电机励磁范文10篇

电机励磁范文篇1

关键词：分布式发电机励磁监控系统

发电机励磁系统是采集发电机电压和电流的变化及其它输入信号，并根据控制准则控制励磁功率单元输出励磁电流（供给发电机转子线圈）的系统。发电机励磁系统对于维持电力系统的电压水平、提高电力系统稳定运行的能力、改善电力系统及发电机的运行条件等起到重要的作用。微机励磁调节器是励磁系统的核心元件，除了完成控制功能外，还要实现人机交互、远方通信等功能。单微机难以实现所有功能，故采用双微机设计励磁调节器，并通过通信网络构建分布式发电机励磁监控系统。

1硬件结构

系统硬件结构如图1所示，其中，励磁控制微机实现人机交互和励磁电流控制，通信控制微机协调上位监控PC机和励磁控制微机的数据交换。

励磁控制微机采用51单片机的应用模式，由显示、显示召唤、按键、模拟量输入、PID参数设置、看门狗电路、同步信号输入、触发脉冲输出、灭磁接点输入等单元组成。显示单元采用外接6片串入并出移位寄存器芯片74LS164驱动发光数码管，显示内容由召唤显示拨轮开关进行选择，有巡回和召唤两种显示方式。外扩一片并行接口芯片8155，8155的A口与面板上的拨轮开关相连，用于召唤显示；B口与八位地址开关相连，用于设定PID参数；C口用于输出触发脉冲，脉冲经达林顿管放大、脉冲变压器隔离后接到主回路可控硅的触发极。灭磁接点、按键接到单片机的I／O口线，按键主要有增励、减励、运行方式恒电压／恒电流选择等。同步信号经隔离后接到单片机的INT1管脚。模拟量经ADC0809A／D转换芯片接到单片机，采集的主要模拟量有发电机机端电压、励磁电流、发电机送出的无功电流、电压给定值、励磁电流给定值等。

通信控制微机由单片机、通信接口、波特率设置、地址编码、RAM等单元组成。波特率设置、地址编码用地址开关来实现。地址编码用于设置本子站的地址码，共有256个编码。波特率有1200bps、2400bps、4800bps、9600bps等可选。外扩一片6264RAM用于存放通信中间数据。通信接口采用MAX1487实现RS485电平的转换。

上位监控PC机可采用IPC或PC机。操作系统为Windows98。PC机外接台湾研华公司的ADAM4520实现RS232／RS485的转换。

2双微机通信方案的设计

双微机数据交换有松耦合和紧耦合两种方式。松耦合采用数据通信方式进行两机数据交换，紧耦合采用共享数据存储器方式进行两机数据交换。本系统中励磁控制微机与通信控制微机的数据交换方式为松耦合方式，通信协议自定义。在松耦合方式中可用的数据通信方式有串行异步通信、串行外设接口（SPI）、并行数据通信等，如图2所示。

串行数据通信方式为一个字节的8个位（低位在前、高位在后）依次传送，传送速度慢。为了提高数据交换的速度，采用并行数据交换。并行数据交换与串行数据交换的一个区别是通信时双微机要进行握手以保证数据可靠传输。下面以图2（c）中的CPU1向CPU2传送数据为例说明数据传输的过程。P2．0为数据准备好控制线，由CPU1控制；P2．1为数据已接收控制线，由CPU2控制。

CPU1发送数据的过程为：CPU1送数据到数据线前应置P2．0为1，并判断P2．1是否为1，为1则表示CPU2已做好接收数据的准备，CPU1可以送数据到数据线；否则CPU1等待CPU2接收数据。CPU1送数据到数据线后置P2．0为0，这表示CPU1已送数据到数据线。然后判断P2．1是否为0，若为0则表示CPU2已接收到CPU1传送的数据，CPU1可进行下一个数据的传送；否则CPU1等待CPU2接收数据。

CPU2接收数据的过程为：在CPU2接收来自CPU1的数据前置P2．1为1，并判断P2．0是否为0，为0表示CPU1已将数据送到数据线上，CPU2可从数据线上读数；否则CPU2等待CPU1发送数据。CPU2读入数据后置P2．1为0，这表示CPU2已接收到数据。然后判断P2．0是否为1，若为1则CPU2可准备接收下一个数据；否则CPU2等待。程序采用C51语言实现，流程图如图3所示。

3上位机与下位机之间的通信协议

通信控制微机与上位PC机之间的通信采用Modbus协议。Modbus协议是一种应用于电子控制器上的协议，通过该协议，控制器之间以及控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信，已成为一种通用的工业标准。Modbus协议有两种传输模式：ASCII模式和RTU模式，本系统中采用RTU模式，使用RS485总线。通信格式为：数据帧共11位，1个起始位，8个数据位，两个停止位，无奇偶校验位；通信功能码为：03H（召测），16H（设置）；通信时对数据域进行CRC－16校验，校验只针对数据位，不包括起始位、停止位；校验多项式为G（X）＝X16＋X12＋X5＋1；命令行格式为：地址码＋功能码＋数据域＋CRC校验。

上位PC机要监测励磁调节器的信息时发送：地址码＋功能码（03H）＋起始寄存器地址＋寄存器个数＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节。正常情况下，励磁调节器回送：地址码＋功能码（03H）＋数据域字节数＋第1个数据＋第2个数据＋．．．．．．＋第n个数据＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节。出错时，励磁调节器回送：地址码＋功能码（83H）＋错误代码（02H／06H）＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节，其中，错误代码“02H”表示“非法数据位置”，“06H”表示“调节器正忙”。可读取的励磁调节器寄存器内容如表1所示。

表1可读取的寄存器的内容

数据地址内容

00H

01H

02H

03H

04H

05H

06H机端电压（Uc）

变换电阻后的电压（Ut）

励磁电流实际值（ILc)

电压给定值（Ug)

励磁电流给定值（ILg)

可控硅触发角（a)

励磁电流额定值（ILe)

上位PC机要远方控制励磁系统时，需通过设置命令16H来实现，发送：地址码＋功能码（16H）＋起始寄存器地址＋寄存器个数（01H）＋数据（1字节）＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节，设置时一次只能设置一种参数。正常情况下，励磁调节器回送：地址码＋功能码（16H）＋起始寄存器地址＋寄存器个数（01H）＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节。出错时，励磁调节器回送：地址码＋功能码（96H）＋错误代码（02H／03H）＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节，其中，错误代码“02H”表示“非法数据位置”，“03H”表示“非法数据值”。可设置的励磁调节器寄存器内容如表2所示。

表2可设置的寄存器的内容

数据地址内容

00H

01H

02H

03H

04H增励

减励

给定电压

给定电流

恒电压/电流控制

若上位PC机发送除03H和16H外的其它命令，励磁调节器则将收到的功能码逻辑或“80H”作为回送帧的功能码，回送内容为：地址码＋功能码＋错误代码（01H）＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节。

4上位机的软件设计

上位PC机完成人机交互、与励磁调节器内的通信控制微机进行通信等任务。其软件用Delphi6．0设计，其中数据库用Delphi6．0自带的Paradox数据库。人机交互功能主要有：对励磁系统各重要参数（如励磁电流、机端电压、可控硅触发角等）进行实时监测，并可进行图形化显示、报表打印、事件顺序记录、越限报警；向励磁调节器发送增励、减励等各种控制命令；操作人员可进行管理等。软件的另一模块为通信程序。利用Delphi设计串口通信程序一般有三种方法：一是利用Windows的通信API函数；二是利用第三方提供的通信用动态链接库；三是采用Microsoft或其它公司的通信OCX控件。本系统采用Microsoft公司的MSComm通信OCX控件来设计通信软件。MSComm是VB中的OCX控件，使用前要将其添加到Delphi中，添加方法如下：选择菜单“Component”下的子菜单“ImportActiveXControl”，在“ImportActiveX”页内选择“MicrosoftCommControl”，点击“Install”安装。编程时应注意其Input和Output属性的数据类型为OleVariant，这与VB和VC不同。

