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柴油发电机组励磁控制系统和方法

发布者:辛普电力    发布时间:2019-07-22 10:31

 一、励磁系统

激励系统可以定义为向发电机的转子绕组提供励磁电流的系统。精心设计的励磁系统提供可靠的操作,稳定性和快速瞬态响应。

四种常见的激发方法包括:

1、分流或自我激动

2、励磁增压系统(EBS)

3、永磁发电机(PMG)

4、辅助绕组(AUX)。

每种方法都有其独特的优势。所有方法都使用自动电压调节器(AVR)为励磁机定子提供直流输出。励磁机转子AC输出被整流为主发电机转子的DC输入。更高级的系统使用AVR的附加输入。本文将探讨每种方法的结构,功能和应用,并包括每种方法的图表和插图。


二、自动电压调节器(AVR)

AVR的结构随使用的激励而变化。全部在旋转时接收来自发电机定子的输入。具有接收第二输入以减少或消除由负载反馈信号引起的内部谐波的能力的AVR用于非线性负载应用。常用的两种类型是:

1、硅控整流器(SCR) - 检测定子的功率水平,并确定其激励电压的触发。与非线性负载一起使用时可能会导致故障。

2、场效应晶体管(FET) - 感应来自定子的功率电平,并转换为激励器的脉冲宽度调制(PWM)信号。这种AVR可用于激发方法。非线性负载不会导致反馈导致激励故障。

三、分流或自激 

分流方法具有简单且成本有效的设计,可为AVR提供输入功率。该方法不需要额外的组件或布线。出现问题时,可以通过更少的组件和布线来简化故障排除。

当发电机旋转时,定子向AVR提供输入电压。此外,AVR还具有监控定子输出的传感器。 AVR为激励器供电,并整流为直流电流。电流被感应到定子上以用于负载输出。

该系统的最大缺点是AVR受到发电机负载供电的影响。当负载增加时,电压开始下降,AVR必须向激励器提供更多电流以支持需求。这将AVR推向了极限。如果AVR超出其极限,则激励场会崩溃。输出电压降低到很小。如果AVR的电源发生短路,发电机将没有激励源。这导致发电机功率输出的损失。

具有分流或自激方法的发电机可用于线性负载(恒定负载)。对于采用这种激励方法的发电机,不建议使用具有非线性负载(变化负载)的应用。与非线性负载相关的谐波会导致励磁场故障。

分流或自激

四、 励磁增压系统(EBS)

EBS系统由向AVR提供输入和从AVR接收输出的相同基本组件组成。该系统中的其他组件包括:

1、励磁增压控制(EBC)模块;

2、励磁增压发电机(EBG);

EBG安装在交流发电机的驱动端。物理外观与永磁体相同。当发电机轴旋转时,EBG为控制器供电。EBC控制模块与AVR和激励器并联连接。EBC从AVR接收信号。当需要时,控制器向激励器提供不同水平的激励电流,其电平取决于系统的需要。励磁系统的额外供电支持负载要求。这允许发电机启动并恢复激励电压。 该激励系统不建议用于连续功率应用。它适用于紧急或备用电源应用。当发电机启动时,EBS系统脱离,直到达到运行速度。EBG仍在发电,但控制器没有发电。 系统允许动态响应,更便宜并且满足提供300%短路电流的要求。与分流或自激方法相比,非线性负载(例如电机启动)得到改善 。

励磁增压系统(EBS)

五、永磁发电机(PMG)

配备永磁体的发电机是最着名的单独激励方法之一。永磁体安装在发电机轴的从动端上。当发电机轴旋转时,PMG为AVR提供隔离电源。AVR在提供非线性负载时利用额外的功率,例如; 启动电机。 当发电机轴转动时,会产生干净,隔离,不间断的3相波形。 

使用配备PMG激励方法的发电机的一些好处是:

1、激励场不会崩溃,导致持续的短路故障清除;

2、改变负载不会影响激励场;

3、初始启动时产生电压,并且不依赖于现场的剩余磁力;

4、在电机启动期间,由于缺少AVR电源,激励场不会崩溃。

PMG系统为发电机端增加了重量和尺寸。对于使用启动和关闭的电机以及其他非线性负载的应用,它是最常用的激励方法。

永磁发电机(PMG)


六、辅助绕组(AUX)

辅助绕组方法已经使用多年。其用途范围从船舶到工业应用,在大型装置中更实用。该方法具有单独的激励场,但是它不使用附接到发电机的轴的从动端的部件。这些方法使用轴旋转和永磁体或发电机来提供额外的激励。附加的单相绕组安装在定子中。当发电机轴旋转时,定子主绕组向AVR提供电压,如上述所有方法中那样。附加的单相绕组为AVR提供电压。这产生了在提供非线性负载时所需的额外激励电压。 对于线性负载应用,可以使用分流,EBS,PMG和AUX激励方法。分流激励是最经济有效的方法。对于非线性负载应用,可以使用EBS,PMG和AUX激励方法。PMG激发是最常见和广泛使用的。

辅助绕组(AUX)


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