电力系统自动装置 实验指导书 田建设编写 华北电力大学 2007.09
电力系统自动装置 实 验 指 导 书 田建设 编写 华 北 电 力 大 学 2007.09
电力系统自动装置实验指导书·目录 目录 实验一励磁调节器实验 ,-1 1.概述 -1 1.1实验目的 12实验要求. 1.3实验设备与仪器仪表 14关于实验内容 2.励磁调节器开环实验 图1-2AVR-2原理电路图 21测量比较单元实验 2.1.1整流和低通滤波器电路实验 3 2.1.2正序滤过器实验 3 2.13测量比较单元整组实验 2.2综合放大单元实验 2.3适应单元实验. 2.3.1适应单元实验1. 4 2.3.2适应单元实验2 .5 2.41移相电路实验 2.42移相触发与可控整流电路联合实 2.5整组装置静态工作点测试与调整实验 2.6整组装置静态工作特性测试实验 2.6.1励磁调节器静态工作特性实验 -8 2.62励磁调节器电压给定特性实验 .9 3.发电机励磁控制闭环实验 9、 3.1发电机空载调压实验 10- 32发电机带线自动调压实验 10 33发电机励磁控制系统其他实验 -11 实验二自动准同期装置及自动并列实验 1.概述 12 1.1实验目的 12 12实验要求 -12 13实验设备与仪器仪表 12 1.4关于实验内容 -13- 2.自动准同期装置实验 -13-
电力系统自动装置实验指导书·目录 i 目录 实验一 励磁调节器实验..............................................................................................................................- 1 - 1．概述....................................................................................................................................................- 1 - 1.1 实验目的....................................................................................................................................- 1 - 1.2 实验要求....................................................................................................................................- 1 - 1.3 实验设备与仪器仪表................................................................................................................- 1 - 1.4 关于实验内容............................................................................................................................- 1 - 2. 励磁调节器开环实验.........................................................................................................................- 1 - 图 1-2 AVR-2 原理电路图...........................................................................................................- 2 - 2.1 测量比较单元实验...................................................................................................................- 3 - 2.1.1 整流和低通滤波器电路实验.........................................................................................- 3 - 2.1.2 正序滤过器实验.............................................................................................................- 3 - 2.1.3 测量比较单元整组实验.................................................................................................- 3 - 2.2 综合放大单元实验...................................................................................................................- 4 - 2.3 适应单元实验...........................................................................................................................