Modbus通信协议的软件设计主要为CRC－16校验码生成的实现方法。CRC－16校验码生成编写程序有两种方法：一种为计算法；另一种为查表法。上位机采用计算法。下面为CRC－16的计算过程：

（1）设置CRC寄存器，并给其赋初值FFFFHEX。

（2）将全部数据的第一个8bit数据与16位CRC寄存器的低8位进行异或，并把结果存入CRC寄存器。

（3）CRC寄存器整体向右移一位，MSB补零，移出并检查LSB。

（4）如果LSB为0，重复第三步；若LSB为1，CRC寄存器与多项式码相异或。

（5）重复第（3）与第（4）步直到8次移位全部完成。此时一个8bit数据处理完毕。

（6）重复第（2）至第（5）步直到所有数据全部处理完毕。

（7）最终CRC寄存器的内容即为CRC值。

Delphi6．0环境下CRC－16实现的函数如下：

functionCRC16CRC＿DataarrayofByteDATA＿Lenintegerword

var

CRC16LoCRC16Hibyte／／CRC寄存器

SaveLoSaveHibyte／／CRC中间寄存器

GLoGHibyte／／生成多项式

iinteger／／需校验数据的字节数

Flaginteger／／移位的次数（8次）

begin

CRC16Lo＝byte＄ff

CRC16Hi＝byte＄ff／／给CRC寄存器赋初值

＄ffff（HEX）

GLo＝byte＄01

GHi＝byte＄a0／／多项式码＄a001（HEX）

fori＝0toDATA＿Len－1do／／各字节数据

begin

CRC16Lo＝CRC16LoxorCRC＿Datai／／各字节数据

与CRC寄存器进行异或

forFlag＝0to7do

begin

SaveLo＝CRC16Lo

SaveHi＝CRC16Hi

CRC16Hi＝CRC16Hishr1／／高字节右移一位

CRC16Lo＝CRC16Loshr1／／低字节右移一位

ifSaveHiandbyte＄01＝byte＄01then

／／若高字节LSB为1，则低字节MSB置1

CRC16Lo＝CRC16Loorbyte＄80

ifSaveLoandbyte＄01＝byte＄01then

／／若低字节LSB为1，则与多项式码进行异或

begin

CRC16Hi＝CRC16HixorGHi

CRC16Lo＝CRC16LoxorGLo

end

end

end

CRC16＝CRC16Lo256＋CRC16Hi／／CRC低字节在

前，高字节在后

电机励磁范文篇2

关键词：DSPFPGA3／3相双绕组感应发电机

1系统简介

3／3相双绕组感应发电机带有两个绕组：励磁补偿绕组和功率绕组，如图1所示。励磁补偿绕组上接一个电力电子变换装置，用来提供感应发电机需要的无功功率，使功率绕组上输出一个稳定的直流电压。

图1中各参数的含义如下：

isa,isb,isc——补偿绕组中的励磁电流；

usa,usb,usc——补偿绕组相电压；

ipa,ipb,ipc——功率绕组电流；

upa,upb,upc——功率绕组相电压；

udc——二极管整流桥直流侧输出电压；

uc——变流器直流侧电容电压。

电力电子变换装置由功率器件及其驱动电路和控制电路两部分组成。功率器件选用三菱公司的智能功率模块（IPM）PM75CSA120（75A／1200V），驱动电路使用光耦HCPL4502。控制电路由DSP＋FPGA构成。

图2控制电路的接口电路

2EPM7128与TMS320C32同外设之间的接口电路

图2所示为控制电路的接口电路。控制电路使用的DSP是TMS320C32，它是TI公司生产的第三代高性能的CMOS32位数字信号处理器，其凭借强大的指令系统、高速数据处理能力及创新的结构，已经成为理想的工业控制用DSP器件。其主要特点是：单周期指令执行时间为50ns，具有每秒可执行2200万条指令、进行4000万次浮点运算的能力；提供了一个增强的外部存储器配置接口，具备更加灵活的存储器管理与数据处理方式。控制电路使用的FPGA器件为ALTERA公司的EPM7128，它属于高密度、高性能的CMOSEPLD器件，与ALTERA公司的MAXPLUSII开发系统软件配合，可以100％地模仿高密度的集成有各种逻辑函数和多种可编程逻辑的TTL器件。采用类似器件作为DSP的专用集成电路ASIC更为经济灵活，可以进一步降低控制系统的成本。

电压检测使用三相变压器，电流检测使用HL电流传感器。电平转换电路用来将检测到的信号转换为0～5V的电平。A／D转换器选用ADS7862。保护电路使用电压比较器311得到过压／过流故障信号。

DSP完成以下四项工作：数据的采集和处理、控制算法的完成、PWM脉冲值的计算和保护中断的处理。

FPGA完成以下三项工作：管理DSP和各种外部设备的接口；脉冲的输出和死区的产生；保护信号的处理。

图3FPGA与A/D转换器和DSP之间的接口

3使用FPGA实现DSP和ADS7862之间的高速接口

ADS7862是TI公司专为电机和电力系统控制而设计的A／D转换器。它的主要特点是：4个全差分输入接口，可分成两组，两个通道可同时转换；12bits并行输出；每通道的转换速率为500kHz。控制方法为：由A0线的值决定哪两个通道转换；由Convst线上的脉宽大于250ns的低电平脉冲启动转换；由CS和RD线的低电平控制数据的读出，连续两次读信号可以得到两个通道的数据。

系统中使用了两片ADS7862，它们的控制线使用同样的接口，数据线则分别和DSP的高／低16位数据线中的低12位相连接。这样DSP可以同时控制两片A／D转换器：4通道同时转换；每次读操作可以得到两路数据。

如图3所示，将A／D转换器的控制信号映射为DSP的三个外部端口：A0、ADCS（和ADRD使用一个端口）和CONVST。在FPGA中使用逻辑译码器对端口译码。利用AHDL语言编写的译码程序如下：

TABLE

A[23．．12],IS,RW＝＞A0,ADCS,CONVST,PWM1,PWM2,PWM3,PWM,PRO,CLEAR;

H″810″,0,0＝＞0,1,1,1,1,1,1,1,1;

H″811″,0,1＝＞1,0,1,1,1,1,1,1,1;

H″812″,0,0＝＞1,1,0,1,1,1,1,1,1;

H″813″,0,1＝＞1,1,1,0,1,1,1,1,1;

H″814″,0,0＝＞1,1,1,1,0,1,1,1,1;

H″815″,0,0＝＞1,1,1,1,1,0,1,1,1;

H″816″,0,0＝＞1,1,1,1,1,1,0,1,1;

H″817″,0,1＝＞1,1,1,1,1,1,1,0,1;

H″817″,0,0＝＞1,1,1,1,1,1,1,1,0;

ENDTABLE

其中，0表示低电平，1表示高电平。RW＝1表示读，RW＝0表示写。

DSP对这三个端口进行操作就可以控制A／D转换器：写CONVST端口可以启动A／D转换器；读ADCS端口可以从A／D转换器中读到数据；写数据到A0端口可以设置不同的通道。

使用上述方法可以实现DSP和A／D转换器之间的无缝快速连接。

4使用FPGA实现PWM脉冲的产生和死区的注入

FPGA除了管理DSP和外设的接口外，还完成PWM脉冲的产生和死区的注入。将PWM芯片和死区发生器集成在FPGA中，就可以使DSP专注于复杂算法的实现，而将PWM处理交给FPGA系统，使系统运行于准并行处理状态。

