LF2000-2同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置說明

1、LF2000系列同步發(fā)電機(jī)全數(shù)碼勵(lì)磁裝置原理及使用說明北京重型電機(jī)廠威望博爾（北京）科技發(fā)展有限公司二零零五年四月公司簡(jiǎn)介威望博爾（北京）科技發(fā)展有限公司由北京重型電機(jī)廠和北京華明海博爾控制技術(shù)有限公司共同投資成立的股份公司，是北京市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)辦公室認(rèn)定的高新技術(shù)企業(yè)，并通過ISO9000質(zhì)量體系認(rèn)證，是專業(yè)從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化及節(jié)能產(chǎn)品的研究開發(fā)、生產(chǎn)銷售及售后服務(wù)的高科技公司。公司遵循“開拓、敬業(yè)、創(chuàng)新、務(wù)實(shí)”的企業(yè)精神，以技術(shù)為先導(dǎo)、以質(zhì)量求生存、以客戶的需求為己任，以適應(yīng)市場(chǎng)變化求發(fā)展。公司現(xiàn)有員工100人，擁有一批以學(xué)術(shù)、學(xué)科帶頭人為主的中、高級(jí)專業(yè)技術(shù)人員、精明干練的管理隊(duì)伍和熟練

2、的技術(shù)員工。公司擁有大型的現(xiàn)代化廠房及先進(jìn)的生產(chǎn)和測(cè)試設(shè)備，擁有自己的動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)室，屬國內(nèi)一流的專業(yè)電力自動(dòng)化設(shè)備的供應(yīng)商。公司自成立以來，其業(yè)務(wù)范圍遍及能源、冶金、石油、化工、化肥、水利、環(huán)保等領(lǐng)域，并取得了豐碩的業(yè)績(jī)。威望博爾（北京）科技發(fā)展有限公司歡迎各界朋友前來進(jìn)行廣泛的技術(shù)交流與合作，歡迎同行及專家蒞臨指導(dǎo)。公司主導(dǎo)產(chǎn)品：* LF2000系列同步發(fā)電機(jī)全數(shù)碼勵(lì)磁裝置* LD2000 系列同步電動(dòng)機(jī)全數(shù)碼勵(lì)磁裝置及改造裝置* KBLD系列同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置及改造裝置* HAS1000系列電機(jī)節(jié)能軟啟動(dòng)器* GWK200系列同步發(fā)電機(jī)及變壓器微機(jī)保護(hù)裝置* MWK210系列異步電動(dòng)機(jī)微

3、機(jī)綜合保護(hù)裝置* LWK520系列微機(jī)線路保裝置* 代理國外知名牌變頻器產(chǎn)品，承攬變頻工程目 錄第一章 概述.1 1.1、主要特點(diǎn)1 1.2、主要技術(shù)指標(biāo)及功能.3 1.3、型號(hào)及使用范圍.4第二章 系統(tǒng)配置.5 2.1、硬件組成. .5 2.2、主控單元硬件組成.5 2.2.1、可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC.6 2.2.2、高性能16位嵌入式微控制器.7 2.2.3、先進(jìn)32位嵌入式微控制器.8 2.2.4、可編程控制器PLC.9 2.3、功率單元.10 2.4、操作邏輯.10 2.5、軟件結(jié)構(gòu).10 2.5.1、軟件設(shè)計(jì)方法11 2.5.2、主控制程序14 2.5.3、主要保護(hù)功能15第三章

4、基本原理18 3.1、概述.18 3.2、工作原理.19 3.3、單板原理.20 3.4、勵(lì)磁方式.21 3.4.1、自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng).213.4.2、三機(jī)靜止勵(lì)磁系統(tǒng).21 3.4.3、具有直流勵(lì)磁機(jī)的間接自勵(lì)系統(tǒng).22 3.4.4、開關(guān)管式勵(lì)磁系統(tǒng).22第四章 操作說明.23 4.1、人機(jī)界面操作與顯示.23 4.1.1、開機(jī)屏幕顯示.23 4.1.2、正常工作時(shí)屏幕顯示.23 4.1.3、參數(shù)菜單顯示.23 4.1.4、菜單詳解.24 4.2、就地操作說明.27 4.3、主控操作說明.27 4.4、運(yùn)行指南.28 4.4.1、運(yùn)行方式.28 4.4.2、正常運(yùn)行的操作.28第五章 其它

