【正文】 5的CIN和GDI輸出控制角）控制下，整流橋（上圖EG15）直接輸出整流后的直流電流到滅磁開關(guān)Q02，滅磁開關(guān)閉合，直流送至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈，作為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，在滅磁開關(guān)后有轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)F02和R02，在滅磁開關(guān)前有起勵(lì)回路Q03和A03。時(shí)，三相全控整流橋工作在逆變狀態(tài)，整流橋輸出平均電壓Ud為負(fù)值，即將直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣?。），在不同的控制角下，輸出的電流（?lì)磁電流）也不同，當(dāng)控制角a90176。勵(lì)磁系統(tǒng)主要功率調(diào)節(jié)元件整流橋（上圖EG15）的原理：如下圖（全波整流），整流橋是由6只可控二極管組成的十二橋整流回路，輸入三相電源（上圖勵(lì)磁變T02低壓側(cè)電源）。三、勵(lì)磁系統(tǒng)硬件框圖說明勵(lì)磁系統(tǒng)主要作用是為發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流，如上圖，勵(lì)磁電流取自發(fā)電機(jī)G，經(jīng)勵(lì)磁變T02降壓和整流柜EG15整流后輸出可調(diào)的直流電流，經(jīng)滅磁開關(guān)直接送至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路，提供可調(diào)的勵(lì)磁電流。電樞反應(yīng)的去磁（助磁）作用將會(huì)影響發(fā)電機(jī)端電壓有下降（上升）的趨勢(shì)，為了保持端電壓不變，必須相應(yīng)地增加（減少）勵(lì)磁電流。1物理教科書上有關(guān)描述：當(dāng)發(fā)電機(jī)定子電流與電動(dòng)勢(shì)同相位，定子磁勢(shì)軸線與勵(lì)磁磁勢(shì)軸線互相垂直，稱交軸電樞反應(yīng)，定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)互相作用，形成電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)從原動(dòng)機(jī)取得機(jī)械能，轉(zhuǎn)化為電能輸送出去。1當(dāng)調(diào)節(jié)主汽門大小，只改變了轉(zhuǎn)子扭力fn的大小，勵(lì)磁電流不變，轉(zhuǎn)子線圈間磁場(chǎng)力fIL的大小不變，由牛頓力的平衡定律，如果保持轉(zhuǎn)速ω不變，轉(zhuǎn)子線圈平面垂直方向受力平衡，磁場(chǎng)力fB2d的大小要改變，但磁場(chǎng)力fB2q的大小不變，即產(chǎn)生磁場(chǎng)力fB2d的大小要改變，由B2d=E2COSθ（= K2If COSθ）可以看出，也就是調(diào)節(jié)主汽門可以改變定子電流If相對(duì)于電動(dòng)勢(shì)的If COSθ分量，即有功電流要改變，無功電流（If SINθ）基本不變。1轉(zhuǎn)子電流IL在兩個(gè)線圈的電流流向相反，如圖3，用右手法則判斷轉(zhuǎn)子1線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)順時(shí)針方向，并且轉(zhuǎn)子1磁場(chǎng)作用在轉(zhuǎn)子2線圈電流上，用左手法則判斷轉(zhuǎn)子1磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子2上的作用力fIL方向向外，大小與勵(lì)磁電流IL的平方值有關(guān)，同理轉(zhuǎn)子2電流磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子1上的作用力方向也向外，大小也與fIL相等，因此轉(zhuǎn)子電流IL在兩個(gè)線圈之間產(chǎn)生的力fIL相斥（如圖3方向）。定子電流If產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2，由于定子線圈的固有特性，磁場(chǎng)B2的大小與定子電流If成正比，即B2=K2If（常數(shù)K1綜合比例系數(shù)），方向與力無關(guān)，利用右手定則，判定方向如圖3的B2，為便于分析，把B2正交分解為相對(duì)于轉(zhuǎn)子0度的磁場(chǎng)B2d=E2COSθ（= K2If COSθ）和90度的磁場(chǎng)B2q=E2SINθ（= KIf sinθ）兩個(gè)磁場(chǎng)，如圖3。