5使用FPGA实现系统保护

为了保护发电机和IGBT功率器件，励磁控制系统提供了多种保护功能：变流器直流侧过压保护；变流器交流电流过流保护；变流器过温保护；发电机输出过压保护；IPM错误保护。

图5稳态时励磁绕组电压电流及系统直流电压波形

电机励磁范文篇3

根据励磁方式不同，励磁系统可分为他励和自励交流励磁系统。按整流方式是静止或是旋转、以及交流励磁机是磁场旋转或电枢旋转的不同，又可分为以下4种励磁方式：交流励磁机（旋转磁场式）加静止硅整流器、交流励磁机（旋转磁场式）加静止可控硅、交流励磁机（旋转电枢式）加旋转硅整流器、交流励磁机（旋转电枢式）加旋转可控硅。

2励磁系统的典型形式

2.1他励交流励磁系统

交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL）都与发电机同轴。副励磁机采用自励式，副励磁机输出电压经整流后向其励磁绕组供电。

2.2自励交流励磁系统

自励交流励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励磁机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整流后接至发电机转子。交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电流；自动励磁调节器控制可控硅的触发角，调整其输出电流。

2.3无刷励磁系统

无论是他励还是自励交流励磁系统，都采用静止的励磁机电枢和整流装置，并且没有采用机械式换向器，而是用硅整流元件或可控硅来代替。但是，该系统的不足之处在于需要通过电刷滑环机构将静止的励磁系统与发电机转子回路相连，由于滑环转动时需要摩擦接触，电刷滑环机构是系统最薄弱的环节。随着船舶同步发电机组功率的增加，电枢电流也将大大增加，可能会导致部分电刷滑环机构出现过热和冒火的现象。由于无刷励磁系统没有任何摩擦接触部件，因此可以很好地解决这一问题，从而提高整个系统的可靠性。船舶同步发电机无刷励磁系统由发电机、励磁机、整流器和控制器组成。励磁机采用旋转电枢式，发出的三相交流电经旋转的二极管整流桥模块整流后，直接送入发电机转子回路，作为发电机的励磁电流。由于励磁机电枢、整流器和发电机转子都在同一根轴上旋转，所以它们之间没有电刷和滑环等摩擦接触部件。正因如此，无刷励磁系统的运行更可靠。其不足之处在于：存在同轴励磁机而使发电机的轴向尺寸增加，励磁机具有较大的电磁惯性，动态特性较差，以及转子电流、电压及温度不便直接测量等。

3静止励磁系统

静止励磁系统采用自励系统，取消了励磁机，将励磁变压器接在发电机端口，用发电机自身端电压来进行励磁，故这种励磁方式称为自励。与采用励磁机的励磁方式相比，在自励系统中，励磁变压器、整流器等都是静止元件。如果将按发电机端电压偏差调节和按负载电流大小及相位进行补偿调节两种方式相结合，既能保证静态特性，又能兼顾动态特性，可以获得较好的调节效果。励磁变压器输出的电压分量与励磁变流器输出的电流分量先在交流侧叠加，再经过整流器整流后供给发电机励磁绕组，从而构成交流侧叠加的相复励方式。励磁变压器ZB串联一个电抗器X之后与励磁变流器GLH并联，经硅整流桥GZ整流后，供给发电机的励磁绕组。当发电机负载发生变化时，例如电流增大或功率因数降低，则加到可控硅整流桥上的阳极电压增大，故这种励磁方式具有相复励作用。

4结语

电机励磁范文篇4

双绕组电抗分流式发电机组曾在小型水力发电站应用较多，由于其励磁系统简单，单机运行时能适应农村负荷的变化，维护也比较方便，许多发电机运行了十几年，还维持原运行方式联入网上或多机组并列运行。根据我县多台电抗分流式发电机运行情况，当空载调整好其电抗线圈匝数后，在负荷变化时外特性较差，不能保证电压稳定。目前，因电网覆盖面广，农村小型水电站已进入了并网运行。在并网运行中，稳定性也较差，容易产生振荡，过励或欠励，甚至失磁等现象，难以调整无功功率来适应无功负荷需要。为了解决这一发电机励磁系型式，我们配合有关厂家对励磁系统进行过多方面的改造和研究。如改变副绕组和主绕组的相位关系，改变电抗器的匝数比；在交流侧加装晶闸管分流的励磁调节器；在并列的多台发电机转子绕组之间加装均压线等，效果都不理想，满足不了发电机多机并列或并网运行的稳定性和无功调节的要求。因此，针对这一现状，结合小型水电站的技术能力，设计了一套简单实用的可控硅励磁系统。甩掉了原励磁系统中的电抗器，将发电机的主绕组和副绕组的尾端分别短接，同时改三相桥式不可控整流电路为三相桥式半控整流电路(见图1、图2)，其主要特点是技术和结构简单，仅对其接线端进行接线处理，不占用主绕组的容量，运行稳定可靠，改造费用低。1988年在改造县水电公司沙港电站3台320kw双绕组电抗分流式发电机时，就配置了该套励磁装置。通过几年的运行，实践证明，其使用维护方便，运行稳定可靠，特别是联网运行中，稳定性更佳，无功功率能根据网上要求任意调节，解决了过励或欠励现象；同时，又能保证单机独立运行或多机并列运行的电压稳定。我们认为该可控硅励磁装置结构简单，实用性强，适合小型水电站双绕组电抗分流式发电机的励磁改造，有推广使用的价值。

2工作原理

该励磁装置由三相桥式半控整流电路、自动励磁调节器以及残压起动电路组成。运行时，发电机副绕组产生的三相交流电通过由可控硅（1—3）SCR和整流二极管（1—3）Z组成的三相桥式半控整流电路整流后，供给励磁绕组L1；励磁电流的大小，决定于可控硅的导通角β，而可控硅的导通角β由自动励磁调节器ZLT自动控制。当发电机的端电压高于整定值时，自动励磁调节器产生的触发脉冲信号推迟，使可控硅的导通角β减小，励磁电流减小，发电机端电压降低；当发电机的端电压低于整定值时，自动励磁调节器产生的触发脉冲信号提前，使可控硅的导通角增大，从而导致励磁电流增大，发电机端电压升高。通过运行实测，静态调压范围﹢10%～﹢15%，运行电压稳定值为±2%，瞬时最大电压降小于10%，电压恢复时间小于0.2s。由于机组起动时，主副绕组中产生的剩磁电压比较低（约为额定值的2%～3%），这时，励磁调节器还不能正常工作，可控硅不导通，只有利用由按钮QA、熔断器RD、电压继电器CJ、整流二极管5Z等组成的残压起励电路进行起励操作（按住按钮QA）；当发电机端相电压上升到100V左右，电压继电器CJ启动，其常闭接点断开起励回路，自动进入自动励磁调节器工作状态，避免了可能产生的过电压现象，把机组稳定在正常情况下。

3安装

按照图2提供的励磁系统接线，要改变原励磁系统接线的部位，主要有3处：一是拆除电抗器，将发电机的主绕组和副绕组尾端分别短接；二是原三相桥式整流电路中的3只共阴极整流二极管换为3只可控硅；三是在三相桥式整流电路输出端并接一只正向压降低的硅整流二极管，起续流二极管的作用。

自动励磁调节器和三相桥式半控整流电路改接完成后，可接入发电机的励磁回路中，开机前将调压电位器旋到空载位置，特发电机各项空载指标达到要求，则可进行负荷调试。

电机励磁范文篇5

1未来励磁系统的新特征

(1)励磁控制系统的量测信号数字化，连接和数据传输网络化。常规励磁调节器所需的模拟量和开关量，由数字化的传感器连接终端设备，如光CT，光和电网广域测量等，通过网络传送；加载于设备上的智能控制器和发电电压控制单元，通过高速双向通信网络，相互连接，接受数据指令，实现对发电机励磁系统的控制和监测。

