hào)為DWLS2C的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，推入了市場(chǎng)。哈爾濱電機(jī)廠近日也推出HWLT4微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，使用不多，正在進(jìn)一步打入市場(chǎng)。8）一些老牌勵(lì)磁研發(fā)單位，如機(jī)電部自動(dòng)化研究所，天津電氣傳動(dòng)研究所等，過去曾有過輝煌業(yè)績(jī)，但受制于老體制，已基本被逐出市場(chǎng)。167。13 國(guó)外勵(lì)磁發(fā)展動(dòng)態(tài)國(guó)外在進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制勵(lì)磁研究，早在1960年代末期就已開始，用的是小型計(jì)算機(jī)，大都是在一些大學(xué)和研究單位進(jìn)行，在理論上對(duì)控制方法規(guī)律進(jìn)行了研究，有的還在試驗(yàn)室的小的模型發(fā)電機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)，70年代加拿大和蘇聯(lián)對(duì)計(jì)算機(jī)（當(dāng)時(shí)稱數(shù)字式自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器DAVR）勵(lì)磁進(jìn)行了聯(lián)合研究，但是真正用于現(xiàn)場(chǎng)是在微型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后才有可能。應(yīng)該指出，南瑞電氣控制公司第一臺(tái)WLT1微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在1985年投運(yùn)時(shí)，通過國(guó)際專利聯(lián)網(wǎng)查詢，以及1986年葛洲壩電站勵(lì)磁招標(biāo)會(huì)議，向國(guó)外公司詢價(jià)時(shí)，沒有哪個(gè)能提供微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。實(shí)際上國(guó)外微機(jī)勵(lì)磁的應(yīng)用，也只是在80年代中葉后興起的，如日本東芝公司于1989年7月在日本的東北電力（株），八戶火力發(fā)電所3號(hào)機(jī)上開始投運(yùn)雙微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，加拿大通用電氣公司CGE于90年5月已開發(fā)出微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。又如瑞士ABB公司利用廠用微機(jī)系統(tǒng)開發(fā)了UNITROLD型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，很快就停止生產(chǎn)模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。95年又推出了新的一代微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器UNITROLF，及UNITROLP。瑞士ABB公司， 大約是1989年開發(fā)出UNITROLD的數(shù)字式電壓調(diào)節(jié)器，是多微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，一共用了六個(gè)CPU,1個(gè)CPU完成自動(dòng)調(diào)節(jié)和脈沖形成，1個(gè)CPU完成手動(dòng)調(diào)節(jié)和脈沖形成，（自動(dòng)及手動(dòng)雙通道），1個(gè)CPU完成自適應(yīng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，1個(gè)CPU完成勵(lì)磁系統(tǒng)保護(hù)功能，1個(gè)CPU完成順控，另1個(gè)CPU完成監(jiān)視功能。在50周波下每秒300次中斷。采用了直接交流采樣。圖110為UNITROLD調(diào)節(jié)器的外外貌圖，它還具有一個(gè)小終端，通過它可以用來修改調(diào)節(jié)器各項(xiàng)參數(shù)及各個(gè)量的上、下限值 。華能上海石洞口第二電廠從瑞士引進(jìn)的60萬千瓦汽輪發(fā)電機(jī)，就是使用了這種勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，瑞士ABB 圖110 UNITROLD調(diào)節(jié)器 ，探討雙方合作可能性，95年該公司又派人員前來，介紹了該公司新開發(fā)的適用于中小發(fā)電機(jī)的UNITROLF和大型發(fā)電機(jī)的UNITROLP的新一代微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，其特點(diǎn)是硬件進(jìn)一步減少。