d軸q軸 A軸AXZBCYFfNS在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)之后，在閉合回路中，由感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)Uf帶負(fù)載R在定子線圈中產(chǎn)生定子電流If，假定電動(dòng)勢(shì)Uf固定不變的話，忽略定子線圈的內(nèi)阻，定子電流If大小與負(fù)載（有功功率和無功功率）有關(guān)，定子電流的方向與功率因數(shù)有關(guān)，即電流If滯后電動(dòng)勢(shì)Uf的角度即為功率因數(shù)角θ，可以理解為定子電動(dòng)勢(shì)Uf在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)t=θ/ω后才產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的定子電Ψ+900Fa流。B1=K1I（常數(shù)K1綜合比例系數(shù)）。定子線圈在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)B1內(nèi)切割磁力線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，與力無關(guān)，應(yīng)用右手定則，判定電動(dòng)勢(shì)方向如圖1的Uf，當(dāng)定子線圈與轉(zhuǎn)子線圈空間垂直（如位置90度或270度）時(shí)，如圖1位置，切割的磁力線密度最大，感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)數(shù)值最大；當(dāng)定子線圈與轉(zhuǎn)子線圈空間水平（如位置0度或180度）時(shí)，如圖2位置，運(yùn)動(dòng)方向與磁力線平行，不切割磁力線，感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)Uf數(shù)值為0。BI判斷原則：關(guān)于力的用左手，其他的（與力無關(guān)，如電流方向、磁場(chǎng)方向等）用右手定則，簡(jiǎn)單而形象地記憶法則：“力”字向左撇，就用左手；而“電”字向右撇，就用右手。把右手放入磁場(chǎng)中，若磁力線垂直進(jìn)入手心，大拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)方向，則4指所指方向?yàn)閷?dǎo)線中感應(yīng)電流的方向，如右圖。右手定則：主要判斷的是與力無關(guān)的方向。左手法則：確定載流導(dǎo)線在外磁場(chǎng)中受力方向的定則，即與力有關(guān)，又稱電動(dòng)機(jī)定則。由電磁理論可知，電流流過定子線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，而定子電流的磁場(chǎng)又反作用于轉(zhuǎn)子上，對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場(chǎng)力作用，可以正交分解為定子有功電流磁場(chǎng)力和定子無功電流磁場(chǎng)力2個(gè)作用力，其中定子有功電流磁場(chǎng)力對(duì)轉(zhuǎn)子的機(jī)械扭力起平衡作用，定子無功電流磁場(chǎng)力對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子電流磁場(chǎng)力平衡作用，最終達(dá)到平衡狀態(tài)，下面在發(fā)電機(jī)的基本原理中將詳細(xì)講述。 IBX綜上所述可以理解為發(fā)電機(jī)定子產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)（機(jī)端電壓）：U=BLV=KI（K：綜合比例系數(shù)，I：勵(lì)磁電流），電動(dòng)勢(shì)U與勵(lì)磁電流I的大小成正比。對(duì)于發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)切割定子線圈，在定子線圈上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（電壓），如右圖，由ξ=BLV可以理解：導(dǎo)體長(zhǎng)度L相當(dāng)于匝數(shù)乘單圈長(zhǎng)度，固定不變；假定轉(zhuǎn)速不變，切割速度V=Rω也可以理解為不變；電動(dòng)勢(shì)（機(jī)端電壓）只與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，其他基本不變。ABB勵(lì)磁系統(tǒng)unitol5000技術(shù)培訓(xùn)教材第一部分：基本原理和硬件介紹一、發(fā)電機(jī)的電磁機(jī)理基本說明：應(yīng)用電磁理論，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（電壓）：ξ=BLV（B：磁場(chǎng)強(qiáng)度，L：導(dǎo)體長(zhǎng)度，V：切割速度）。簡(jiǎn)單的講就是：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)形成閉合回路時(shí)，就會(huì)感生出電流。