【正文】 7。3．發(fā)電機(jī)端電壓隨頻率的變化要小，當(dāng)頻率變化為1％時(shí)，電壓變化小于177。4．具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)：在10％階躍信號(hào)輸入時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓的超調(diào)量不超過50％(快速勵(lì)磁系統(tǒng)不超過30％)：振蕩次數(shù)不超過3～5次：調(diào)節(jié)時(shí)間：汽輪發(fā)電機(jī)組不大于10s，水輪發(fā)電機(jī)組不大于5s。5．發(fā)電機(jī)在各種運(yùn)行方式下，滅磁開關(guān)應(yīng)能可靠滅磁，并且不產(chǎn)生過高的電壓。2．為保證閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和良好的動(dòng)、靜性能指標(biāo)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律和必要的校正措施?？焖賱?lì)磁系統(tǒng)應(yīng)配置PSS或多變量控制裝置，以利于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。3．采取必要的限制措施以保證整體的可靠性，例如防止轉(zhuǎn)子過電壓的勵(lì)磁過電壓限制；防止轉(zhuǎn)子過載的過電流限制：防止失磁的最低勵(lì)磁電流限制等。2．勵(lì)磁電源要提供足夠的強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)和電壓上升速度，我國規(guī)定強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)取2倍，直流勵(lì)磁機(jī)方式可降低為1．8倍；強(qiáng)勵(lì)允許時(shí)間：空冷方式的機(jī)組為50s，水內(nèi)冷等其它方式只能為10s(水輪機(jī)組可為20s)；電壓上升速度(電壓響應(yīng)比)不小于2倍／s。勵(lì)磁功率單元包括勵(lì)磁機(jī)或勵(lì)磁變壓器、可控硅整流器等，它向同步發(fā)電機(jī)提供直流電流，即勵(lì)磁電流；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)規(guī)律控制勵(lì)磁功率單元的輸出。其中，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是控制器，勵(lì)磁功率單元為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，發(fā)電機(jī)是控制對(duì)象。同步發(fā)電機(jī)根據(jù)磁極形狀可以分為隱極和凸極兩種形式。凸極同步發(fā)電機(jī)的氣隙不均勻，常與水輪機(jī)構(gòu)成發(fā)電機(jī)組，是水輪發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式。優(yōu)良的勵(lì)磁控制系統(tǒng)不僅可以保證發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行，提供合格的電能，而且還可以有效地提高系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行條件下，勵(lì)磁控制系統(tǒng)應(yīng)維持發(fā)電機(jī)端（或給定控制點(diǎn)）電壓在給定水平。 2）調(diào)節(jié)并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)間的無功功率分配。 3）提高同步發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩部分組成，它們和同步發(fā)電機(jī)結(jié)合在一起就構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，稱為勵(lì)磁控制系統(tǒng)。圖2=2 勵(lì)磁控制系統(tǒng)示意圖實(shí)驗(yàn)用的勵(lì)磁控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示。當(dāng)三相全控橋的交流勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)，構(gòu)成自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。兩種勵(lì)磁方式的可控整流橋均是由微機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制的，觸發(fā)脈沖為雙脈沖，具有最大最小α角限制。其中，恒α方式是一種開環(huán)控制方式，只限于它勵(lì)方式下使用。當(dāng)操作勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的增減磁按鈕，可以升高或降低發(fā)電機(jī)電壓；當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，操作勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的增減磁按鈕，可以增加或減少發(fā)電機(jī)的無功輸出，其機(jī)端電壓按調(diào)差特性曲線變化。；當(dāng)正常停機(jī)或事故停機(jī)時(shí)，調(diào)節(jié)器使控制角α大于90176。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以適應(yīng)發(fā)電機(jī)或電力系統(tǒng)的不同運(yùn)行需求而實(shí)現(xiàn)多種調(diào)節(jié)方式，主要包括恒機(jī)端電壓運(yùn)行方式、恒勵(lì)磁電流運(yùn)行方式、恒無功功率/功率因數(shù)運(yùn)行方式、跟蹤母線電壓運(yùn)行方式等。