例如UNITROLP是由雙微機(jī)組成的雙自動(dòng)控制通道，每個(gè)通道只有3塊電路板組成，1塊是微機(jī)板，1塊是模擬量，數(shù)字量輸入/輸出板，另1塊是脈沖放大板，和南瑞電氣控制公司的SJ800類似。 由于微處理器的快速發(fā)展，其計(jì)算處理能力不斷加大，利用1個(gè)CPU處理所有勵(lì)磁調(diào)節(jié)功能是完全可能，這樣大量任務(wù)轉(zhuǎn)移到軟件中，減少硬件，使調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、明確，并不會(huì)降低其可靠性。新世紀(jì)瑞士ABB公司進(jìn)一步推出了UNITROL5000的微機(jī)勵(lì)磁系列，增加了多種調(diào)試手段，完善了通訊功能，增加了可控硅整流橋動(dòng)態(tài)和智能化均流方法等。 圖111 瑞士ABB公司 UNITROLP 勵(lì)磁系統(tǒng)方塊美國(guó)通用(GE)公司近年來從該公司進(jìn)口的火電機(jī)組上，配用了該公司生產(chǎn)的GENEREXPSS勵(lì)磁系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)常稱為P棒電壓源勵(lì)磁系統(tǒng)，即在發(fā)電機(jī)定子槽內(nèi)另嵌一組勵(lì)磁專用的線棒，但其輸出仍要接至整流變壓器上。究其原因是發(fā)電機(jī)短路時(shí)，P棒有一定電流復(fù)勵(lì)磁能力，對(duì)維持故障時(shí)機(jī)端電壓有利，該系統(tǒng)功率電路有的還采用三相半控可控硅整流橋，比較落后，無法采用逆圖112 美國(guó)GE公司GENEREXPSS勵(lì)磁系統(tǒng)變滅磁，在半控橋丟脈沖的情況和續(xù)流管管壓降因老化而升高時(shí)，常會(huì)產(chǎn)生某相可控硅和其它兩相二極管持續(xù)導(dǎo)通的誤強(qiáng)勵(lì)情況，國(guó)內(nèi)早期的可控硅勵(lì)磁曾多次遇到這類問題。進(jìn)口的客戶必須引起注意。該公司的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器型號(hào)為EX2000有手動(dòng)和自動(dòng)控制通道，它的一個(gè)特點(diǎn)是，有一個(gè)基于微處理器的智能操作員站，上有按鈕，信號(hào)燈，診斷顯示，儀表的數(shù)碼顯示，所有操作、遠(yuǎn)方通訊和透平控制系統(tǒng)聯(lián)系等都集中在此。英國(guó)羅羅（RollsRoyce）公司：1991年研制了全數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，1996年升級(jí)到第二代，用了DSP，型號(hào)為(TMR)即三通道冗余，圖113 表示了它的原理框圖。每通道自動(dòng)（以端電壓為調(diào)節(jié)量）手動(dòng)（以勵(lì)磁電源為調(diào)節(jié)量）方式可用軟件設(shè)置，自動(dòng)用PID調(diào)節(jié)，手動(dòng)用PI調(diào)節(jié)，176。電角度進(jìn)行一次，滅磁用磁場(chǎng)開關(guān)，也可加非線性電阻。國(guó)內(nèi)張家口發(fā)電廠和上安電廠300MW火電機(jī)組有用，洪山電工所為其組裝。圖113 羅—羅公司的三模塊冗余(TMR)調(diào)節(jié)器示意圖日本三菱電氣公司。從1984年開始研制數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，稱為DAVR，截止2000年1月已生產(chǎn)80套，CPU采用Intel公司奔騰（586），型號(hào)為MEC5000，有單通道和雙通道型，圖1 14 為其雙通道電路圖。 圖114 三菱公司雙通道微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)配置表1 中表示了該系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，只有工作通道和備用通道供電電源同時(shí)故障，或脈沖同時(shí)消失，才導(dǎo)致停機(jī)。表1 調(diào)節(jié)系統(tǒng)同時(shí)發(fā)生兩個(gè)故障時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的影響。加拿大通用電氣(CGE)公司 隔河巖水電廠，4臺(tái)300MW機(jī)組采用CGE生產(chǎn)的SILCO型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的自并勵(lì)系統(tǒng)。