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2012注冊電氣工程師考試：電氣設(shè)備百科匯總

勵磁電流

在同步發(fā)電機的控制系統(tǒng)中，勵磁調(diào)節(jié)器是其中的重要組成部分。當(dāng)發(fā)電機單機運行時，勵磁調(diào)節(jié)器通過調(diào)整發(fā)電機的勵磁電流來調(diào)整發(fā)電機的端電壓，當(dāng)電力系統(tǒng)中有多臺發(fā)電機并聯(lián)運行時，勵磁調(diào)節(jié)器通過調(diào)整勵磁電流來合理分配并聯(lián)運行發(fā)電機組間的無功功率，從而提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性。因此，國內(nèi)外相關(guān)專業(yè)人士一直致力于勵磁調(diào)節(jié)器的研究。勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展也由機械式到電磁式，再發(fā)展到今天的數(shù)字式。目前，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的主導(dǎo)產(chǎn)品是以微型計算機為核心構(gòu)成的，但其造價高，需要較高技術(shù)支持，在一些小型機組上推廣有一定難度。由此，出現(xiàn)了以MCS-51單片機為核心的勵磁調(diào)節(jié)器[1][2]。MCS-51單片機內(nèi)部資源較少使得外圍電路復(fù)雜，從而影響了整個勵磁控制系統(tǒng)的精確性、快速性和穩(wěn)定性。文提出了一種基于PIC16F877的同步發(fā)電機自并勵微機勵磁調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法。

PIC16F877是美國Microchip公司生產(chǎn)的PIC16F87X系列芯片中功能最為齊全的微控制器。它可以實現(xiàn)在線調(diào)試和在線程，內(nèi)部帶有8路10位A/ D 轉(zhuǎn)換器 ，8KХ14位FLASH程序存儲器,368Х8位RAM,256Х8位的EEPROM,14個中斷源和3個定時/ 計數(shù)器,片內(nèi)集成多達15個外圍設(shè)備模塊，因此外圍電路大大簡化，成降低。

2 自并勵微機勵磁調(diào)節(jié)器基工作原理

圖1為自并勵勵磁系統(tǒng)的原理接線圖。發(fā)電機勵磁功率取自發(fā)電機端，經(jīng)過勵磁變壓器LB降壓，可控硅整流器KZL整流后給發(fā)電機勵磁。自動勵磁調(diào)節(jié)器根據(jù)裝在發(fā)電機出口的電壓互感器TV和電流互感器TA采集的電壓、電流信號以及其它輸入信號，按事先確定的調(diào)節(jié)準則控制觸發(fā)三相全控整流橋可控硅的移相脈沖，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，使得在單機運行時實現(xiàn)自動穩(wěn)壓，在并網(wǎng)時實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)無功功率，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

發(fā)電機的線電壓UAC和相電流IB分別經(jīng)電壓互感器和電流互感器變送后，經(jīng)鑒相電路產(chǎn)生電壓周期的方波脈沖和電壓電流相位差的方波脈沖信號送PIC16F877微控制器，用PIC的計數(shù)器測量這兩脈沖的寬度，便可得到相位差計數(shù)值，即電網(wǎng)的功率因素角[1]。然后通過查表得出相應(yīng)的功率因素，進一步求出有功功率和無功功率。

控制單元選用一片PIC16F877單片機，因PIC16F877單片機內(nèi)部有A/D轉(zhuǎn)換功能，從而不用外部A/D模塊，這樣減少了外部器件，降低了成，增強了抗干擾能力。PIC單片機根據(jù)從輸入通道采集的發(fā)電機運行狀態(tài)變量的實時數(shù)據(jù)，進行控制計算和邏判斷，求得控制量。在可控硅整流電路中，要求控制電路按照交流電源的相位向可控硅控制極輸出一系列的脈沖，才能實現(xiàn)可控硅順利導(dǎo)通和自然換相。“同步和數(shù)字觸發(fā)控制電路”的作用就是將計算機CPU計算出來的、用數(shù)字量表示的可控硅控制角轉(zhuǎn)換為觸發(fā)脈沖。由功率放大電路將觸發(fā)脈沖放大后去觸發(fā)可控硅，從而控制勵磁電流。

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