U2U1W2V1W1V2對(duì)于載流導(dǎo)線的磁場(chǎng)：任一載流導(dǎo)線在點(diǎn) P 處的磁感強(qiáng)度: ，電流IPCD*PCDIB在直導(dǎo)線周圍P產(chǎn)生的磁場(chǎng)，無限長(zhǎng)載流導(dǎo)體的磁感強(qiáng)度：，當(dāng)轉(zhuǎn)子本身固有特性不變時(shí)，轉(zhuǎn)子電流磁場(chǎng)在定子導(dǎo)線處感生的磁場(chǎng)強(qiáng)度B=KI，其中，I是勵(lì)磁電流值，K系。電動(dòng)勢(shì)與機(jī)端電壓有區(qū)別，電動(dòng)勢(shì)等于機(jī)端電壓加定子線圈內(nèi)阻抗的壓降，當(dāng)發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，定子電流為0，內(nèi)阻抗的壓降也為0，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)也等于機(jī)端電壓，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，直接作用于調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓；當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，定子線圈與負(fù)載組成閉合回路，由于定子兩端電動(dòng)勢(shì)的作用在閉合回路中產(chǎn)生定子電流，內(nèi)阻抗的壓降等于定子電流乘以內(nèi)阻抗，機(jī)端電壓等于發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)減去內(nèi)阻抗的壓降，向外傳遞電功率。二、發(fā)電機(jī)的基本原理說明：發(fā)電機(jī)的基本原理應(yīng)用到電磁理論，電生磁，磁生電，并且電和磁之間又有磁場(chǎng)力的作用，那就是電樞反應(yīng)，有功電流產(chǎn)生電磁力，并形成電磁轉(zhuǎn)矩，無功電流產(chǎn)生電磁力，不形成電磁轉(zhuǎn)矩，理論比較抽象，講起來比較難懂，這里用簡(jiǎn)單的左右手法則來講述發(fā)電機(jī)的基本原理，首先介紹一下左右手法則。左手平展，大拇指與其余4指垂直，若磁力線垂直穿過手心，4指指向電流方向，則大拇指所指方向即為載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的方向，如右圖。右手平展，使大拇指與其余4指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。右手定則還可以判斷電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向，如右圖。轉(zhuǎn)子電流（勵(lì)磁電流）IL產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1，大小與轉(zhuǎn)子電流IL成正比，B1 =K1I（常數(shù)K1綜合比例系數(shù)），方向與力無關(guān)，利用右手定則，判定方向如圖1的B1，⊕代表進(jìn)入紙面方向，⊙代表出紙面向外方向，以下同，隨著轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)B1也跟著逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上，定子線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角Φ的余弦值有關(guān)：即Uf= LRωB1COSΦ（轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)角度Φ），其中Φ=ωt，t為時(shí)間（秒），以圖1為起點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。可以理解為發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)（空載為機(jī)端電壓，負(fù)載為機(jī)端電壓加內(nèi)阻電壓）：Uf= LRωK1I COSωt，與勵(lì)磁電流I成正比，是時(shí)間t的余弦函數(shù)。即如圖1的狀態(tài)變?yōu)槿鐖D3。B2d磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子2線圈電流IL的作用力fB2d（與力有關(guān)，用左手法則判斷方向如圖3），大小與轉(zhuǎn)子電流IL和磁場(chǎng)B2d成正比，方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，穩(wěn)定狀態(tài)下B2d磁場(chǎng)力與轉(zhuǎn)子的扭力fn平衡。