5、.30 5.1、結(jié)構(gòu)介紹.30 5.2、使用條件.30 5.3、訂貨須知.30 5.4、附錄.30第一章 概述隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增加，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)提出了更高的要求。除維持發(fā)電機(jī)電壓水平外，還要求勵(lì)磁控制系統(tǒng)能對(duì)電力系統(tǒng)的靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定起作用。在提高勵(lì)磁控制系統(tǒng)的可靠性及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律方面，全數(shù)碼勵(lì)磁裝置具有明顯的優(yōu)勢(shì)。近年來數(shù)碼控制技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用技術(shù)日趨成熟，為全數(shù)碼型自動(dòng)勵(lì)磁裝置的開發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。目前，在我國中小型同步發(fā)電機(jī)組中，采用的勵(lì)磁方式大致有兩種：一種是采用直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁方式，這是一種較為古老的方式，雖然原理簡(jiǎn)單，但運(yùn)轉(zhuǎn)噪音高，反應(yīng)速度慢，故

6、障率高，整流子和炭刷維護(hù)困難，而且維修期長(zhǎng)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁提出的要求，目前已有逐漸被取代的趨勢(shì)；另一種方式是以半導(dǎo)體整流器為勵(lì)磁功率單元，與調(diào)節(jié)器共同組成的所謂半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)。采用此種方式，使用靈活，反應(yīng)速度快，便于維修，它已成為同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的發(fā)展方向。目前，我國正在生產(chǎn)和使用的半導(dǎo)體勵(lì)磁裝置大多采用七十年代的模擬控制技術(shù)，設(shè)計(jì)線路復(fù)雜，元件較多，裝置的整體性能不高，調(diào)試步驟繁多，參數(shù)難以精確整定，且存在無法解決的零漂溫漂等問題，維修困難，必須由具有相當(dāng)專業(yè)素質(zhì)的人員才能勝任這些工作。為盡快提高我國發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行水平，滿足越來越大的電網(wǎng)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)所提出的越來越高的要求，我

7、們研制了LF2000系列同步發(fā)電機(jī)全數(shù)碼勵(lì)磁裝置。該勵(lì)磁裝置綜合運(yùn)用了同步發(fā)電機(jī)的現(xiàn)代勵(lì)磁控制理論，采用目前國際上較流行的全數(shù)碼控制技術(shù)及半導(dǎo)體可控整流技術(shù)，完全不同于以前采用模擬控制技術(shù)的勵(lì)磁裝置。其主控單元通過對(duì)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行曲線及特性曲線進(jìn)行優(yōu)化處理，達(dá)到了對(duì)同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的最佳控制。LF2000系列全數(shù)碼勵(lì)磁裝置已有五十多套運(yùn)行于大、中、小型水、火電機(jī)組上，運(yùn)行時(shí)間已超過七年，從未發(fā)生過因?yàn)閯?lì)磁故障而造成停機(jī)事故，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。1.1、主要特點(diǎn) * 控制速度快、精度高： 采用多處理器系統(tǒng)、哈佛結(jié)構(gòu)、并行處理技術(shù)、多級(jí)流水線、高速DSP內(nèi)核，數(shù)據(jù)處理速