由兩臺(tái)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器組成雙通道系統(tǒng)。CPU用Intel公司80C188，時(shí)鐘頻8MHZ每個(gè)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由9種印刷電路組成，特點(diǎn)是有2塊帶CPU的板，一作為調(diào)節(jié)用，另一作為順控用。聯(lián)接個(gè)人計(jì)算機(jī)IBMPC后，可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的軟件模塊修改，投入或切除等。并可在調(diào)試時(shí)修改PID調(diào)節(jié)參數(shù)，用的是直接數(shù)字觸發(fā)。 勵(lì)磁系統(tǒng)的特點(diǎn)是采用了冗余設(shè)計(jì)，運(yùn)行過程中單臺(tái)裝置故障一般不影響正常運(yùn)行。勵(lì)磁系統(tǒng)還包括了電氣制動(dòng)功能，起勵(lì)變壓器和制動(dòng)變壓器公用。隔河巖1，2號(hào)是93年6，11月投入運(yùn)行，現(xiàn)在4臺(tái)機(jī)全都運(yùn)行。據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)了解，除了整流變壓器發(fā)熱外，勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行良好。意大利ANSALDO(ASG)公司 圖115 利港發(fā)電廠意大利ASG的雙通道勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理大港發(fā)電廠1號(hào)機(jī)350MW發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是意大利生產(chǎn)的，于1992年底投入運(yùn)行，主結(jié)線為自并勵(lì)，調(diào)節(jié)裝置由調(diào)節(jié)器和移相器組成見圖115，調(diào)節(jié)器為雙自動(dòng)控制通道。每個(gè)通道有三個(gè)CPU插件，CPU R，CPU T，CPU V， 用的Motorola的16/32，68010，10MHZ，VME96位總數(shù)。CPUR為主機(jī)負(fù)責(zé)調(diào)差，PID調(diào)節(jié)，欠勵(lì)，過勵(lì)限制及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS功能，CPU V負(fù)責(zé)人機(jī)接口，參數(shù)整定，顯示等，CPU T負(fù)責(zé)交流采樣U、I、P、Q頻率f等計(jì)算及數(shù)字濾波等。此外調(diào)節(jié)器還具有開關(guān)量輸入/輸出、模擬量輸入/輸出四個(gè)插件與外部聯(lián)系用。應(yīng)該指出調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)，仍通過D/A轉(zhuǎn)成模擬的控制信號(hào)Vcon，輸出到移相器產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，因此不屬直接數(shù)字觸發(fā)移相器。CPU是采用16位單片機(jī)，8096BH，12MHZ，即圖中Dconc。除此外還有9通道模擬插件DANIA以及脈沖發(fā)生器DESPB。DINIA輸入信號(hào)有7：RST三相3個(gè)同步信號(hào)、勵(lì)磁電壓UL、電流IL、由調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)Vcon，及跨接器的電流信號(hào)。DESPB輸出6相觸發(fā)脈沖外，還有1路脈沖用于啟動(dòng)跨接器的。這個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)的另一個(gè)重要的特點(diǎn)是完全取消了勵(lì)磁回路的滅磁開關(guān)。 綜合以上來看，勵(lì)磁發(fā)展動(dòng)態(tài)可初步歸結(jié)為： 1) 采用微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的趨勢(shì)是肯定的，微機(jī)勵(lì)磁也由簡(jiǎn)單地代替綜合放大器作用，擴(kuò)大到直接數(shù)字觸發(fā)等功能，由于微機(jī)處理器及CPU功能愈來愈強(qiáng)，執(zhí)行時(shí)間愈來愈快，使硬件簡(jiǎn)化，一個(gè)通道調(diào)節(jié)器用多個(gè)CPU不是方向。其中包括取消模擬式變送器硬件，而采用直接交流采樣。