- 4 - 2.3.1 适应单元实验 1..............................................................................................................- 4 - 2.3.2 适应单元实验 2..............................................................................................................- 5 - 2.4.1 移相电路实验.................................................................................................................- 6 - 2.4.2 移相触发与可控整流电路联合实验.............................................................................- 6 - 2.5 整组装置静态工作点测试与调整实验...................................................................................- 6 - 2.6 整组装置静态工作特性测试实验...........................................................................................- 8 - 2.6.1 励磁调节器静态工作特性实验.....................................................................................- 8 - 2.6.2 励磁调节器电压给定特性实验.....................................................................................- 9 - 3．发电机励磁控制闭环实验................................................................................................................- 9 - 3.1 发电机空载调压实验.............................................................................................................- 10 - 3.2 发电机带载自动调压实验.....................................................................................................- 10 - 3.3 发电机励磁控制系统其他实验.............................................................................................- 11 - 实验二 自动准同期装置及自动并列实验................................................................................................- 12 - 1．概述..................................................................................................................................................- 12 - 1.1 实验目的..................................................................................................................................- 12 - 1.2 实验要求..................................................................................................................................- 12 - 1.3 实验设备与仪器仪表..............................................................................................................- 12 - 1.4 关于实验内容..........................................................................................................................- 13 - 2．自动准同期装置实验......................................................................................................................- 13 -