8、度和精度大大提高。* 多功能：PID調(diào)節(jié)、非線性最優(yōu)、線性最優(yōu)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、模糊邏輯等控制方式可選。* 全數(shù)字化、高可靠性：主控單元采用進(jìn)口高性能的數(shù)字式控制單元（LF21型采用可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC，LF22型采用高性能16位嵌入式微控制器MCU，LF23型采用高速32位DSP控制器DSP，LF24型采用可編程控制器PLC），勵(lì)磁裝置的操作邏輯電路，機(jī)械或電子的電壓整定機(jī)構(gòu)都可以簡(jiǎn)化或取消。實(shí)現(xiàn)全交流采樣技術(shù)，采用大規(guī)模集成芯片，裝置可靠性大大提高。 * 表面貼工藝，多層印刷電路板，軍品級(jí)芯片，重要芯片均采用國內(nèi)外知名企業(yè)的成熟產(chǎn)品。保證裝置平均無故障時(shí)間達(dá)100000小時(shí)。 * 獨(dú)特

9、的軟件設(shè)計(jì)方法： 采用美國CMX公司推出的微控制器實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTOS及其功能強(qiáng)大的專家?guī)旌瘮?shù)，面向任務(wù)的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，按全優(yōu)先服務(wù)方式進(jìn)行資源管理、任務(wù)調(diào)度、異常處理等工作，工作極為可靠，也使微控制器的性能得以最大程度的發(fā)揮；采用C語言或梯形圖（PLD）、指令表（IL）、Basic、結(jié)構(gòu)文本（ST）、順序功能圖（SFC）、數(shù)據(jù)模塊編輯器、數(shù)據(jù)類型編輯器等編程，執(zhí)行速度快，可讀性好，易于擴(kuò)展和移植。 * 采用快閃存儲(chǔ)器（Flash ROM），支持自舉載入程序及遠(yuǎn)程維護(hù)。 * 通訊和網(wǎng)絡(luò)功能： 提供非常開放的通訊接口和網(wǎng)絡(luò)接口，具有標(biāo)準(zhǔn)的RS232/485/422或高速現(xiàn)場(chǎng)總線CANBUS

10、、TCP/IP或MODEM等實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊。非常方便地與其它設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制、管理的自動(dòng)化、信息化（可選）。* 方便直觀的人機(jī)接口： 采用觸摸屏或中文文本顯示器(可選)顯示，漢化界面，數(shù)據(jù)顯示直觀明了，信息量大。非常直觀地在線選擇、切換工作方式，設(shè)置、修改參數(shù)和對(duì)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。可以做到無需說明手冊(cè)而操作。* 對(duì)于無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，具有旋轉(zhuǎn)整流盤故障監(jiān)測(cè)功能。 * 可靠的滅磁系統(tǒng)： 可選用阻容無觸點(diǎn)的靜態(tài)滅磁方法（我公司專利技術(shù)），無噪音、無操作過電壓，可靠、平穩(wěn)，也可選用傳統(tǒng)的滅磁開關(guān)和滅磁電阻的滅磁方法。 * 完善的自檢及控制、保護(hù)功能，用于保護(hù)勵(lì)磁裝置本身和同步發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行： 具

11、有誤強(qiáng)勵(lì)、過勵(lì)反時(shí)限、欠勵(lì)、PT斷線、V/HZ保護(hù)、失脈沖、均流越限檢測(cè)及保護(hù)、過流、過壓等保護(hù)功能。 * 控制單元采用西門子結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)型單元機(jī)箱、插拔式模塊，獨(dú)特的抗干擾設(shè)計(jì)，抗干擾能力強(qiáng)。整流橋及風(fēng)機(jī)單元都采用模塊化結(jié)構(gòu)，安裝、更換方便。可以不停機(jī)、不減載在線更換控制單元及風(fēng)機(jī)單元。 * 主回路可采用自并勵(lì)、他勵(lì)、三機(jī)勵(lì)磁、帶直流勵(lì)磁機(jī)的間接自勵(lì)及無刷勵(lì)磁系統(tǒng)等各種形式。 * 具有手動(dòng)、自動(dòng)（恒機(jī)端電壓、恒功率因數(shù)、恒無功功率）調(diào)節(jié)勵(lì)磁功能，相互切換無擾動(dòng)。* 雙通道互為備用工作方式： 根據(jù)用戶需要，可以采用單通道工作方式或雙通道互為備用工作方式。雙通道無擾動(dòng)自動(dòng)切換（可選）。 * 故障數(shù)