(2)励磁设备智能化。励磁设备的主体功率整流器、灭磁装置和励磁变压器分别设有智能控制器。分散安装在各自的设备中，执行相关的控制、限制保护和监测等功能，由各自的智能控制器分散化的实现；而常规电压调节器对发电机电压和无功调节和控制的功能，由发电电压控制单元实现，该单元可现地就近安装，也可远距离集中装设，进行集中而冗余的控制。

(3)励磁系统将综合应用最新和先进的通信、电力电子、控制、决策支持和电力系统稳定等技术。网络化的系统结构和智能化的控制方式，使励磁系统更加可靠。在任何异常和故障发生初始，就能采取有效的校正措施，保证发电机的励磁控制；更加安全，在外部干扰和电网扰动时，能准确的操作和控制，使影响和损失降到最低；更加经济，励磁系统设备的设计以最低的成本提供所期望的功能为准则，通过对设备实时在线地监测和运行状态评估，使设备能够在更大的负荷下使用，发挥最佳的能力；更加高效，采用效率更高的功率整流电路，低功耗和节能的器件及设备：更加稳定，先进的电力系统稳定控制技术理论和方法，将得到实质性的应用和推广，最大限度的发挥励磁系统对提高电力系统稳定性的作用；更加环保节能。大大减少连接电缆损耗和附加损耗，采用对电网谐波电流注入少。开关涌流扰动小的功率和灭磁电路。

2系统结构

励磁系统的结构和控制方式将发生根本性的变化，作为单台发电机的励磁系统．主要由独立的智能功率单元、智能灭磁单元和励磁变压器构成．其控制和监测由各单元的智能控制模块来实现；机端电压及无功调节将由集中冗余的发电电压控制单元来实现．该单元即可以由多台独立的控制器或服务器来构成，也可以作为一个发电电压控制软件模块在电厂分布式监控系统中实现，通过网络对一台或多台发电机的励磁进行实时控制和监测。如附图所示。这种网络化的结构使励磁系统在不同机组之间，励磁系统与电厂监控系统、电网控制系统紧密的连接在一起。

(1)发电电压控制单元。发电电压控制单元通过网络从数字测量终端获取每台发电机和系统的电压、电流、有功、无功、频率、功角和各种控制监测指令等所需的信息，根据最安全和经济的控制策略，计算出对每台发电机励磁的操作和控制参量．通过网络发送到功率单元和灭磁单元等励磁设备。实现发电机电压和无功的控制和调节。

(2)智能功率单元。功率单元的智能控制器具有高速双向的通信网络接El，通过网络接收发电电压控制单元的操作控制指令，对功率整流电路的输出进行调节．实现对励磁电压的控制和调节：同时对功率单元的设备及其运行状况进行实时监控，并在设备异常或故障情况下，自动采取措施加以纠正控制和报警，迅速隔离和切除故障元件，恢复正常运行，确保设备的高效、可靠和安全运行。

(3)智能灭磁单元。灭磁单元的智能控制器具有高速双向的通信网络接El，通过网络接收发电电压控制单元的操作控制指令，对灭磁电路实现远程控制．同时对灭磁设备元件和灭磁过程进行实时监测和状态分析，在异常或故障发生前，及时提出预警信息和维护检修，确保发电机灭磁的可靠、安全和性能优越。

(4)励磁变压器。励磁变压器同样装设智能控制器。对励磁变压器进行实时监测和保护，通过高速双向的通信网络接口，发送励磁变压器的电压、电流、运行工况、故障预警和状态分析等，及时进行维护检修，保证发电机的安全运行。

3新技术的应用和研究

如果说智能电网将是一次新的产业、技术和管理的革命，那么作为发电端重要的控制系统——励磁控制系统也必将在技术应用、设计规范和技术标准等方面产生巨大的变化，推动励磁技术的新发展。

(1)智能控制系统。74应用高速集成的嵌入式系统芯片和嵌入式操作系统．如ARM、DSP、POWERPC芯片和Linux、VxWORKS、WINCE操作系统等，构成智能控制器的软硬件平台。设计具有光纤、无线等连接的网络通信接口．和符合智能电网的标准网络通信规约；设计对设备实时控制和在线监测的电路接口和功能软件：应用操作系统对各种控制和监测任务进行实时有序管理。

(2)通信网络技术。按统一的技术标准和即插即用技术，建立高速双向的通信网络，使各励磁设备之间能够进行紧密无缝的网络化通信，使励磁系统在不同机组之间，与电厂监控系统之间、与电网控制系统之间实现信息和操作功能的交互。通信规约的使用和软件功能的设计是励磁系统正常运行的保证．励磁设备的连接除网络连接线外，没有其它的硬电缆连接。

(3)控制技术。先进的电力系统稳定控制技术理论和方法，如电力系统电压调节(PSVR)、高压侧电压调节(HSVR)、励磁和调速的综合控制、根据系统状态调整参数的适应式PSS、混成自动电压控制(HAVC)和非线性励磁控制等，将得到实质性的应用和推广，最大限度的发挥励磁系统对提高电力系统稳定性的作用。

电机励磁范文篇6

新乡火电厂#5发电机为三机交流励磁系统，原灭磁系统设计采用的是短弧栅原理的DM2型来分断发电机转子回路进行灭磁。由于该开关在材质、结构上存在的不足，运行中发现了不少问题，给励磁系统的可靠性带来了隐患。为此，我们采用主励磁机磁场回路灭磁方式取代常规的发电机转子回路灭磁开关进行灭磁，对#5机灭磁系统进行了改造，并进性了全面的灭磁性能试验，事实证明该项改造是成功的。这是我们对发电机灭磁理论和灭磁方式长期研究的实践，也是我们为全国同行做出了有益的尝试。

二．灭磁方式的发展历程

在主要采用直流励磁机作为发电机励磁电源的年代，普遍采用发电机转子回路装设大容量直流灭磁开关的灭磁方式。对直流励磁机系统采用这种灭磁开关，有以下原因和作用：

1、直流励磁机残压较高，即使直流励磁机电流减少到零，如果发电机转子回路不断开，发电机机端电压仍可能达到额定值的20左右，这样可能造成发电机电压不能降低到故障点电弧的熄灭电压以下，大大扩大发电机的损坏程度。

2、早期的发电机转子阻尼较弱，运行功率因数较低，在发电机转子回路里装设灭磁开关可以提高灭磁速度，效果较好。

3、早期的发电机一点接地保护不完善，并允许发电机定子一点接地后继续运行。因此，发电机由定子一点接地发展成二点接地的故障的机会就会大大增加，由于定子绕组二点接地故障引起的铁芯烧坏的事故相对较多，因此采用快速灭磁可以限制定子二相对铁芯短路时铁芯的烧坏程度。

4、发电机转子额定电流较小，一般为几百安培，当时直流开关制造上没有困难，运行比较可靠。

六十年代后期，由于硅整流装置的发展，国内外大型汽轮发电机绝大部分采用交流励磁机整流系统或可控硅励磁系统。我国生产的100MW—600MW的发电机目前大部分采用此励磁系统，额定转子电流增大到1500—4000A。对这些发电机，其灭磁方式仍采用直流励磁机系统在发电机转子回路上装设大容量直流灭磁开关的灭磁方式。目前采用的直流灭磁开关多为50年代仿苏产品DM2—2500型开关。该开关在运行中发现不少问题：