电力系统自动装置实验指导书·目录 2.1利用滑差电压观察准同期条件实验 13- 图2-3ZZQ-5G原理电路图 小… -14 2.2合闸控制单元实验. -15 221观察电路波形实验 -15 2.2.2定值测试与调整实验， -16 2.2.3合闸控制单元整组实验 -17 2.3均频控制单元实验 18 231观察电路波形实验 .18 2.3.2均频脉冲整定范围测试实验 -18 2.3.3滑差过小自动增速功能实验 .19 2.3.4均频控制单元整组传动实验 -19 2.4均压控制单元实验 -19 2.4.1电压差测量电路调整与测试实验 19 2.4.2电压差判别电路调整与测试实验 -20 2.4.3均压脉冲发生器测试实验 -20- 2.5自动准同期装置整组实验 -21 3.发电机自动准同期并列实验 22 3.1基于发电机同期仿真测试仪的自动准同期并列实验， -22. 3.1.1实验接线 -22- 3.1.2装置投运 .22 3.12假”并列实验 23 3.13自动准同期并列实验 -23 3.2基于动模发电机组的自动准同期并列实验 24. 3.2.1实验接线 -24 3.2.2自动准同期并列实验的操作步骤 -24 3,2.3结束自动准同期并列实验的操作步玀 -24
电力系统自动装置实验指导书·目录 ii 2.1 利用滑差电压观察准同期条件实验......................................................................................- 13 - 图 2-3 ZZQ－5G 原理电路图....................................................................................................- 14 - 2.2 合闸控制单元实验..........................................................................................................................- 15 - 2.2.1 观察电路波形实验.......................................................................................................- 15 - 2.2.2 定值测试与调整实验...................................................................................................- 16 - 2.2.3 合闸控制单元整组实验...............................................................................................- 17 - 2.3 均频控制单元实验.................................................................................................................- 18 - 2.3.1 观察电路波形实验.......................................................................................................- 18 - 2.3.2 均频脉冲整定范围测试实验.......................................................................................- 18 - 2.3.3 滑差过小自动增速功能实验.......................................................................................- 19 - 2.3.4 均频控制单元整组传动实验.......................................................................................- 19 - 2.4 均压控制单元实验.................................................................................................................- 19 - 2.4.1 电压差测量电路调整与测试实验...............................................................................- 19 - 2.4.2 电压差判别电路调整与测试实验...............................................................................- 20 - 2.4.3 均压脉冲发生器测试实验...........................................................................................- 20 - 2.5 自动准同期装置整组实验.....................................................................................................- 21 - 3．发电机自动准同期并列实验..........................................................................................................- 22 - 3.1 基于发电机同期仿真测试仪的自动准同期并列实验 ..........................................................