為了加強(qiáng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性，許多廠家都采用從變送器，微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，及其供電的穩(wěn)壓電源，到可控硅整流器，都用雙通道冗余，使得工作通道故障時(shí)，自動(dòng)切到備用通道，避免了發(fā)電機(jī)的因勵(lì)磁故障停機(jī)。此外，附加的勵(lì)磁系統(tǒng)智能調(diào)試功能，采集的電氣量及調(diào)節(jié)參數(shù)顯示和修正等人機(jī)會(huì)話界面，以及事件記錄，故障自檢和自診斷也被廣泛采用，使得勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行比過去更為便利。2) 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)來講，為加快停機(jī)速度，只用機(jī)械方式制動(dòng)，是不夠的，因存在著許多缺點(diǎn)，而應(yīng)該采用電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)配合工作。電氣制動(dòng)要求定子短路電流為定值，這時(shí)可利勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的恒勵(lì)磁電流控制功能來完成，因此有趨勢(shì)將水輪發(fā)電機(jī)的電氣制動(dòng)功能包括進(jìn)勵(lì)磁系統(tǒng)來。3) 取消機(jī)械式滅磁開關(guān)的趨勢(shì)滅磁開關(guān)主要的作用是：在發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)迅速切除發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，與一般開關(guān)不同之處，發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組電感很大，因而發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組中貯存著大量能量，需要利用開關(guān)迅速釋放，才能達(dá)到滅磁效果。圖1 16 表示了現(xiàn)在常用的滅磁方式： (a) (b) (c) (d)圖116 常用的幾種滅磁方式（a） 滅磁開關(guān)MZK由2個(gè)常開1常閉觸頭組成，正常運(yùn)行時(shí)常開觸點(diǎn)接通，常閉斷開，要滅磁，常閉觸點(diǎn)先接通，勵(lì)磁電流增加一條能通過滅磁電阻R的通路，然后常開觸頭斷開，常開觸頭斷開時(shí)，靠拉弧也消耗部分能量，但磁場(chǎng)主要能量消耗在滅磁電阻R上。（b）利用DM2滅磁開關(guān)拉弧。當(dāng)DM2開關(guān)拉開時(shí)，勵(lì)磁電流因有磁場(chǎng)電感，有保持不變趨勢(shì)，當(dāng)開關(guān)拉開時(shí)，在開關(guān)2端感應(yīng)出很高電勢(shì)，使開關(guān)2端產(chǎn)生電弧，在磁場(chǎng)作用下，電弧被吹進(jìn)滅弧柵中，在滅磁過程中能量消耗在電弧的燃燒上，但這時(shí)勵(lì)磁電源仍在供應(yīng)能量。另外開關(guān)電弧滅磁能量大小無法調(diào)整。會(huì)發(fā)生燒毀開關(guān)的情況。（c）利用DM4雙斷口空氣開關(guān)加非線性電阻FR，二極管D滅磁。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，由于D及非線性電阻飽和電壓較高而不通。當(dāng)故障發(fā)生后，雙斷口開關(guān)DM4跳開時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電感作用下，勵(lì)磁組2端感應(yīng)出反向高電壓，使勵(lì)磁電流通過非線性電阻及二極管D，把主要磁場(chǎng)能量消耗在非線性電阻FR上。非線性電阻可按其所吸收的能量，任意組合比較靈活。（d）三相交流開關(guān)滅磁，近來國(guó)外的一些汽輪發(fā)電機(jī)上，采用交流開關(guān)滅磁，省去龐大而昂貴的直流滅磁開關(guān)，如圖116 D所示，交流開關(guān)分閘前，切除可控硅脈沖，這時(shí)整流橋陽極組和陰極組各有一元件流過電流，分閘后，觸頭間產(chǎn)生交流電弧電壓Us，要能克服交流線壓UL后，仍大于非線性電阻FR的動(dòng)作電壓時(shí)，才能導(dǎo)致成功滅磁。 隨著大功率電力電子元件，如大功率晶閘管的出現(xiàn)，靜止固態(tài)開關(guān)必將最終代替機(jī)械開關(guān)。前者動(dòng)作時(shí)間快，維護(hù)工作量小，后者動(dòng)作慢，不宜頻繁操作，觸頭易燒壞，維護(hù)工作量大。