1、由于该开关材质硬度不够，制造质量差，机械机构不灵，电气接线不合理，经常发生误跳、拒动。

2、小电流下分断时，由于磁吹力较弱，不能将电弧吹进灭弧栅，有可能将开关烧坏并产生过电压。

3、安装调试与维修复杂。由于安装、调试、维护不当而引起的开关故障时有发生。

4、热容量不能满足大机组的要求（例如200MW发电机额定励磁电流1840A，1.8倍强励时可达3310A，DM2开关额定电流仅有2500A）。

由于存在上述问题，灭磁开关成为发电机安全运行急待解决的关键问题。当今围绕解决灭磁开关存在的问题有以下改进方法：

1、DM2操作机构改进。改进后的灭磁开关减少了拒动与误动的机会，在一定程度上提高了灭磁系统的可靠性，但对小电流灭弧能力及断流容量不足并无改善。

2、灭磁系统操作程序改进。在正常启、停机及外部故障引起的保护动作，只对主励磁场回路灭磁，只有在发电机内部故障主保护动作时，才跳DM2开关。这种方式虽然可以明显减少DM2的操作次数，减少维护工作量，但不能解决DM2存在的问题。

3、采用DM2开关并联熔丝的非线性电阻灭磁。DM2只起开断作用，不起灭磁作用，可以防止开关烧坏，但当DM2开关拒动时，熔丝和非线性电阻等于虚设，发电机不能灭磁。而该开关误动时，发电机照样灭磁，造成事故，而且每灭磁一次，就必须更换一次笨重的熔丝，增加了运行复杂性。

以上改进方案，虽然取得了一定的成效，但由于仍然采用大容量的磁场开关（或其他耗能元件），使回路结构复杂，调试、安装工作量大，且费用较昂贵。其中许多方案仍然保留DM2开关，由于大容量直流开关价格贵、运行维护、调试困难，要求较高，而其运行可靠性不能得到保证，所以隐患依然存在。

三．灭磁方式的研究

1、近代大型同步发电机为了保证并列运行的稳定性，都装有阻尼绕组，其时间常数有2—3秒，和励磁绕组统一数量级，不能忽略。

2、阐明了“同步发电机灭磁是指发电机内整个气隙磁通减少为零的过程该磁通不仅由励磁绕组电流产生，而且由阻尼绕组、电枢绕组的电流产生和维持，纠正了把灭磁等同于励磁电流衰减的概念。

3、发电机快速灭磁是在发电机带负荷运行时，内部发生短路故障时才需要的，此时励磁绕组瞬变时间常数很小，快速灭磁作用不大，而大部分磁场能量转移到阻尼绕组及实体转子，其灭磁过程主要由阻尼绕组决定。

4、发电机带负荷运行时，特别是高功率因数运行，不仅产生纵轴电枢反应磁通，还产生横向磁通，灭磁开关对这部分磁通是无能为力的。

5、发电机定子一点接地保护性能完善，使得发电机定子绕组两点接地烧毁铁芯的事故极少发生。

由以上分析可得出结论，作为实现“快速灭磁”得发电机励磁回路得灭磁开关并不能起到预期得作用，但危害性很大。

经过对国外灭磁方式的研究和借鉴国内同行的经验，我们决定采用主励磁机励磁回路灭磁的“三保险”措施。首先采用逆变灭磁，短时跳开灭磁开关LMK，然后由主励磁机励磁回路并联的二极管和非线型电阻来灭磁的方式来保证灭磁的可靠性。该灭磁方式有以下优点：

1、提高了发电机安全运行的可靠性，避免了灭磁开关拒动、误动、烧坏等事故及其操作过电压带来的危害。

2、减少了开关的维护、修理工作量，减轻了工人的劳动，提高了工作效率，节约了大量维护费。

3、节省大量投资。MD2开关性能容量已经不能满足需要，而开发新的开关需要投入大量的资金、人力、物力，即使开发出新开关也不一定完全满足灭磁需要。

4、减少了与灭磁开关相配套的过电压保护装置，不仅节约了费用，而且避免了由其性能及可靠性引起的事故。

四、改造说明：

图一：改造前一次回路接线图

图二：改造后一次回路接线图

说明：

1、灭磁开关MK短接，将灭磁回路进行简化，取消非线性电阻；

2、主励磁机回路中增加一LMK开关屏，灭磁开关LMK串入1K、2K、3K出口至主励转子绕组回路中，对主励磁机磁场进行灭磁；

3、原MK控制回路改为LMK控制回路；

4、保护出口继电器BHZ动作时启动逆变灭磁及联跳LMK开关；

5、主励磁机励磁回路首先采用由微机自动调节器逆变灭磁，短时跳开LMK开关，由并接在主励磁机转子回路的续流二极管和电阻进行续流。

五、改造效果：

表一：空载灭磁试验数据表

试验方法

参数

数据

UF

（KV）

IL

（A）

UL

（V）

UJL

（V）

定子电压衰减到0.1倍的时间（S）

转子电流衰减到0.1倍的时间（S）

跳MK

试验前

15.75

645

128

102

6.14

0.5

试验后

0.22

1

10

逆变跳

LMK

试验前

15.75

645

127

103

14.8

1.8

试验后

0.402

10

3

2

从上表可以看到，采用逆变并跳LMK开关的试验中，逆变先动，在15ms内将主励磁机励磁回路电流衰减到零，又经过10ms，将LMK跳开。LMK不起断流作用，大大减少了LMK开关的维护工作量，增加了灭磁系统的可靠性。同时灭磁效果令人满意，达到了预期目标，明显改善开关的工作条件。自2001年11月投运以来，#5发电机励磁系统未出现任何异常现象，经过多次停机灭磁的考验，表明这次改造是成功的，达到了简化灭磁系统操作、减少维护工作量、提高灭磁可靠性的目的，受到了省局领导和运行人员的一致好评。

六、改造后的经济效益：

1、对于新建200MW汽轮发电机组，取消灭磁开关及屏体，每台机组可节省设备费、安装调试费等约30万元；

2、对于已经投运地200MW汽轮发电机组，取消灭磁开关，每台机组按3年为一大修周期计算，可节省大小修、临检、异常处理及调试费用20万元；

电机励磁范文篇7

1风电设备型式的演化

齿轮箱存在的主要问题是噪声、磨损、功率损耗、维修、油污等,特别是在高达百米的高塔上作业,频繁地进行维修、更换部件,使厂家不堪承受,目前尚无保证其寿命的成熟技术。然而,为了达到更高的速比,使用多级齿轮箱更适宜。单级齿轮箱的速比选为6,齿轮箱功率损耗与速度成比例,三级齿轮箱损耗功率是额定功率的3%,单级是额定功率的1.5%。从1991年开始,推出无齿轮箱发电机系统,即所谓的直驱式发电机,主要是为了避免齿轮箱故障和减少维护量。为了和电网联接,这种风电设备还需要一个全功率电力电子变流器。然而配套的低转速、高转矩发电机和全功率变流器是相当贵的,因此,那时大多数采用直驱式直流或交流电励磁的发电机,后来推出永磁钢励磁,从而消除了励磁损耗。为了增加功率和降低转速,直驱式发电机变得越来越大和更加昂贵,为此提出了采用一个单级齿轮箱(速比为6或者更高)的装置,这一系统虽然仍有带齿轮箱、直驱式系统昂贵的发电机及全功率变流器等缺点,但与直驱式系统相比,它可以使发电机成本降低,效率提高。这个系统发电机的转矩仍然相当高,转速相当低,拥有一个大的直径和气隙,就有大的励磁电流和高的损耗。然而,变流器的额定容量可以降到30%,从成本和效率方面占有优势。这种单级齿轮箱的使用,使得整机外形尺寸显著缩小。