- 22 - 3.1.1 实验接线.......................................................................................................................- 22 - 3.1.2 装置投运.......................................................................................................................- 22 - 3.1.2“假”并列实验 ................................................................................................................- 23 - 3.1.3 自动准同期并列实验...................................................................................................- 23 - 3.2 基于动模发电机组的自动准同期并列实验 ..........................................................................- 24 - 3.2.1 实验接线.......................................................................................................................- 24 - 3.2.2 自动准同期并列实验的操作步骤...............................................................................- 24 - 3.2.3 结束自动准同期并列实验的操作步骤 .......................................................................- 24 -
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 实验一励磁调节器实验 1.概述 同步发电机的励磁控制是发电机运行控制中的重要内容之一，励磁调节器作为励磁控制系统中的控 制器，在发电机及电力系统的运行中起者十分重要的作用。掌握典型励磁调节器的作用、构成原理，了 解对基本励磁调节器实验调整的一般方法，是“电力系统自动化”课程的任务之一。前者主要通过课堂 教学实现，后者则是本实验的要完成的任务，也是对前者的的补充和深化。 在开始实验之前，应对实验目的、要求、实验设备和所选实验内容有较清楚的了解， 1.1实验目的 (1)增强对可控硅励磁调节器工作原理与作用的感性认识，掌握励磁调节器实验调整的一般方法。 (2)训练分析、解决问题的能力和动手能力。 1.2实验要求 (1)复习励磁调节器的工作原理。 (2)预习本实验指导书，对实验内容、实验方法和仪器设备有清楚的了解。 (3)对实验中出现的各种现象要细心观察、认真分析，并做好实验记录。 (4)遵守实验纪律，爱护仪器设备，注意人身和设备安全。 (5)认真撰写实验报告。报告内容应包括实验项目、实验记录、结果、分析及结论等。对实验中 出现的问题及其处理方法、对实验的改进意见等也可以反映在实验报告中。 1.3实验设备与仪器仪表 (1)AVR-2励磁调节教学实验装置 1台 (2)三相自耦调压器 1台 (3)滑线电阻器(50Q/5A) 1台（若不做大电流实验，可改用1002/1A电阻器） (4)低频双踪示波器 1台 (5)数字或模拟万用表 2块 (6)动模机组及其附属设备 1套（用于闭环环实验，开环实验不用） 1.4关于实验内容 利用AVR-2励磁调节教学实验装置可以开设的实验项目较多。它们之间慨有相关性，也有独立性。 由于各专业（方向）的教学要求不尽相同，实验指导教师可以根据教学要求和实验学时选择有关内容。 2.励磁调节器开环实验 扇磁电海 开环实验接线图如图1-1所示。AVR-2 理电路图如图1-2所示。AVR-2的测量输入端 相YG AVR-2 负被 有两组，其中Vc、VGB、Vcc额定线电压为 电酒 自祸 励磁调节 调压器 教学实验装置， 50R/5A 380V;Vca、Vch、Vce额定线电压为100V。 两组输入端不能同时使用，更不能互换使用 图1AVR-2开环实验接线图 一般情况下推荐使用380V输入。两组输入最大值都不能超过120% 额定电压
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 - 1 - 实验一 励磁调节器实验 1．概述 同步发电机的励磁控制是发电机运行控制中的重要内容之一。励磁调节器作为励磁控制系统中的控 制器，在发电机及电力系统的运行中起着十分重要的作用。掌握典型励磁调节器的作用、构成原理，了 解对基本励磁调节器实验调整的一般方法，是“电力系统自动化”课程的任务之一。前者主要通过课堂 教学实现，后者则是本实验的要完成的任务，也是对前者的的补充和深化。 在开始实验之前，应对实验目的、要求、实验设备和所选实验内容有较清楚的了解。 1.1 实验目的 （1）增强对可控硅励磁调节器工作原理与作用的感性认识，掌握励磁调节器实验调整的一般方法。 （2）训练分析、解决问题的能力和动手能力。 1.2 实验要求 （1）复习励磁调节器的工作原理。 （2）预习本实验指导书，对实验内容、实验方法和仪器设备有清楚的了解。 （3）对实验中出现的各种现象要细心观察、认真分析，并做好实验记录。 （4）遵守实验纪律，爱护仪器设备，注意人身和设备安全。 （5）认真撰写实验报告。报告内容应包括实验项目、实验记录、结果、分析及结论等。对实验中 出现的问题及其处理方法、对实验的改进意见等也可以反映在实验报告中。 1.3 实验设备与仪器仪表 （1）AVR-2 励磁调节教学实验装置 1 台 （2）三相自耦调压器 1 台 （3）滑线电阻器（50Ω/5 A） 1 台（若不做大电流实验，可改用 100Ω/1A 电阻器） （4）低频双踪示波器 1 台 （5）数字或模拟万用表 2 块 （6）动模机组及其附属设备 1 套（用于闭环环实验，开环实验不用） 1.4 关于实验内容 利用 AVR-2 励磁调节教学实验装置可以开设的实验项目较多。它们之间既有相关性，也有独立性。 由于各专业（方向）的教学要求不尽相同，实验指导教师可以根据教学要求和实验学时选择有关内容。 2. 励磁调节器开环实验 开环实验接线图如图 1-1 所示。AVR-2 原 理电路图如图 1-2 所示。AVR-2 的测量输入端 有两组，其中 VGA、VGB、VGC 额定线电压为 380V；VGa、VGb、VGc 额定线电压为 100V。 两组输入端不能同时使用，更不能互换使用！ 一般情况下推荐使用 380V 输入。两组输入最大值都不能超过 120% 额定电压。 VGA VGB VGC 励磁电源 图 1-1 AVR－2 开环实验接线图 三相 自耦 调压器 负载 电阻 50Ω/5A 380V 电源 AVR－2 励磁调节 教学实验装置
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图1-2 AVR-2 原理电路图
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 2.1测量比较单元实验 测量比较单元的任务是：测量发电机的端电压：将测量电压与给定电压相比较得到两者的偏差。 对测量比较单元的要求是：输出平稳（纹波小）、反应迅速。 本实验装置的测量比较单元由电压测量、电压给定和比较三部分电路构成。测量部分包括测量变压 器、正序电压滤过器、两组整流桥电路、两组信号调理电路、低通滤波器U4),它们把被测三相交流电 压转换为与之成正比的直流电压(V。')。两组整流桥和信号调理电路由开关K3切换，以选择正序滤过 器的投切。电压给定值Vr由电压给定电位器Rw5对-15V电源分压获得。比较电路(US5)为典型的反相 加法器。 2.1.1整流和低通滤波器电路实验 K3放置在正序滤过器“投”位置。调节三相自调压器的输出电压VG为额定值(380V)。用双踪 示波器对照观察三相整流 表11整流和滤波电路测试数据 电路输出电压VgC波形 平均值 和低通滤波器输出电压 有效值 峰蜂值 VG波形，记录在图1-3 VRECI 中。测最它们的电压值， Va' 记录在表1-1中。 图1-3整流和滤波电路波形 测量之前请考忠：怎样测量电压的平均值、有效值和峰蜂值？ 2.1.2正序滤过器实验 当输入的三相线电压不对称时，其中就含有了负序分量。此时两组整流电路输出将会不同，没有正 序滤波器的一组输出波形将畸变。如果三相电压对称，两组整流桥输出波形相似（一般如此）。此时如 果要观察或检测正序滤过器的性能，就需要在输入电压中加入负序电压。怎样加入负序电压呢？ 试设计一个检测该正序滤过器的实验方法，经指导教师认可后实施。该项实验报告中应包括实验方 法、实验数据、分析和评价结论。 21.3测量比较单元整组实验 (1)测取实验数据。K3放置在正序滤过器“投”位置。电压给定电位器Rw5取不同的值（即给 定不同的V如)，调节三相自耦调压器的输出，获得不同的测量电压VG,测取测量单元的输入输出数 据，填写在表1-2中。对每一个给定的Rw5值（即对应的V值），只需测量三组数据。其中关键的 是使比较器(U5)输出△U0的那一组，然后以此为基础，上下偏移一定量即可。 注意：VG不允许超过120%额定值：各个运放不应饱和。 表1-2整流和滤波电路测试数据 Rw5- Rw5=8 Rw5 Va (V) Ve'(V) AU (V)
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 - 3 - 2.1 测量比较单元实验 测量比较单元的任务是：测量发电机的端电压；将测量电压与给定电压相比较得到两者的偏差。 对测量比较单元的要求是：输出平稳（纹波小）、反应迅速。 本实验装置的测量比较单元由电压测量、电压给定和比较三部分电路构成。测量部分包括测量变压 器、正序电压滤过器、两组整流桥电路、两组信号调理电路、低通滤波器(U4)，它们把被测三相交流电 压转换为与之成正比的直流电压（VG’）。两组整流桥和信号调理电路由开关 K3 切换，以选择正序滤过 器的投切。电压给定值 VREF由电压给定电位器 Rw5 对-15v 电源分压获得。比较电路(U5)为典型的反相 加法器。 2.1.1 整流和低通滤波器电路实验 K3 放置在正序滤过器“投”位置。调节三相自耦调压器的输出电压 VG 为额定值（380V）。用双踪 示波器对照观察三相整流 电路输出电压 VREC1 波形 和低通滤波器输出电压 VG’ 波形，记录在图 1-3 中。测量它们的电压值， 记录在表 1-1 中。 测量之前请考虑：怎样测量电压的平均值、有效值和峰峰值？ 2.1.2 正序滤过器实验 当输入的三相线电压不对称时，其中就含有了负序分量。此时两组整流电路输出将会不同，没有正 序滤波器的一组输出波形将畸变。如果三相电压对称，两组整流桥输出波形相似（一般如此）。此时如 果要观察或检测正序滤过器的性能，就需要在输入电压中加入负序电压。怎样加入负序电压呢？ 试设计一个检测该正序滤过器的实验方法，经指导教师认可后实施。该项实验报告中应包括实验方 法、实验数据、分析和评价结论。 2.1.3 测量比较单元整组实验 （1）测取实验数据。K3 放置在正序滤过器“投”位置。电压给定电位器 Rw5 取不同的值（即给 定不同的 VREF），调节三相自耦调压器的输出，获得不同的测量电压 VG ，测取测量单元的输入输出数 据，填写在表 1-2 中。对每一个给定的 Rw5 值（即对应的 VREF 值），只需测量三组数据。其中关键的 是使比较器（U5）输出 ΔU =0 的那一组，然后以此为基础，上下偏移一定量即可。 注意：VG不允许超过 120% 额定值；各个运放不应饱和。 表 1-2 整流和滤波电路测试数据 Rw5= 圈 VREF ＝ V Rw5= 圈 VREF ＝ V Rw5= 8 圈 VREF ＝ V Rw5= 圈 VREF ＝ V Rw5= 圈 VREF ＝ V VG （V） VG ’（V） ΔU （V） 0 表 1-1 整流和滤波电路测试数据 纹波 平均值 有效值 峰峰值 VREC1 VG’ 图 1-3 整流和滤波电路波形 ωt VREC1，VG’