(1)恒機(jī)端電壓運(yùn)行方式該方式為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)方式，是大機(jī)組常用的控制方案。為抑制系統(tǒng)低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，可加入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）等作為附加控制信號(hào)。先建立電力系統(tǒng)的非線性方程組，然后選取典型運(yùn)行點(diǎn)（一般為滿載）將其線性化，據(jù)此設(shè)計(jì)出一組能提高暫態(tài)穩(wěn)定性、且有良好適應(yīng)性的PSS參數(shù)。(2) 恒勵(lì)磁電流運(yùn)行方式該方式以勵(lì)磁電流作為反饋信號(hào)，與給定值比較后經(jīng)調(diào)節(jié)器輸出控制信號(hào)給移相觸發(fā)單元，在機(jī)組安裝、檢修測試時(shí)經(jīng)常采用這種方式。在空載運(yùn)行時(shí)，由于電機(jī)的空載電勢與勵(lì)磁電流在不計(jì)磁飽和的情況下成線性關(guān)系，故調(diào)節(jié)效果類似于恒機(jī)端電壓運(yùn)行方式；并網(wǎng)后調(diào)整勵(lì)磁電流可以直接改變電機(jī)輸出的無功功率，實(shí)現(xiàn)無功調(diào)節(jié)，而不須疊加調(diào)差信號(hào),相當(dāng)于開環(huán)調(diào)節(jié)無功功率。一般是將其疊加在恒機(jī)端電壓或恒勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)方式上，調(diào)整勵(lì)磁電流或機(jī)端電壓的給定值來實(shí)現(xiàn)。(4) 跟蹤母線電壓運(yùn)行方式該方式使發(fā)電機(jī)空載起勵(lì)時(shí)跟蹤母線電壓，為機(jī)組并網(wǎng)做好準(zhǔn)備；當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列后，跟蹤母線電壓，為再次并網(wǎng)創(chuàng)造條件。隨著數(shù)字控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展和日益成熟，以微處理器為主要特征的數(shù)字電子技術(shù)正在應(yīng)用到現(xiàn)代勵(lì)磁控制系統(tǒng)之中，取代原有晶體管或集成電路構(gòu)成的傳統(tǒng)模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。以全控型器件組成的自并勵(lì)勵(lì)磁方式被廣泛應(yīng)用。此系統(tǒng)除用于試驗(yàn)教學(xué)以外，另可用于本、?？粕恼n程設(shè)計(jì)試驗(yàn)，也可作為研究生、科研人員的產(chǎn)品開發(fā)試驗(yàn)，還可作為電力系統(tǒng)技術(shù)人員的培訓(xùn)基地。圖31 WDTⅢC型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化試驗(yàn)裝置它是由同在一個(gè)軸上的三相同步發(fā)電機(jī)（SN=，VN=400V，nN=），模擬原動(dòng)機(jī)用的直流電動(dòng)機(jī)（PN=，VN=220V）以及測速裝置和功率角指示器組成。具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、移動(dòng)輕便等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)組的活動(dòng)底盤有四個(gè)螺旋式支腳和三個(gè)橡皮輪，將支腳旋下即可固定安放。其中負(fù)荷調(diào)節(jié)和同期單元是由“TGS03B型微機(jī)調(diào)速裝置”、“WL04B微機(jī)磁勵(lì)調(diào)節(jié)器”、“HGWT03B微機(jī)準(zhǔn)同期控制器”等微機(jī)型的自動(dòng)裝置和其相對(duì)應(yīng)的手動(dòng)裝置組成。（2）“YHBA微機(jī)保護(hù)裝置”是專為實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，具有過流選相跳閘、自動(dòng)重合閘功能，備有事故記錄功能，有利于實(shí)驗(yàn)分析。（3）“TGS03B型微機(jī)調(diào)速裝置”是針對(duì)大、中專院校教學(xué)和科研而設(shè)計(jì)的，能做到最大限度地滿足教學(xué)科研靈活多變的需要。（4）“WL04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器”其勵(lì)磁方式可選擇：它勵(lì)、自并勵(lì)兩種；控制方式可選擇恒UF、恒IL、恒a、恒Q等四種；設(shè)有定子過電壓保護(hù)和勵(lì)磁電流反時(shí)限延時(shí)過勵(lì)限制、最大勵(lì)磁電流瞬時(shí)限制、欠勵(lì)限制、伏赫限制等勵(lì)磁限制功能；設(shè)有按有功功率反饋的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制參數(shù)可在線修改、在線固化，靈活方便，并具有實(shí)驗(yàn)錄波功能，可以記錄UF、IL、UL、P、Q、a等信號(hào)的時(shí)間響應(yīng)曲線，供實(shí)驗(yàn)分析用。（6）儀表測量和短路故障模擬單元由各種測量表計(jì)及其切換開關(guān)、各種帶燈操作按鈕和各種類型的短路故障操作等部分組成。試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以通過測量儀表和LED數(shù)碼顯示得出，還可顯示出同步發(fā)電機(jī)功率角d、可控硅a角等量。無窮大電源是由15kVA的自耦調(diào)壓器組成。試驗(yàn)操作臺(tái)的“操作面板”上有模擬接線圖、操作按鈕和切換開關(guān)以及指示燈和測量儀表等。紅色燈亮表示開關(guān)在合閘位置，綠色燈亮表示開關(guān)在分閘位置，試驗(yàn)操作臺(tái)“臺(tái)體的平面布置示意圖”見附錄二。