1而B2q磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子2電流IL的作用力fB2q（與力有關(guān)，用左手法則判斷方向如圖3），大小與轉(zhuǎn)子電流IL和磁場(chǎng)B2q成正比，方向與轉(zhuǎn)子2上的轉(zhuǎn)子1作用力fIL方向相反，穩(wěn)定狀態(tài)下B2q磁場(chǎng)力fB2q與轉(zhuǎn)子1電流磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子2上的作用力fIL平衡。1相同理論，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流大小，轉(zhuǎn)子扭力fn不變，轉(zhuǎn)子線圈間磁場(chǎng)力fIL的大小改變，相應(yīng)改變磁場(chǎng)力fB2q的大小，由B2q=B2 SINθ（= K2If SINθ）可以看出，也就是調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可以改變定子電流If相對(duì)于電動(dòng)勢(shì)的If SINθ分量，即無功電流要改變，有功電流（If COSθ）基本不變。當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行于功率因數(shù)滯后時(shí)，定子磁勢(shì)中一部分正好與勵(lì)磁磁勢(shì)方向相反，起直軸去磁作用，當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行于功率因數(shù)超前時(shí)，定子磁勢(shì)中一部分正好與勵(lì)磁磁勢(shì)方向相同，起直軸助磁作用。1結(jié)論：發(fā)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)中發(fā)電，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前（空載），調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，作用于調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，作用于調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的無功負(fù)荷（無功電流），有功不變，調(diào)節(jié)主汽門作用于有功功率（有功電流）的變化，與勵(lì)磁電流的大小無關(guān)。勵(lì)磁系統(tǒng)主要包括：功率元件整流橋（上圖EG15）、采樣模塊（上圖MUB）、邏輯編程和計(jì)算的主板模塊（上圖COB）、輸入輸出控制模塊（上圖FIO12）、脈沖形成模塊（上圖EG15的CIN和GDI）、滅磁（上圖Q02）和冷卻（上圖E01）等回路。上圖為全波整流（控制角a=0176。時(shí)，輸出平均電壓Ud為正，三相全控橋工作在整流狀態(tài)，將交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鳎骄妷篣d等于交流線電壓在（p/6+a）至（p/6+a）的平均值：當(dāng)a90176。三相全控橋在逆變工作狀態(tài)時(shí)的反向直流平均電壓： 對(duì)于單相逆變?nèi)鐖D:對(duì)于勵(lì)磁系統(tǒng)整流橋（上圖EG15），在整流狀態(tài)時(shí)，其輸出電流I=，K=，當(dāng)整流橋輸入電壓（勵(lì)磁變低壓側(cè)電壓）基本不變時(shí)，整流橋的直流輸出電流與控制角α的余弦值成正比，當(dāng)α角增大時(shí)，cosα值減小，整流橋輸出電流（勵(lì)磁電流）也減小，反之亦然；只有在逆變滅磁時(shí)α角取135度，大于90度。結(jié)合勵(lì)磁系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)原理圖（上圖），我司勵(lì)磁系統(tǒng)的采樣控制回路：發(fā)電機(jī)出口電壓PT和電流CT經(jīng)端子排直接送至測(cè)量模塊MUB采樣和計(jì)算，送入主模塊COB；勵(lì)磁變低壓側(cè)電壓和電流（勵(lì)磁電流）經(jīng)端子排直接送至PSI模塊，由PSI模塊采集后分別送至EGC和COB，進(jìn)行采樣和計(jì)算；控制和信號(hào)經(jīng)端子排直接送至快速輸入輸出模塊FIO1和FIO2，直接送入主模塊COB進(jìn)行邏輯控制；U1U1U0U13為變送器，輸出勵(lì)磁電流和電壓；LCP調(diào)節(jié)器屏面板顯示，CDP整流柜面板顯示，SPA手操器，T15整流柜風(fēng)扇電源，T05控制電源，Q15直流110V主電源，Q25直流110V滅磁開關(guān)第二路跳閘電源，G1G05調(diào)節(jié)器直流24V電源模塊等。如機(jī)端電壓低于設(shè)定值，調(diào)節(jié)器計(jì)算獲得一個(gè)負(fù)的電壓偏差ΔU，使整流橋的控制電壓Uc減小，從而使整流橋的控制角α也減小，整流柜的直流輸出I=Kcosα，因此整流柜的直流輸出電流I增加，使發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓升高，直至機(jī)端電壓相對(duì)穩(wěn)定。