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 (2)绘制测量单元特性曲线。利用表12中的测量数 据，在图14所给的同一坐标上绘制出3条Rw5取不同值 (以圈数表示)对应的特性曲线，并标出关键的数据。 2.2综合放大单元实验 综合放大单元的作用是对多个信号按照各自的增益进 图1-4测量单元静态特性曲线 行综合放大。对它的要求是线性度好，放大倍数整定方便。 放大倍数K可以用6位平拨开关K分挡选择（只能有1位在“o的位置）。对应于K5的O©， Kp分别约为1、3、5、7、9和11。也可以用电位器Rw在以上6档的基础上往大连续调整。 综合放大单元(U8)有两个输入信号：反相器U6输出的△U反相信号和积分器U7输出的△U积 分信号。故放大单元输出Uco=-Kp(-△U一Kd△Udt)=Kp(△U+KiAU-d t),可以实现PI调 节。但是在开环实验时积分器必须退出，否则会使Uo饱和。想想为什么？ 积分器退出后，UcoN'=KpAU。 放大单元的实验数据记录到表13。在两个饱和点附近测取的数据应适当密集一些，同时应当用示 波器监视输入输出电压波形，如果波形异常，应分析原因，排除问题后再测量。 根据实验数据绘制的放大单元静态特性曲线绘制到图1-5。 ↑UcoN 表1-3放大单元实验数据 输入AU(V AU 0 输出Ux(V 图1-5放大单元静态特性曲线 2.3适应单元实验 适应单元的主要作用是对放大单元的输出U'进行平移、限位变换，以适应移相触发电路的要求 (参见5.1.4)。此外还通过正竞比电路进行最大励磁电流限制。适应单元包括偏置电路、正竞比电路、 最小限位角电路、射极跟随器。该单元的输出才是真正的控制电压Uco心。 适应的实验可以分两步作：①不考虑最大励磁电流限制：②考虑最大励磁电流限制。 2.3.1适应单元实验1 保持测量输入电压为额定值不变。减小SC的输出电流（例如使负载电阻为50~I00Q),使最大 励磁电流限制不起作用。电压给定电位器Rw5可以使Ucw'变化。Rw9可以使UcON上下平移（偏置）。 Rw1l可以对UcoN最小值限位。 测取适应单元的输入输出数据，填写在表14中。按照表14的实验数据，在图16所给的坐标图 上绘制不考虑最大励磁限制作用时的适应单元静态特性曲线。 UCON 请考虑：适应单元静态特性曲线怎样才算合适？ 表14适应单元实验数据(1) 输入Ueow'V) 输出Ucox() 图16适应单元静态特性曲线
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 - 4 - （2）绘制测量单元特性曲线。利用表 1-2 中的测量数 据，在图 1-4 所给的同一坐标上绘制出 3 条 Rw5 取不同值 （以圈数表示）对应的特性曲线，并标出关键的数据。 2.2 综合放大单元实验 综合放大单元的作用是对多个信号按照各自的增益进 行综合放大。对它的要求是线性度好，放大倍数整定方便。 放大倍数 KP可以用 6 位平拨开关 K5 分挡选择（只能有 1 位在“on”的位置）。对应于 K5 的①～⑥， KP分别约为 1、3、5、7、9 和 11。也可以用电位器 RW8 在以上 6 档的基础上往大连续调整。 综合放大单元（U8）有两个输入信号：反相器 U6 输出的 ΔU 反相信号和积分器 U7 输出的 ΔU 积 分信号。故放大单元输出 UCON’=－KP（－ΔU－KI∫ΔU·ｄｔ）= KP（ΔU＋KI∫ΔU·ｄｔ），可以实现 PI 调 节。但是在开环实验时积分器必须退出，否则会使 UCON’饱和。想想为什么？ 积分器退出后，UCON’=KP·ΔU 。 放大单元的实验数据记录到表 1-3。在两个饱和点附近测取的数据应适当密集一些，同时应当用示 波器监视输入输出电压波形，如果波形异常，应分析原因，排除问题后再测量。 根据实验数据绘制的放大单元静态特性曲线绘制到图 1-5 。 2.3 适应单元实验 适应单元的主要作用是对放大单元的输出 UCON’进行平移、限位变换，以适应移相触发电路的要求 （参见 5.1.4）。此外还通过正竞比电路进行最大励磁电流限制。适应单元包括偏置电路、正竞比电路、 最小限位角电路、射极跟随器。该单元的输出才是真正的控制电压 UCON 。 适应的实验可以分两步作：①不考虑最大励磁电流限制；②考虑最大励磁电流限制。 2.3.1 适应单元实验 1 保持测量输入电压为额定值不变。减小 SCR 的输出电流（例如使负载电阻为 50~100 Ω），使最大 励磁电流限制不起作用。电压给定电位器 Rw5 可以使 UCON’ 变化。Rw9 可以使 UCON 上下平移（偏置）。 Rw11 可以对 UCON最小值限位。 测取适应单元的输入输出数据，填写在表 1-4 中。按照表 1-4 的实验数据，在图 1-6 所给的坐标图 上绘制不考虑最大励磁限制作用时的适应单元静态特性曲线。 请考虑：适应单元静态特性曲线怎样才算合适？ 0 图 1-4 测量单元静态特性曲线 VG ΔU 0 图 1-5 放大单元静态特性曲线 UCON’ 输入 ΔU(V) ΔU 输出 UCON’(V) 表 1-3 放大单元实验数据 输入 UCON’(V) 输出 UCON (V) 表 1-4 适应单元实验数据（1） 0 图 1-6 适应单元静态特性曲线 UCON UCON’