2风轮机特性

2.1功率P=(1/2)QCr2v3(1)式中:P为功率,MW;Q为空气密度,kg/m3;r为转轮半径,m;v为风速,m/s;C为功率系数,即空气动力效率,%;d为叶尖速比,叶尖周速/风速;a为桨叶节距角。2.2主要参数以P=3MW,额定转速为15r/min,额定风速v=12m/s,平均风速…v=7m/s,转轮直径为90m,最优叶尖速比8,最大空气动力效率(转轮)为48%,空气密度Q=1.225kg/m3为例进行结构布置方案对比。

3结构布置方案对比

研究了五种风力发电机系统,即带三级齿轮箱的异步发电机、直流电励磁的直驱式同步发电机、直驱式永磁发电机、带单级齿轮箱的永磁发电机以及带单级齿轮箱的异步发电机,其主要技术经济指标见表1。3.1带三级齿轮箱的异步发电机极对数选择3,转速为1000r/min,齿轮箱增速比为80,发电机的额定转速为1200r/min,气隙4.2mm,铁心长0.75m。这个系统中齿轮箱的损耗是主要的,大约占总损耗的70%。3.2直驱式直流励磁同步发电机从电磁观点考虑,大气隙尺寸更好,但是机械设计、结构和运输更加困难。5mm的气隙尺寸是折中方案。两极电机,每极每相槽数是2。这个值增加时使发电机更重更贵,这是因为增加了端部绕组和轭部的尺寸。这个值减少时将导致励磁损耗明显增加,特别是在部分负载时。这个系统损耗主要是定、转子中的铜损。使用更多的材料可以降低铜损,但发电机变得更加昂贵。铁耗是小的,低于系统年损耗的5%。使用损耗大的叠片铁心结构几乎不影响性能。3.3直驱式永磁同步发电机气隙本身尺寸选择为5mm,也是折中方案(原因同上)。发电机采用4极,与/直励-同步0方案相比,极数加倍,这是为了减少去磁作用,减少轭部和端部绕组的尺寸。由于使用了永磁铁,并不像/直励-同步0那样会增大励磁损耗。发电机结构成本比电流励磁发电机更小。变流器的损耗是其中最大的损耗。铁耗不能被忽略,在风速达到8m/s时,其损耗比铜耗大,并且发电机系统中超过15%年损耗是铁耗。3.4带单级齿轮箱的永磁发电机尽管带单级齿轮箱的异步发电机的速度比直驱式发电机高出很多,90r/min的额定速度还是有些低,因此发电机还是被造成大直径的环形电机。定子与转子之间的气隙选为3.6mm,以消除最重要的运输问题。在这个系统中,变流器和齿轮箱中的损耗是主要的。额定速度下发电机的铁耗与铜耗处于相同的数量级,这是由于采用84Hz的高频率造成。3.5带单级齿轮箱的异步发电机气隙为3.6mm,额定转速是90r/min(异步发电机本身是75r/min),极对数是40,每极每相槽数是2。在笼型异步发电机中,这将导致大的附加损耗,但是在绕线式转子异步发电机中,这是可以接受的。由于相当大的气隙和高的极对数,励磁电流相当大。为了使励磁电流减小到一个可接受的水平,槽是半闭口的,气隙可取2mm,这就需要有一个高刚度的轴承和支持结构。

电机励磁范文篇8

关键词：IEC-61850通信标准；数字化水电站；数字化励磁系统；具体实施方案

近年来，国家电网已明确提出建设坚强智能电网的发展目标，并大力发展水电、抽水蓄能等清洁能源项目。数字化变电站建设则是其中重要的组成部分。在国内电网大力推广已建设并运行的数字化变电站[1]中，IEC-61850[2]通信标准的应用、完善也得到很大发展，变电站的数字化技术（满足IEC-61850通信标准）已趋于成熟，变电站内各类满足该标准的设备均已投入运行，设备性能安全稳定，相关设备厂家也有了响应特定需求的成熟产品，并具备研究开发新产品的实力，目前已具备建设数字化水电站的基础。

1数字化水电站励磁系统设计概述

相对于数字化变电站，水电站领域则暂未出现完整且成熟的数字化解决方案。参考数字化变电站的设计方案，依据《DL/T1547-2016智能水电厂技术导则》[3-4]，基于“一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850通信标准”的思路，数字化水电站网络结构分为“过程层”、“单元层”、“站控层”，采用过程层网络（GOOSE网、SV网）、站控层网络（MMS网）的3层2网结构层次。数字化水电站的所有电气设备均应满足IEC-61850通信规约。励磁系统[5]是水电站发电机的重要组成部分，它通常由励磁功率单元、励磁调节单元和灭磁单元3部分构成，通过励磁系统中的励磁调节器对励磁功率单元进行控制，达到调节发电机无功功率和电压的效果。励磁调节系统应能够满足系统在正常和事故情况下的调节需要。在数字化水电站中，励磁系统除完成水轮发电机组的开机、停机、增减无功功率、紧急停机等任务外，还应能满足IEC61850数据建模及通信功能，全面支持与站控层网（MMS网）、过程层网（GOOSE网和SV网）两网通信。同时，应能接受监控系统提供无功功率给定值，完成无功功率的闭环控制。为满足实际应用需求，励磁系统在逻辑上被划分为许多个可以独立访问和处理的逻辑设备。励磁系统装置布置在数字化水电站系统结构上的单元层，合并单元[6]、智能终端[7]、辅控单元等装置或智能设备布置在过程层（图1）。数字化电站站控层的上位机满足IEC61850通信标准的要求，通过MMS网将励磁系统的信号上送监控系统上位机。数字化励磁系统应满足可与GOOSE网及SV网交换机相连接，采集过程层的数据。过程层的数字化则要求CT、PT及现地元件输出的数据均为数字化形式，CT、PT与合并单元相连接（电子式互感器[8]通过光缆连接，电磁式互感器通过电缆连接），电流、电压数据数字化后通过光缆与SV网交换机连接，现地元件则要求经电缆连接至智能终端，将开关量或模拟量信号转化为数字信号并经光缆传输至GOOSE网交换机。参考数字化变电站的设计模式，电流、电压模拟量数据的传输方式有组网模式（网采）和点对点模式（直采）两种，基于最大化精简电缆或者光纤数量及利用网络安全、快速、数据共享等的传输优势原则，本文推荐SV网采用组网模式进行采样。