12、據(jù)錄波及事故記憶功能（可選）： 記憶故障前1秒，故障后19秒的檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括勵(lì)磁電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、定子電流、定子電壓、三相交流電壓、脈沖觸發(fā)角、頻率及時(shí)間等。 按照先進(jìn)先出的原則記錄20組操作信號(hào)、故障信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)發(fā)生的時(shí)間。記錄的數(shù)據(jù)可以用打印機(jī)輸出或向上位機(jī)傳送。 * 強(qiáng)大試驗(yàn)功能，通過控制器上的鍵盤操作，方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)器的各項(xiàng)試驗(yàn)，如開關(guān)量傳動(dòng)試驗(yàn)、過勵(lì)限制、欠勵(lì)限制、階躍響應(yīng)試驗(yàn)，交流勵(lì)磁機(jī)時(shí)間常數(shù)試驗(yàn)等。 * 裝置電源采用雙路供電，一路來自于直流蓄電池電源，另一路來自機(jī)端變或廠用交流電降壓整流。兩路電源經(jīng)二極管并聯(lián)運(yùn)行，互為冗余，提高了裝置的可靠性。1.2、主

13、要技術(shù)指標(biāo)及功能1、調(diào)壓精度：0.5。2、調(diào)壓范圍：5 130。3、調(diào)差范圍：30，級(jí)差1。4、調(diào)節(jié)頻率：不低于300次/秒。5、晶閘管控制角的分辨率：0.0048度/位碼。6、A/D轉(zhuǎn)換：16路輸入，分辨率16位、14位或12位。7、A/D轉(zhuǎn)換速率：200K/S。8、移相范圍：10150度，上下限制可設(shè)定。9、開關(guān)量I/O：24路開關(guān)量輸入，16路開關(guān)量輸出，均采用光電隔離。10、階躍特性：10階躍超調(diào)量D1（第I條線），則判定為低勵(lì)，發(fā)低勵(lì)信號(hào)（面板低勵(lì)指示燈亮，低勵(lì)限制繼電器動(dòng)作）閉鎖減勵(lì)。并自動(dòng)進(jìn)行增磁操作直到低勵(lì)故障消失。 如果bPcQD2（第II條線），則除執(zhí)行上述操作外，延時(shí)1S

14、切手動(dòng)（面板上“手動(dòng)”指示燈亮，切手動(dòng)繼電器動(dòng)作），勵(lì)磁裝置轉(zhuǎn)為手動(dòng)運(yùn)行。限制和保護(hù)線見下圖。2、過勵(lì)限制和保護(hù) 最大勵(lì)磁電流限制采用反時(shí)限特性，模擬轉(zhuǎn)子的發(fā)熱模型I2rt，其允許的過勵(lì)時(shí)間t是隨發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小而變化的。如圖所示曲線，過勵(lì)限制和保護(hù)按照下列原則：（a）轉(zhuǎn)子電流Ifd2.25時(shí)，瞬時(shí)封鎖脈沖退出運(yùn)行；（b）Ifd1.06，Ifd1.0時(shí)計(jì)算反時(shí)限等效時(shí)間：detg=(Ifd2-1)注：detg為轉(zhuǎn)子電流反時(shí)限積分值；（c）1.0If1.3的情況下執(zhí)行限制轉(zhuǎn)子電流操作，把轉(zhuǎn)子電流控制在1.3以下；在If1.15時(shí)，發(fā)過V/HZ信號(hào)（面板V/HZ故障指示燈亮，過V/HZ繼電器動(dòng)