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 23.2适应单元实验2 本项实验的目的是考察正竞比电路和最大励磁电流限制电路的作用（升压限流作用） 在负载电路中串接直流电流表（先要考虑好应怎样接线）监视电流。调节电压给定电位器Rw5, 使可控硅输出电压UsCR约为OV。外接电阻器约为10Q/5A。用示波器监视SCR的输出电压。SCR的 电压波形应正常，否则要分析原因，排除放障。 实验中保持测量输入电压为额定值不变，调节电压给定电位器Rw5,逐步增大SCR电压，使负载 电流逐渐增大，直到电流不随Rw5的调节而显著增大为止（限流作用使然）。 注意：负载电流任何时候不要超过44！否则会烧坏电路元件。 在调节输出电压的过程中，测取负载电流、正竞比电路的两个输入（即偏置电路U10输出U6o、 电流比较放大器U10输出U)和适应单元输出Uco的实验数据，据填写在表1-5中。 限流值由电位器RwI0整定。限流整定值是U正向临界饱和点所对应的负载电流值。 注：限流整定值出厂时已整定为3.54，实验中可以调小它，但任何时候都不能超过3.5A。 测取数据时要先找到关健点U=0<UC”(想一想为什么？)，然后在该点两侧附近再取几点即可。 表1-5适应单元实验数据(2) Rw10=限流定值1 Rw10=限流定值2 负载电流 (A) (V 根据表15的实验数据，将限流电路的两条特性曲线绘制在图17中，将适应单元的竞比特性曲线 绘制在图1-8中。将适应单元的两条竞比、限流特性曲线绘制在图19中。 ◆U(V) Ucox (V) UcoN (V) I (A) 35A 3.5A I (A) 图1-7限流电路静态特性曲线 图1-8正竞比特性曲线 图19适应单元竞比限流特性曲线 2.4移相触发单元与SCR主回路实验 移相触发单元的作用是把控制电压Uco转换为移相触发脉冲，其移相角a要与UcoN满足一定的 函数关系。本装置的移相触发电路采用集成移相触发电路芯片TC787。该芯片采用锯齿波移相原理，每 当芯片的同步信号过0时，就使锯齿波回0，在锯齿波与控制电压UcOx相交时产生触发脉冲。TC787 采用单一正电源供电，锯齿波是单极性的。因此要求控制电压UON也是单极性的，其动态变化范围应 在锯齿波的最大最小值之间。5.1.3中适应单元的偏置电路，就是为此而设置的。 在本装置面板图（与图1-2一致）上，TC787标有Ua、Ub、Uc的3个引脚为芯片的同步信号输 -5
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 - 5 - 2.3.2 适应单元实验 2 本项实验的目的是考察正竞比电路和最大励磁电流限制电路的作用（升压限流作用）。 在负载电路中串接直流电流表（先要考虑好应怎样接线）监视电流。调节电压给定电位器 Rw5， 使可控硅输出电压 USCR约为 0V。外接电阻器约为 10Ω/5A。用示波器监视 SCR 的输出电压。SCR 的 电压波形应正常，否则要分析原因，排除故障。 实验中保持测量输入电压为额定值不变，调节电压给定电位器 Rw5，逐步增大 SCR 电压，使负载 电流逐渐增大，直到电流不随 Rw5 的调节而显著增大为止（限流作用使然）。 注意：负载电流任何时候不要超过 4A！否则会烧坏电路元件。 在调节输出电压的过程中，测取负载电流 IL、正竞比电路的两个输入（即偏置电路 U10 输出 UCON’’、 电流比较放大器 U10 输出 UI）和适应单元输出 UCON 的实验数据，据填写在表 1-5 中。 限流值由电位器 Rw10 整定。限流整定值是 UI正向临界饱和点所对应的负载电流值。 注：限流整定值出厂时已整定为 3.5A，实验中可以调小它，但任何时候都不能超过 3.5A。 测取数据时要先找到关键点 UI ≈0 ＜UCON’’（想一想为什么？），然后在该点两侧附近再取几点即可。 根据表 1-5 的实验数据，将限流电路的两条特性曲线绘制在图 1-7 中，将适应单元的竞比特性曲线 绘制在图 1-8 中。将适应单元的两条竞比、限流特性曲线绘制在图 1-9 中。 2.4 移相触发单元与 SCR 主回路实验 移相触发单元的作用是把控制电压 UCON 转换为移相触发脉冲，其移相角α要与 UCON 满足一定的 函数关系。本装置的移相触发电路采用集成移相触发电路芯片 TC787。该芯片采用锯齿波移相原理，每 当芯片的同步信号过 0 时，就使锯齿波回 0，在锯齿波与控制电压 UCON 相交时产生触发脉冲。TC787 采用单一正电源供电，锯齿波是单极性的。因此要求控制电压 UCON也是单极性的，其动态变化范围应 在锯齿波的最大最小值之间。5.1.3 中适应单元的偏置电路，就是为此而设置的。 在本装置面板图（与图 1-2 一致）上，TC787 标有 Ua、Ub、Uc 的 3 个引脚为芯片的同步信号输 Rw10=限流定值 1 Rw10=限流定值 2 负载电流IL (A) 输入 UI (V) 输出 UCON (V) 表 1-5 适应单元实验数据（2） U（I V） 0 图 1-8 正竞比特性曲线 UCON（V） IL（A） 0 图 1-7 限流电路静态特性曲线 UI（V） IL（A） 0 图 1-9 适应单元竞比限流特性曲线 UCON（V） 3.5A 3.5A