2水电站励磁系统数字化具体实施方案

励磁系统主要分3个部分：励磁调节器、功率单元以及灭磁单元。功率单元主要输入交流电源，通过接受调节器的控制量控制可控硅整流桥工作，最后对发电机转子回路输出励磁电流，同时功率柜还向调节柜反馈其实时运行状态信息。因功率柜大多布置与调节柜相邻，且功率柜与外部数据交换很少，没有进行数字化的必要，功率单元与励磁调节器之间采用直连，通过硬接线方式进行数据交换，通信量包括：可控硅状态监视、快熔监视、功率柜温度、各桥臂电流监视、风机状态、脉冲检测等信息、启停风机等。经过对现阶段国内外主流励磁系统厂家的调研发现，至今为止，电站励磁系统行业中暂无实际投入运行的成熟产品能支持IEC61850GOOSE网和SV网，励磁产品由于励磁灭磁柜及调节器技术发展的限制，暂无可全面支持IEC-61850标准的励磁设备。针对励磁设备现状，为满足数字化整体要求，如何实现励磁系统3个主要部分的数字化功能是整个实施方案的关键及技术重点、难点。本文提出的数字化励磁系统实施方案主要包含励磁调节器的数字化和灭磁单元的数字化2部分。2.1数字化励磁调节器的实现。数字化励磁调节器的功能实现可以通过在调节器装置背板上增加GOOSE插件、SV采样插件的方式来实现GOOSE、SV采样功能；也可以采用支持GOOSE、SV服务的智能控制板方式实现。励磁调节器需接收并处理发电机机端电压、电流，励磁电流等模拟量以及开机、停机、并网等开关量信号，实现励磁系统的自动控制、调节，同时向电站其他系统输出励磁系统的运行状态信息。数字化励磁调节器具体实现IEC61850服务和相关功能有如下几点：（1）电流、电压信号的采集：PT、CT通过合并单元转化为SV格式数据包，上送至SV网上，励磁调节器直接从SV网上采集电压、电流数据。（2）发电机出口断路器GCB及系统侧主变高压侧断路器位置的采集：GCB及主变高压侧位置信号通过智能终端上送至GOOSE网，励磁调节器从GOOSE网上获取GCB和主变高压侧断路器位置信号。（3）与电站监控系统上位机的通信：监控系统上位机通过站控层MMS网直接下发无功功率给定值至励磁系统，励磁系统完成无功功率的闭环控制；励磁系统计算当前的无功功率，将所有的信号通过站控层MMS网上送至监控系统上位机。当上位机故障时，励磁系统将自动切换至机端电压闭环模式，维持住当前的机端电压；同时，励磁系统将所有的信号通过GOOSE网转送机组LCU。（4）与机组LCU的通信：机组LCU对励磁系统的控制信号（开机、停机等）通过GOOSE网发至励磁系统，同时，励磁系统将无功功率及重要的故障信号通过GOOSE网送至机组LCU。（5）与机组同期装置的通信：机组同期装置的调压命令通过GOOSE网发至励磁调节器。为了实现励磁系统的PSS功能，励磁系统应能准确测量发电机的频率（转速）。在测频方式上，为了达到尽可能高的精度，一般都是采用FPGA测频方式。在测频信号的来源选择上，有两种方式，即机端电压测频和同步电压测频。2.2数字化灭磁柜的实现。灭磁及过电压保护柜主要接收调节器投切起励电源命令，灭磁开关的分合闸命令，以及实现灭磁及过电压保护等功能。它需要对外输出发电机运行过程中实时的转子电流和转子电压信号，灭磁开关位置等信息，同时还需要向调节柜反馈灭磁柜的实时运行状态。灭磁柜可以使用合并单元+智能终端的合智一体装置，通过GOOSE网传输灭磁开关位置状态信号和控制灭磁开关分/合闸命令；该装置可以采集转子的励磁电压、励磁电流，经同步和重采样等处理后通过GOOSE网送给发电机保护、发变组故障录波等设备，通过GOOSE网上送转子电流、转子电压信息；该装置通过GOOSE网接收发电机保护或机组LCU的分合灭磁开关命令，对灭磁开关分合闸线圈进行操控；同时灭磁开关的分合闸状态信号经合智一体装置采集后经GOOSE网上送给监控系统和保护系统。励磁系统灭磁柜和调节柜一般就近统一布置。灭磁柜通过电缆与励磁调节器相连，灭磁柜的状态、故障信号由励磁调节器统一收集后经站控层MMS网上送计算机监控上位机系统。2.3传统励磁与数字化励磁采集方式区别数字化与传统水电站励磁系统模拟量信号采集方式对比见表1。由表1所述可知：在数字化电站中，一次设备和励磁系统设备之间直接通过光纤连接，代替了传统水电站中大量采用的电力电缆，数字化水电站各系统间采用通信方式传输信息，通信系统在传输有效信息的同时传输信息校验码和通道自检信息，一方面杜绝误传信号，另一方面在通信系统故障时可及时告警。在数字化电站中，可以采用微机处理和光纤数字通信优化电站层和间隔层的功能配置，控制和运行支持系统通过局域网彼此互相连接，共享数据信息，简化单个系统的结构，同时保持各个系统的相对性。

3结论

通过对水电站中励磁系统的功能和IEC61850通信标准相关要求的比较分析，可以看出：目前励磁系统已具备与站控层之间的IEC61850中MMS网通信能力，并且已经在已投运的电站中得到实践检验，过程层GOOSE/SV网的通信功能已经具备，但还未实际应用，具备完全功能的数字化励磁装置其性能和应用效果还有待在今后的实际工程应用中予以检验。具备数字化功能的励磁系统产品，首先应能保证甚至提高励磁各方面性能，同时实现满足IEC-61850通信标准的网络化信息交互需求。在数字化励磁系统设计中，可以大大减少二次电缆的用量，减小电站运营维护工作难度，简化二次回路，增强电气回路抗干扰性能，为实现数字化水电站“信息化、自动化、互动化”特征，实现数字化水电站“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的整体建设奠定了基础。

参考文献：

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[2]桂勇华.基于IEC61850标准的数字化水电站综合自动化系统结构[C]//中国水力发电工程学会信息化专委会、中国水力发电工程学会水电控制设备专委会2013年学术交流会论文集，2013：55-61.

[3]倪维东，葛来龙，朱桂权.浅谈数字化水电站及其实现方案[J].装备制造技术，2010（11）：92-93.

[4]DL/T1547-2016智能水电厂技术导则[S].

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[7]Q/GDW428-2010智能变电站智能终端技术规范[Z].

电机励磁范文篇9

关键词：轴流式血泵磁场双向电流功率放大器

在人工心脏研究过程中，血泵驱动能源的提供方式是人工心脏研究的关键问题之一[1][2]。目前的外磁驱动方式采用体外旋转磁场作为驱动能源，并通过体外旋转永磁体的旋转来带动体内永磁体的转动，从而实现非接触式磁场驱动。相比常规的能量传递方式，非接触式磁场驱动技术没有任何经皮导线，因而可避免内外贯通，从而大大降低了感染机会，提高了病人的生活质量。本文对这种驱动方式中的外磁驱动电路进行了设计研究。

1血泵工作原理及交变磁场的产生

1.1磁场驱动轴流式血泵工作原理

植入式血泵的驱动一般都采用外磁场驱动，主要原理是：利用体外的旋转磁场来驱动血泵内永磁体（血泵叶轮部分）的转动，从而达到无接触驱动。

外磁场驱动轴流式血泵系统吸取并融合了机械心脏瓣膜和“轴流式”血泵的结构特点，确定了动脉腔内的“叶轮-永磁转子体”结构设计及植入方法，从而大大简化了植入部分的结构。血泵系统腔内部分的工作原理采用了与轴流泵叶轮相同的机制，而驱动力的产生则通过体外可控交变磁场穿透人体和主动脉壁来驱动动脉腔内的“叶轮-永磁转子体”，以实现非接触式动力传递，从而避免了密封，渗漏以有人体排异性等一系列传统泵结构难以克服的工程和医学上的困难。该方案将产生交变驱动磁场的“定子”置于体外，故应通过传感器采集相应的人体自身信号和周围环境信号，并在驱动控制装置的控制下，通过适当的交变磁场向体内传递给涡轮的叶轮。在驱动力的持续带动下，血泵可不断将血液由左心室腔提升到主动脉腔，以达到心脏辅助的目的。其工作原理示意图如图1所示。

1.2交变磁场的产生方法

交变磁场的产生采用励磁线圈驱动法，它利用电机的工作原理将径向充磁的永磁转子作为电机的转子，在永磁体外按90o方向缠绕两组线圈，通过可变频脉冲电路分时驱动不同的线圈组，以达到驱动永磁转子转动的目的。其系统工作原理示意图如图.