15、作）閉鎖增勵(lì)，自動(dòng)減勵(lì)至過V/HZ故障消除。（b） 當(dāng)V/HZ1.25時(shí)，除執(zhí)行上面的動(dòng)作過程外，延時(shí)1S后切手動(dòng)（面板上“手動(dòng)”指示燈亮，切手動(dòng)繼電器動(dòng)作），勵(lì)磁裝置轉(zhuǎn)為手動(dòng)運(yùn)行。4、誤強(qiáng)勵(lì)保護(hù) 在雙柜均流運(yùn)行時(shí)，如果檢測(cè)到本柜誤強(qiáng)勵(lì)，發(fā)誤強(qiáng)勵(lì)信號(hào)（誤強(qiáng)勵(lì)繼電器動(dòng)作），本柜退出運(yùn)行；如果檢測(cè)到它柜發(fā)生誤強(qiáng)勵(lì)，發(fā)誤強(qiáng)勵(lì)信號(hào)，它柜退出運(yùn)行。5、PT熔絲斷 如果檢測(cè)到儀表PT熔絲斷，發(fā)PT熔絲斷信號(hào)（PT熔絲斷繼電器動(dòng)作），如果是量測(cè)PT熔絲斷，則除發(fā)PT熔絲斷信號(hào)外，切手動(dòng)繼電器動(dòng)作，面板顯示切手動(dòng)故障，勵(lì)磁裝置轉(zhuǎn)手動(dòng)運(yùn)行。6、失脈沖檢測(cè)當(dāng)檢測(cè)到失脈沖故障后，失脈沖繼電器動(dòng)作面板顯示失脈沖相。同

16、時(shí)通道退出運(yùn)行。7、均流越限檢測(cè) 在雙柜均流運(yùn)行時(shí)，如果兩柜電流差超過兩柜電流和的25，發(fā)均流越限信號(hào)（面板均流越限故障指示燈亮，均流越限繼電器動(dòng)作）；如果兩柜電流差超過兩柜電流和的75則退出均流運(yùn)行。8、系統(tǒng)自檢功能 系統(tǒng)自檢功能含存儲(chǔ)器校驗(yàn)、電源檢測(cè)、可控硅故障等，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，發(fā)硬件故障信號(hào)，同時(shí)本通道退出運(yùn)行。對(duì)于雙通道系統(tǒng)，備用通道自投。9、故障錄波 記錄故障前1秒，故障后19秒所有采集到的模擬量數(shù)據(jù)，故障錄波的觸發(fā)量為通道故障退出信號(hào)。10、事件記憶 按照時(shí)間的先后記錄20組事件發(fā)生的時(shí)間，包括：運(yùn)行操作信號(hào)如通道投入、退出；開關(guān)量輸入信號(hào)，如：油開關(guān)的合、分閘；以及其它故障信號(hào)

17、，如硬件故障等。第三章 基本原理3.1、概述同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它是供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源的一套系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)一般由兩部分組成：一部分用于向發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)繞組提供直流電流，以建立直流電場(chǎng)，通常稱作勵(lì)磁功率輸出部分(或稱功率單元)。另一部分用于在正常運(yùn)行或發(fā)生故障時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以滿足安全運(yùn)行的需要，通常稱作勵(lì)磁控制部分(或稱主控單元)。 勵(lì)磁控制是一種控制系統(tǒng)，它控制同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的電勢(shì)，所以它不僅控制發(fā)電機(jī)的端電壓，而且還控制發(fā)電機(jī)的無功功率，功率因數(shù)和電流等參量。由于大型機(jī)組的這些參量直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，因此在某種程度上也可以說，勵(lì)磁裝置也控制著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，

18、特別是系統(tǒng)的穩(wěn)定和勵(lì)磁控制方式密切相關(guān)。 勵(lì)磁控制器由基本控制和輔助控制兩大部分組成。基本控制由測(cè)量比較、綜合放大和移相觸發(fā)三個(gè)主要單元構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和無功功率分配等基本調(diào)節(jié)功能。輔助控制是為了滿足發(fā)電機(jī)不同工況，改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善勵(lì)磁控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能而設(shè)置的單元，包括勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器及勵(lì)磁限制、保護(hù)器等。 測(cè)量比較單元的作用是測(cè)量發(fā)電機(jī)的端電壓，綜合無功調(diào)差信號(hào)后與給定的基準(zhǔn)電壓相比較，得出電壓的偏差信號(hào)，供后級(jí)環(huán)節(jié)使用。測(cè)量比較電路應(yīng)具有足夠高的靈敏度與優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能，即要求測(cè)量精確、反應(yīng)迅速、電路的時(shí)間常數(shù)要小。測(cè)量比較單元的性能如何將直接影響到發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)精度