因此，在下面敘述的各部分操作之前，都必須先投入“電源開關(guān)”（向上扳至ON），此時(shí)反映各開關(guān)位置的綠色指示燈亮，同時(shí)四臺(tái)微機(jī)裝置上電、數(shù)碼管均能正確顯示；在結(jié)束試驗(yàn)時(shí)，其它操作都正確完成之后，同樣必須斷開操作電源開關(guān)（向下扳至OFF）。此外，本裝置在設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮各設(shè)備的作用，考慮到模型操作的靈活性和方便性以及接口的通用性，在制造上符合電力系統(tǒng)規(guī)范，在設(shè)計(jì)中增加一些與外部聯(lián)接的功能，以便對(duì)外來設(shè)備進(jìn)行性能考核實(shí)驗(yàn)，例如：對(duì)線路保護(hù)、勵(lì)磁或同期等自動(dòng)裝置進(jìn)行考核實(shí)驗(yàn)，這在一定程度上擴(kuò)大其使用范圍。圖32 勵(lì)磁系統(tǒng)一次接線圖在微機(jī)它勵(lì)方式或微機(jī)自并勵(lì)方式下，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)任務(wù)由WL04B型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器來承擔(dān)。其勵(lì)磁方式可選擇：它勵(lì)、自并勵(lì)兩種。設(shè)有定子過電壓保護(hù)和勵(lì)磁電流反時(shí)限延時(shí)過勵(lì)限制、最大勵(lì)磁電流瞬時(shí)限制、欠勵(lì)限制、伏赫限制等勵(lì)磁限制功能。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制參數(shù)可在線修改，在線固化，靈活方便， 能做到最大限度地滿足教學(xué)科研靈活多變的需要。微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器面板包括：8位LED數(shù)碼顯示器，若干指示燈和按鈕，強(qiáng)、弱電測試孔（其面板圖如圖33所示），具體用途及其操作方法如下。 第一類：“控制電源”指示燈 由+5V、177。（3）同步異常指示燈：本微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器工作在自并勵(lì)方式時(shí)， 同時(shí)采用勵(lì)磁變壓器和發(fā)電機(jī)電壓互感器作為觸發(fā)同步信號(hào)，當(dāng)兩路同步信號(hào)均正常時(shí)熄滅，任1 路丟失時(shí)點(diǎn)亮。（5）自勵(lì)指示燈：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器工作在自并勵(lì)勵(lì)磁方式，即勵(lì)磁變壓器原邊繞組接在發(fā)電機(jī)機(jī)端。（6）助磁指示燈：自并勵(lì)勵(lì)磁方式下，發(fā)電機(jī)起勵(lì)時(shí)由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)投入起勵(lì)用的初始勵(lì)磁，此時(shí)投助磁指示燈亮。（8）母線無壓指示燈：系統(tǒng)電壓小于85%額定電壓時(shí)亮。（10）調(diào)變斷線指示燈：當(dāng)調(diào)變電壓小于儀變電壓10%，調(diào)變斷線燈亮。（12）減磁指示燈：按減磁按鈕或者遠(yuǎn)方控制減磁時(shí)亮（如微機(jī)準(zhǔn)同期控制器發(fā)減磁命令）。（14）恒IL指示燈：按恒IL按鈕時(shí)其指示燈亮，表示勵(lì)磁調(diào)節(jié)器按恒IL方式運(yùn)行，維持發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流在給定水平上。（16）恒α指示燈：按恒α按鈕時(shí)其指示燈亮，表示勵(lì)磁調(diào)節(jié)器按恒α方式(開環(huán))運(yùn)行，只有在它勵(lì)方式下有效，自并勵(lì)勵(lì)磁方式不允許開環(huán)運(yùn)行，所以自并勵(lì)勵(lì)磁方式下，按恒α按鈕無效且它勵(lì)方式轉(zhuǎn)自并勵(lì)時(shí)，如果原來是恒α方式也會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒IL方式。（18）參數(shù)設(shè)置指示燈：修改控制器參數(shù)時(shí)，按設(shè)置按鈕時(shí)亮，表示已進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)。（20）過勵(lì)限制指示燈：過勵(lì)即過勵(lì)磁電流。（21）伏赫限制指示燈：伏/赫限制用以限制發(fā)電機(jī)端電壓與發(fā)電機(jī)頻率之比UF/fF的上限，通常在UF過大或fF過小時(shí)動(dòng)作，伏/赫限制動(dòng)作時(shí)亮，未動(dòng)作時(shí)熄。測試孔 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器面板共有14個(gè)測試孔，分成兩個(gè)測試區(qū)。第二區(qū)：強(qiáng)電測試孔(100V)5個(gè)由三相全控橋的交流輸入電壓Ua、Ub、Uc和直流輸出電壓Ud+、Ud－組成，可供示波器觀察波形及萬用表測量電壓幅值。（2）滅磁按鈕：此按鈕為帶鎖按鈕，在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行狀態(tài)下，按下滅磁按鈕，則進(jìn)行逆變滅磁，但發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷后滅磁無效。（3）減磁按鈕：發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前，減磁則降低發(fā)電機(jī)電壓，并網(wǎng)后減磁則減少發(fā)電機(jī)輸出的無功功率。（5）恒IL按鈕：選擇恒IL運(yùn)行方式，維持發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流在給定水平上；（6）恒UF按鈕：選擇恒