2驱动电路设计

2.1驱动电路结构原理

血泵驱动电路包括占空比为50%的方波形成电路、双向励磁电流驱动电路以及双向励磁电流功放输出电路等，其电路结构如图3所示。

2.2方波形成电路[3]

方波形成电路由555振荡器构成。图4是由555构成多谐振荡器来产生方波脉冲的电路图。图中当R1=R2，C=10μF时，其占空比为50%。

2.3双向励磁电流电路

该血泵驱动电路采用单电源供电方式，从而避免了实际应用中采用多电源所带来的方便，并大大简化了驱动电路的设计。占空比为50%的方波经过4013触发器分频可实现两组线圈作用时间的均匀分配，双向励磁电流驱动电路是血泵驱动系统的关键部分，它将一路方波电压变成具有差分功能的控制电压，这两路控制电压就是产生双向励磁电流的驱动电压。图5给出了双向励磁电流驱动部分的电路原理图以及电路中各点的电压波形。

通过图5中电阻和电容组成的延时积分电路可防止b、c点输出电压波形中出现毛刺。将b、c两点的电压波形同时加到两个具有倒相功能的电流功放中进行V/I变换，就可以在绕阻线圈中得到图2所示的双向励磁电流。

2.4功率放大电路[4]

功率放大器电路原理图如图6所示。该放大器由LF347和OPA552及一些电阻组成。其中LF347与R1、R2、R3、R4、R5构成差动输入减法运算放大器，放大倍数K1=R2/R1Uo=-2（U1-U2）。OPA552与R6、R7、R8、RW1构成了功率放大电路，其放大倍数K2可调，K2=（R7+RW1）/R6。该功率放大电路的总放大倍数为K=K1K2，放大器输出电压为：

Uout=K(U1-U2)

其中：K为增益，Uout是加在电动机两端的电枢电压。实际上，当U。为正值时，电机正转，当U。为负值时，电机反转。LF347和OPA552分别由±12V和±24V电源供电。

3实验

为检验交变磁场产生方法和驱动电路的可行性，笔者制作了驱动磁场发生装置，并对其进行了实验测试。其实验系统框图如图7所示。其中，转子由高强度磁能极稀土永磁材料制成，它有一对磁极，磁场方向为径向，直径25mm,高度45mm，支架采用非导磁材料做成，电源为直流30V可调。

当系统为电机提供的输出电压为12V，电流为500mA时，电机开始转动。此时用光电测速仪测得的电机转速可达1000转/分。通过调节可调电阻可对电机转速进行调节。经过2小时的运转，驱动电路未发生发热、烧损现象。

4结论

电机励磁范文篇10

1电子电力技术的发展

电力电子技术产于20世纪的美国通用电气公司的晶闸管，在此之后电子电力技术被广泛应用在不同的社会领域之中，自此开启了电子电力新纪元。电子电力技术的诞生促进了电力系统的稳定运行，第一代的电子电力技术的典型器件就是晶闸管，由于晶闸管有着较好的电气性能以及控制性能，在之后的一段时间内迅速的取代了对人们有害的水银整流器。在上个世纪七十年代下电子电力技术得到进一步发展，门极可关断晶闸管此类的全控型电子电力器件得到了迅速的发展，这些全控型的电子电力器件被广泛应用在开关频率较高的场所，在上世纪八十年代中，以绝缘栅极双极型晶体管为代表复合型电子电力器件横空出世，该电子电力器件有着开关速度快、驱动功率小、载流能力大的特征，已成为当下电子电力技术中的主要应用器件。目前，我国的电子电力技术已经进入硬件结构标准化、器件高频化以及产品智能化的电子电力技术的新时代。随着我国计算机技术水平的提升，新元器件的研发也已经进入全新的时代，电子电力器件的大功率研发以及应用，仍旧是我国电子电力器件研发的重中之重。此外对于电子电力技术的节能环保也是电子电力系统发展的未来主要发展方向，在人们对于电力系统的需求在不断增加，因此不仅需要提升电机系统的性能还要提升电机系统的节能应用，因此电子电力技术就是需要实现电力系统的变频调速。

2电子电力技术在电力系统中的具体应用

2.1电子电力技术在电力系统发电环节中的应用。2.1.1静止励磁控制技术的应用。发电机组设备中的励磁控制系统是发电机组中的重要组成部分，其重要作用就是为了调节发电机组设备中的励磁。各大电力系统找那个应用电子电力技术是为了减少电力系统在应用过程中的设备损耗程度，提升电力系统的工作效率。静止励磁控制技术来源于晶闸管中的电子电力技术中的整流技术，该技术有着技术成熟、价格低廉的技术优势，由于省去了励磁机中的惯性焊接，进而提升了静止励磁控制技术的调节速度，为发电机组设备的运行提供了稳定以及快速运用的氛围。2.1.2变速恒频励磁控制技术的应用。在水力发电机以及风力发电机中应用变速恒频励磁控制技术能够有效控制发电机的输出频率，进而实现在水力发电机和风力发电机的最大功率效用。影响水力发电机发电功率的主要因素就是水流量以及水头的压力，而水力发电机组的最佳转速是能够随着水头的变化幅度进行变化。发风力发电机的发电的最大有效功率这是需要风力发电机的有效功率与风速成三次方程正比，该中情况下通过应用变速恒频励磁控制技术能够保证水力发电机以及风力发电机的输出率频率恒定，继而保证发电机发电的最大功率。2.1.3变频调速控制技术的应用。风机水泵在没有应用变频调速控制技术前，虽然风机水泵的运行效率不高，但风机水泵的耗电量极高，因此需要对风机水泵进行环保节能，通过应用低高压变频器中的变频调速控制技术来调整风机水泵的运转速度和运行效率，继而实现风机水泵的节能环保。2.2电子电力技术在电力系统输电环节中的应用。直流输电技术有着输电容量大，输电过程中稳定性高，同时还具备能够灵活调节输电距离的优势，尤其是在远距离的输电过程中，高压直流输电技术能够在同等环境下，降低电能在输电过程中的电能损耗，提升原理输电的效率。在电子电力技术不断发展的背景下，直流输电技术也得到了发展和完善，继而延伸了轻型直流输电技术，该输电技术能够确保将直流电输送到无交流电源负荷出，在轻型输电环节中通过应用脉宽调制技术能够实现轻型输电环节的无源逆变。在高压直流环节中应用电子电力技术，就是将直流输电线路的两端接上晶闸管、逆变器以及控制器件来组件成一个基本的电路单元，该电路控制单元不仅拥有成本低廉的价格优势，同时还能保证电力系统输电过程中电力系统运行的稳定性。在同等条件下，应用该技术的电力系统在电力输送过程中，电能的损耗会更少，电流输送过程中的稳定性高，直流电流输送环节中的整体电压有所降低。2.3电子电力技术在电力系统节能环节中的应用。目前为止，全球范围内的所有国家都面临着能源紧张的困境，因此对于能源的节约和开发有着极为重要的意义。通过应用先进的电子电力系统能够有效实现电力系统的节能环保，这对于社会的可持续发展有着现实意义。电力电子技术应用到企业生产经营之中，能够减少企业的经营成本以及生产称不能，通过降低企业的用电费用支出，来提升企业的经济效益。在电力系统中应用电子电力技术也同样减少家庭用电的费用支出，为社区居民的生活提供良好的用电环境。

电子电力技术的节能应用就是通过提升电气装置运行过程中的运行功率，通过消耗有功功率和无功功率来提升电气装置运行过程中的电能职能，减少电力系统运行过程中无功率损耗量，提升电力系统的质量。若电力系统中的无功功率不能达到平衡会提升电机的额定容量导致电机运行中的有功功率以及电能的损耗，只能通过提升电力系统设备容量，但提升设备容量不能提升其经济效益，因此在电力系统中应用电子电力技术有着现实的意义。

3结语

总而言之，在电力系统中广泛应用电子电力技术，能够更好的为人们服务，为社会的可持续发展提供动力。

参考文献

[1]吴克河,王继业,李为,朱亚运.面向能源互联网的新一代电力系统运行模式研究[J].中国电机工程学报,2019,39(04):966-979.