19、與勵(lì)磁系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。綜合放大單元對(duì)測(cè)量單元輸出的電壓偏差起綜合和放大的作用。為了得到調(diào)節(jié)系統(tǒng)良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，除了由電壓測(cè)量比較單元來的電壓偏差信號(hào)外，有時(shí)還根據(jù)要求綜合來自其他裝置的信號(hào)，如勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器信號(hào)、最大、最小勵(lì)磁限制信號(hào)等。放大的作用是為了消除電壓的靜態(tài)偏差，改善勵(lì)磁系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。綜合放大后的控制信號(hào)輸出到移相觸發(fā)單元。移相觸發(fā)單元包括同步、移相、脈沖形成及放大環(huán)節(jié)。移相觸發(fā)環(huán)節(jié)根據(jù)輸入控制信號(hào)(Uc)的大小，改變輸送到晶閘管的脈沖觸發(fā)角，以控制晶閘管整流電路的輸出，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。為了使觸發(fā)脈沖能可靠地工作，還需采用脈沖放大環(huán)節(jié)。移相觸發(fā)單元和整流橋相當(dāng)于信號(hào)

20、轉(zhuǎn)換、功率放大及控制器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在LF2000勵(lì)磁裝置中,以上幾個(gè)部分大部分由軟件編程來實(shí)現(xiàn)，省略了很多硬件環(huán)節(jié)，提高了整個(gè)裝置的可靠性。3.2、工作原理附錄1、2、3為L(zhǎng)F2000系列全數(shù)碼勵(lì)磁裝置的系統(tǒng)原理圖。勵(lì)磁裝置主控單元的輸入電氣信號(hào)有發(fā)電機(jī)量測(cè)PT電壓，儀表PT電壓及從發(fā)電機(jī)電流互感器來的三相定子電流信號(hào)（9個(gè)交流信號(hào)）。直流信號(hào)有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流及勵(lì)磁裝置輸出電流。各路信號(hào)經(jīng)各自的信號(hào)處理及變換電路（傳感器、變送器）對(duì)信號(hào)濾波、隔離放大，變換成適合于A/D采樣的信號(hào)。送入主控單元A/D變換器，由程序控制依次轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，存放在存儲(chǔ)器中供軟件使用。利用以上采集到的數(shù)據(jù)，通過軟件計(jì)算

21、可以得到發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況、勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)、勵(lì)磁裝置輸出參數(shù)等全部信息，如發(fā)電機(jī)三相電壓平均值、三相電流平均值、有功功率P、無功功率Q、轉(zhuǎn)子電流（勵(lì)磁裝置輸出電流）、功率因數(shù)角、頻率、可控硅控制角等供勵(lì)磁裝置各軟件功能模塊使用。主控室對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)工作方式的選擇、增、減勵(lì)磁操作、油開關(guān)和滅磁開關(guān)等狀態(tài)量作為開關(guān)量輸入信號(hào)以及故障報(bào)警等開關(guān)量輸出信號(hào)，在主控單元內(nèi)經(jīng)過光電隔離。功率輸出部件可選擇為晶閘管三相全控橋整流電路或其它方式。晶閘管根據(jù)發(fā)電機(jī)的容量選擇快速風(fēng)冷方式或水冷方式，晶閘管接有阻容保護(hù)，快速熔絲保護(hù)及過電壓吸收部件，熔絲熔斷有報(bào)警信號(hào)。為了保證其輸出直流電壓連續(xù)可調(diào)及逆變運(yùn)行，要求控制角在