當(dāng)然使用靜止固態(tài)開關(guān)的前提，是其可靠性大于機(jī)械開關(guān)，圖117 為意大利公司為利港電廠勵(lì)磁裝置提供的固態(tài)開關(guān)的滅磁和轉(zhuǎn)子側(cè)過電壓保護(hù)綜合裝置。 圖117 利港電廠意大利發(fā)電機(jī)固體滅磁及過電壓保護(hù)綜合裝置CBP ，CBN是正，反向跨接器（Crowbar）的晶閘管開關(guān)，RES為滅磁電阻。 ① 當(dāng)來正向過電壓時(shí)（勵(lì)磁繞組上+，下），正向電壓經(jīng)二極管D6，4層觸發(fā)二極管BOD1，D7，D8，如過電壓足夠高，BOD1導(dǎo)通，使正向電壓加在CBN控制極上，使CBN可控硅導(dǎo)通，達(dá)到限制正向過電壓的目的。在CBN導(dǎo)通瞬間，通過邏輯信號(hào)去使整流器逆變，以保證CBN自動(dòng)關(guān)斷，然后恢復(fù)整流器正常工作。 ② 當(dāng)反向過電壓來時(shí)（勵(lì)磁繞組下+，上），加在D4，BOD1，D5，D3的電壓使BOD1導(dǎo)通，觸發(fā)CBP，使過電壓能量消耗在滅磁電阻上。這并不影響整流柜器正常工作。 ③ 系統(tǒng)正常滅磁，由移相器來脈沖傳送到脈沖變壓器CN，CN副邊輸出脈沖經(jīng)D9觸發(fā)CBP，釋放發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子能量到滅磁電阻RES。 ④ 系統(tǒng)正常滅磁，也可使SDE繼電器失電，SDE接點(diǎn)斷開K1，繼電器失電，其常閉觸點(diǎn)接通，如這時(shí)有正電壓（*）經(jīng)D1，K1加到BOD2上，BOD2的電壓動(dòng)作值一般較低，如BOD2動(dòng)作，則有正脈沖加至CBP，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁。 * 注意：這2種情況下滅磁命令發(fā)出前，令整流橋先處于逆變狀態(tài)，有正電壓出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子繞組下端。具體滅磁時(shí)序如下，停機(jī)令到后，立即逆變滅磁，約20ms，CBP跨接器接通，這時(shí)，逆變滅磁和跨接器同時(shí)滅磁。30ms后，切脈沖電源后，完全由跨接器滅磁。圖118 固體開關(guān)滅磁時(shí)序圖4) 勵(lì)磁主接線方式 不論是汽輪發(fā)電機(jī)還是水輪發(fā)電機(jī)，國(guó)外許多公司勵(lì)磁，均采用自并勵(lì)方式。因無旋轉(zhuǎn)部分，維護(hù)方便，對(duì)水電廠取消同軸勵(lì)磁機(jī)，可降低廠房高度，節(jié)省投資，另外自并勵(lì)磁系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良，有利于長(zhǎng)距離輸電穩(wěn)定。對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)而言，用自并激，可減小發(fā)電機(jī)長(zhǎng)度，有利于減小振動(dòng)，縮短廠房長(zhǎng)度，節(jié)省投資。 另一方式是無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，也是國(guó)外采用較多。無刷系統(tǒng)取消了炭刷，有利于發(fā)電機(jī)端部繞組絕緣，不受污染，簡(jiǎn)化了維護(hù)，特別對(duì)大型發(fā)電機(jī)，對(duì)石化等防爆地點(diǎn)，以及無人控制電站，無刷勵(lì)磁方式也比較理想。 俄羅斯汽輪發(fā)電機(jī)系列包括500MW，800MW選用的他勵(lì)靜止式可控硅勵(lì)磁，比起靜止自并勵(lì)來，快速旋轉(zhuǎn)的交流勵(lì)磁機(jī)和靜止的整流變壓器比，體積小，重量輕，并且他勵(lì)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能也不比自并勵(lì)差。國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)上微機(jī)勵(lì)磁總的應(yīng)用情況缺乏調(diào)查，現(xiàn)在僅以華北電網(wǎng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)查結(jié)果來看，截止到20026月/20日，100MW以上發(fā)電機(jī)總共129臺(tái)，用數(shù)字調(diào)節(jié)器為71臺(tái)，國(guó)產(chǎn)共53臺(tái)，南瑞電控26臺(tái)，清華同方17臺(tái)，武漢紅山10臺(tái)，%，進(jìn)口的RR公司10臺(tái)，法國(guó)ALSTOM 2臺(tái)，ABB 4臺(tái)，日本三菱