勵(lì)磁系統(tǒng)手動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)際也是一種恒勵(lì)磁電流模擬量的閉環(huán)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，原理與自動(dòng)調(diào)節(jié)一樣，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流（上圖勵(lì)磁變低壓側(cè)電流T11和T13）經(jīng)PSI模塊，送至調(diào)節(jié)器的EGC板和COB板，采集的勵(lì)磁實(shí)際電流，與設(shè)定值比較，根據(jù)勵(lì)磁電流偏差量，計(jì)算整流橋的控制角α，送至COB板的產(chǎn)生相應(yīng)控制角α的觸發(fā)脈沖，調(diào)整勵(lì)磁功率元件整流橋（上圖EG15）的電流輸出，保持勵(lì)磁電流相對(duì)穩(wěn)定。1過勵(lì)磁電壓（轉(zhuǎn)子電壓）和轉(zhuǎn)子接地（轉(zhuǎn)子對(duì)大軸電壓）僅有保護(hù)和報(bào)警，轉(zhuǎn)子接地一般不投，采集相應(yīng)的模擬量與設(shè)定值比較，產(chǎn)生偏差，超過保護(hù)定值，保護(hù)器動(dòng)作，向DCS和發(fā)變組保護(hù)發(fā)報(bào)警和跳閘。1勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)有滅磁開關(guān)和滅磁回路，由遠(yuǎn)方和就地2種控制方式，遠(yuǎn)方主要由DCS、同期、AVC、發(fā)變組保護(hù)等裝置。四、勵(lì)磁系統(tǒng)的主要設(shè)備（現(xiàn)場(chǎng)都能看到，不再詳述）勵(lì)磁變：油變、測(cè)溫元件、呼吸器等。電源轉(zhuǎn)接柜：交流母線接線、起勵(lì)回路、自用電隔離變壓器、同步電源隔離變壓器、勵(lì)磁電流測(cè)量CT等。調(diào)解器：輸入輸出接口板、測(cè)量板（MUB）、主控板（COB）、后備緊急手動(dòng)板（EGC）、變送器、電源模塊、控制回路等。調(diào)節(jié)運(yùn)算完全由軟件實(shí)現(xiàn)。在如下軟件框圖中，主功率回路：發(fā)電機(jī)SM出口電能經(jīng)勵(lì)磁變送至整流橋可控硅，由可控硅控制后輸出直流勵(lì)磁電流經(jīng)閉合的滅磁開關(guān)送入轉(zhuǎn)子線圈，即勵(lì)磁電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流磁場(chǎng)，切割發(fā)電機(jī)定子。自動(dòng)通道的給定值：由給定操作FIO經(jīng)運(yùn)行方式選擇送至AVR給定值單元（1），經(jīng)給定值積分器（1）累計(jì)后送入調(diào)差單元的加法器上，此加法器的另兩路輸入為有功補(bǔ)償（2）和無功補(bǔ)償（3）的補(bǔ)償系數(shù)（調(diào)差系數(shù)），經(jīng)調(diào)差補(bǔ)償后輸出給定值經(jīng)V/Hz限制器限幅（4）和軟起勵(lì)（5）控制（僅起勵(lì)時(shí)用）后直接送至比例積分微分單元AVRPID的加法器輸入端，與機(jī)端實(shí)際采樣電壓進(jìn)行偏差計(jì)算，輸出控制電壓、控制角和觸發(fā)脈沖。手動(dòng)通道的給定值：由給定操作FIO經(jīng)運(yùn)行方式選擇送至手動(dòng)給定值單元（17），經(jīng)手動(dòng)積分器（17）累計(jì)后直接送至手動(dòng)比例積分單元AVRPID（18）的加法器輸入端，與勵(lì)磁電流實(shí)際采樣值進(jìn)行偏差計(jì)算，輸出勵(lì)磁電流偏差經(jīng)手動(dòng)PI（18）計(jì)算，再輸出控制電壓、控制角和觸發(fā)脈沖。自動(dòng)運(yùn)行手動(dòng)跟蹤：自動(dòng)PID的控制電壓輸出與手動(dòng)PI的控制電壓輸出都輸入到跟蹤單元（6）的加法器上，如果有偏差，如自動(dòng)5V，手動(dòng)4V，經(jīng)加法器（6）計(jì)算后偏差1V，此偏差值直接送入手動(dòng)給定單元（17）的積分回路，在原控制基礎(chǔ)上增加1V的控制電壓，手動(dòng)PI輸出控制電壓增加到5V為止，此時(shí)自動(dòng)5V，手動(dòng)也5V，加法器（6）計(jì)算后偏差0V，跟蹤平衡；相反，如果自動(dòng)5V，手動(dòng)6V，經(jīng)加法器（6）計(jì)算后偏差1V，此偏差值直接送入手動(dòng)給定單元（17）的積分回路，在原控制基礎(chǔ)上減少1V的控制電壓，手動(dòng)PI輸出控制電壓減少到5V為止，此時(shí)自動(dòng)5V，手動(dòng)也5V，加法器（6）計(jì)算后偏