22、10150度之間變化。由脈沖同步電路來保證各晶閘管的依次導(dǎo)通。 在定時(shí)中斷控制程序中，計(jì)算發(fā)電機(jī)電壓與參考電壓之差，并按控制規(guī)則進(jìn)行運(yùn)算后，綜合其他附加控制信號(hào)及附加調(diào)差信號(hào)得到一個(gè)控制量去改變晶閘管的導(dǎo)通角，雙窄脈沖經(jīng)脈沖變壓器隔離去觸發(fā)晶閘管，這就是勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)環(huán)?？刂茀?shù)的正確選擇，附加控制信號(hào)的大小將直接影響勵(lì)磁系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。 勵(lì)磁裝置中的保護(hù)功能模塊如失脈沖檢測(cè)、低勵(lì)磁限制、過勵(lì)限制、V/HZ限制、PT斷線保護(hù)等都是用軟件來實(shí)現(xiàn)的。 勵(lì)磁裝置的安裝地點(diǎn)環(huán)境比較惡劣，電磁干擾相當(dāng)嚴(yán)重，抗干擾能力是十分重要的。全數(shù)碼勵(lì)磁裝置采用獨(dú)特的抗干擾措施，如主控單元核心部件采用雙層

23、屏蔽，每個(gè)輸入、輸出電路均采用光電或電磁隔離電路等措施。 勵(lì)磁裝置的前面設(shè)有操作顯示面板供人機(jī)對(duì)話用。人機(jī)界面采用觸摸屏或中文文本顯示器（用戶自選），全漢化界面，便于運(yùn)行人員的監(jiān)視。另外開關(guān)量輸入的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示、開關(guān)量強(qiáng)制輸出、控制和保護(hù)參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行方式的切換、故障錄波數(shù)據(jù)的提取等功能均可在此人機(jī)對(duì)話窗口上實(shí)現(xiàn)。勵(lì)磁裝置主控單元的工作電源也是獨(dú)立的。輸出電壓有四種：5V、15V供模擬通道使用；24VI供脈沖回路；24VII供繼電器及操作回路用。電源采用兩路供電：一路來自蓄電池直流電源，另一路來自廠用交流電或機(jī)端交流電壓經(jīng)降壓整流成直流電源。兩路直流電源通過二極管并聯(lián)運(yùn)行，任何一路失電，勵(lì)磁裝

24、置仍能正常工作。3.3、單板原理作為同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，其可靠性對(duì)于機(jī)組和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定至關(guān)重要，因此LF2000微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在設(shè)計(jì)時(shí)就將系統(tǒng)可靠性作為第一重要的內(nèi)容，因此搭建一個(gè)穩(wěn)定的硬件測(cè)試平臺(tái)是提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)。 LF2000的核心控制器由以下幾部分組成：* 電源1* 電源2* 計(jì)算機(jī)主板（CPU）* 開關(guān)量輸入輸出板* 脈沖放大板* PT/CT板* 總線底板以上幾塊控制板卡插在一個(gè)專用4U機(jī)箱內(nèi)。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，機(jī)箱采用金屬屏蔽機(jī)箱，所有插件采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)的接插件，從設(shè)計(jì)上保證信號(hào)的流向的唯一性，避免了信號(hào)之間的串?dāng)_，以及強(qiáng)弱電之間的交叉。所有的板卡均采用先進(jìn)的表貼工藝，

25、底板裝在機(jī)箱的前部，在面板上鑲嵌有一個(gè)液晶顯示器，進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視，前面板上還有一些重要的狀態(tài)指示燈。電源系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)的供電電源由兩路冗余，來自勵(lì)磁變壓器或廠用電的交流電源經(jīng)過隔離變壓器隔離后，經(jīng)過整流變?yōu)橹绷?，并?jīng)過二極管和來自廠用蓄電池的直流電并聯(lián)運(yùn)行，共同為機(jī)箱內(nèi)的開關(guān)電源供電，為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，按照不同的功能將系統(tǒng)電源分為3部分1） CPU電源：5V，15V2） 操作電源：24VII，用于開關(guān)量的輸入輸出3） 脈沖電源：24VI，用于脈沖放大和觸發(fā)回路以上電源系統(tǒng)相互獨(dú)立，避免干擾的產(chǎn)生。計(jì)算機(jī)主板（CPU）CPU板是勵(lì)磁控制系統(tǒng)的核心，所有的控制過程都是在

26、該板的指揮下進(jìn)行，它完成數(shù)據(jù)的采集處理，控制規(guī)律的計(jì)算以及脈沖的產(chǎn)生和人機(jī)接口（鍵盤、顯示器、打印機(jī)）的監(jiān)控功能和自檢功能。CPU板的硬件、軟件設(shè)計(jì)的可靠性是整個(gè)控制系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。模擬量處理板該板的主要功能是進(jìn)行電平變換和隔離，由于采用交流采樣，所以電流、電壓回路經(jīng)過高精度小CT和PT隔離后，進(jìn)行濾波和電平轉(zhuǎn)換適配到A/D測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)入主機(jī)板。直流量由轉(zhuǎn)子電流經(jīng)過濾波電平轉(zhuǎn)換后進(jìn)行采樣。同時(shí)將同步信號(hào)整形為方波，供主機(jī)板CPU產(chǎn)生脈沖。開關(guān)量輸入繼電器輸出板本板將16路開關(guān)量輸入信號(hào)經(jīng)過光電隔離后，進(jìn)入測(cè)控CPU板，進(jìn)行狀態(tài)判斷。另外所有的電源檢測(cè)電路也在這塊板上。將16路開關(guān)量輸出

27、信號(hào)經(jīng)過光電隔離后驅(qū)動(dòng)繼電器，進(jìn)行信號(hào)輸出。脈沖放大板本板將主CPU板產(chǎn)生的雙窄脈沖進(jìn)行功率放大輸出，每一路脈沖功率可驅(qū)動(dòng)5組以上并聯(lián)的可控硅橋。同時(shí)本板上有脈沖指示燈，用于顯示脈沖是否正常。PT/CT板 PT/CT板將發(fā)電機(jī)量測(cè)PT、儀表PT、系統(tǒng)PT、同步電壓信號(hào)采用小型化的電壓互感器進(jìn)行隔離后，適配為A/D量程內(nèi)的弱電信號(hào)。將定子電流互感器來的信號(hào)經(jīng)過內(nèi)部電流互感器隔離后，適配為A/D量程內(nèi)的弱電信號(hào)。3.4、勵(lì)磁方式3.4.1、自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng) 對(duì)于新建的大中型汽輪發(fā)電機(jī)組，自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)是一種良好的選擇。因?yàn)檫@種勵(lì)磁方式具有可以降低廠房造價(jià)、減少機(jī)組軸系長(zhǎng)度、簡(jiǎn)化勵(lì)磁系統(tǒng)接線等優(yōu)點(diǎn)

28、。此外自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)為固有高起始響應(yīng)系統(tǒng)，具有快速響應(yīng)的性能。自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的典型接線如附圖3.1所示。3.4.2、三機(jī)靜止勵(lì)磁系統(tǒng) 對(duì)于具有主、副勵(lì)磁機(jī)的他勵(lì)靜止二極管勵(lì)磁系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，如附圖3.2所示。 三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是一種應(yīng)用較廣泛的勵(lì)磁方式。對(duì)早期產(chǎn)品，勵(lì)磁裝置為電磁式結(jié)構(gòu)，慣性時(shí)間常數(shù)較大，其后改用分立組件的模擬式勵(lì)磁裝置，但由于功能模塊數(shù)量過多，給調(diào)試及維護(hù)帶來諸多不便。鑒于這種情況，我公司對(duì)三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并完成了以LF2000系列全數(shù)碼勵(lì)磁裝置為基礎(chǔ)的適用于三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的方案。如果主勵(lì)磁機(jī)采用旋轉(zhuǎn)電樞式，那么主勵(lì)磁機(jī)的電樞繞組和二極管整流橋同發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一起旋轉(zhuǎn)，從而可以去掉發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組和二極管整流橋之間的電刷，這種勵(lì)磁方式即為無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。3.4.3、具有直流勵(lì)磁機(jī)的間接自勵(lì)系統(tǒng) 對(duì)于具有直流勵(lì)磁機(jī)的水、火電