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 入端：标有Ca、Cb、Cc的3个引脚为芯片产生的锯齿波：标有+A、一C、+B、一A、+C、一B的6 个引脚为芯片输出的6相移相触发脉冲：标有Uk的引脚为控制电压输入端。 2.4.1移相电路实验 第一步，用双综示波器，一路监视同步信号Ua1(或Uh1、UC1), (a) 另一路监视锯齿波。两个被测信号应为同一相。将观测到的结果记录在 ot 图1-10(a、(b)中. 锯齿波的最低点对应若自然换相点。想一想为什么？（提示：励 (b) 磁变压器和同步变压器均为△Y1接线，同步变压器的输出到TC787的 同步信号引脚间有一个相位移为30°的低通滤波器。) 第二步，双综示波器的一路监视锯齿波，另一路监视相移相脉冲输 U-A (c) 出。取两个不同的控制电压值UcoN11、Uco2(例如1V、2V),用万用 表测量并标记在图1-0(b)中。将对应的两组不同移相角的移相脉冲 (d) Ua分别记录在图1-10(c、(d)中。 为观察清楚起见，可以把脉冲选择开关K1暂时放置在“单脉冲” 0 位置，本项实验后再恢复到双脉冲位置（想一想为什么？）。由于没有 图1-10移相电路实验波形 专用测量相位移的仪表和多踪示波器，图1-10中波形的相位关系定性 绘出即可。 请思考：三相锯齿波的相位、幅值如果不对称，原因可能在哪儿？应如何处理？ 2.4.2移相触发与可控整流电路联合实验 用示波器监视SCR三相全控桥的输出电压UsCR波形，改变UcON1的大小，测量输入输出实验数据， 记录在表1-6中。数据中应当包括SCR的输出电压UsCR从最大到到最小之间的输入输出数据，尤其是 对应于a为0°、30°、60°等关键数据。 请注意：由于SCR的负载阻抗为电阻，所以当a>90时，不能 (V) 符合UscR为=1.35UL·cosa。想一想为什么？ 表16移相触发与可控整流电路实验数据 输入Ueow(V) (V) 输出UscR(V) 图I-UsR-Uco特性曲线 2.5整组装置静态工作点测试与调整实验 设置合适的静态工作点是为了使各单元电路在指定的范围内工作，并使各单元之间能够很好的协调 配和。AVR-2出厂时设置的静态工作点及其调整方法如表1-7所示，各个切换开关的功能及其出厂设置 如表1-8所示。这些静态工作点和工作状态不是唯一的，实验时可以根据需要在不超出允许值的合理范 围内调整。 -6-
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 - 6 - 入端；标有 Ca、Cb、Cc 的 3 个引脚为芯片产生的锯齿波；标有＋A、－C、＋B、－A、＋C、－B 的 6 个引脚为芯片输出的 6 相移相触发脉冲；标有 Uk 的引脚为控制电压输入端。 2.4.1 移相电路实验 第一步，用双综示波器，一路监视同步信号 Ua1（或 Ub1、Uc1）， 另一路监视锯齿波。两个被测信号应为同一相。将观测到的结果记录在 图 1-10（a）、（b）中。 锯齿波的最低点对应着自然换相点。想一想为什么？（ 提示：励 磁变压器和同步变压器均为 Δ/Y-1 接线，同步变压器的输出到 TC787 的 同步信号引脚间有一个相位移为 30º的低通滤波器。） 第二步，双综示波器的一路监视锯齿波，另一路监视相移相脉冲输 出。取两个不同的控制电压值 UCON1、UCON2（例如 1V、2V），用万用 表测量并标记在图 1-10（b）中。将对应的两组不同移相角的移相脉冲 U+A分别记录在图 1-10（c）、（d）中。 为观察清楚起见，可以把脉冲选择开关 K1 暂时放置在“单脉冲” 位置，本项实验后再恢复到双脉冲位置（想一想为什么？）。由于没有 专用测量相位移的仪表和多踪示波器，图 1-10 中波形的相位关系定性 绘出即可。 请思考：三相锯齿波的相位、幅值如果不对称，原因可能在哪儿？应如何处理？ 2.4.2 移相触发与可控整流电路联合实验 用示波器监视 SCR 三相全控桥的输出电压 USCR波形，改变 UCON1 的大小，测量输入输出实验数据， 记录在表 1-6 中。数据中应当包括 SCR 的输出电压 USCR从最大到到最小之间的输入输出数据，尤其是 对应于α为 0°、30°、60°等关键数据。 请注意：由于 SCR 的负载阻抗为电阻，所以当α＞90°时，不能 符合 USCR为=1.35UL·cosα。想一想为什么？ 2.5 整组装置静态工作点测试与调整实验 设置合适的静态工作点是为了使各单元电路在指定的范围内工作，并使各单元之间能够很好的协调 配和。AVR-2 出厂时设置的静态工作点及其调整方法如表 1-7 所示，各个切换开关的功能及其出厂设置 如表 1-8 所示。这些静态工作点和工作状态不是唯一的，实验时可以根据需要在不超出允许值的合理范 围内调整。 0 π 0 图 1-10 移相电路实验波形 Ua1 ωt UCa 0 U+A ωt 0 U+A ωt （a） （d） （c） （b） 0 ωt 输入 UCON (V) 输出 USCR (V) 表 1-6 移相触发与可控整流电路实验数据 UCON（V） 0 图 1-11 USCR - UCON 特性曲线 USCR（V）
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 表1-7AVR-2静态工作点及其词整 序号 元件或参数名称 参数值或调整日标 调整郁位和方法 备注 测量电路输出U,@ DC I0V 切换K3分处两个位置 测量电压V6=380 VG 分别调整Rw3.RwI2 比较电路输出Us① 2 DC ov Rw5=8图，Rw4置09. 以前1通为其陆 A11 调整Rw6. 综合放大电路U, K5③置“on”,其它位必须置K5①一，对应K值分 放大倍数K, 5 “Of”.Rw8阻值为最大. 别约为：1,3,5,7,9,11. SCR输出电压 以前3项为基础. 控制电压Qle 约为最大值的1D 在U①为负值的情况下， 用示被器监视SCR输出电 调整Rw9。 (as60°) 压波形 最小限位角 ≤10 用示波器监视SCR输 且无“波”现象 调整RwI。 出电压波形。 (1)Rw5=6圈：V。置额定值.(2) (1)负载电阻换为10/5A 用Rw5由小到大调整给出申流升 电用器。(2)电接申流表 6 过流限制定值 3.5A 至约37A,3)调整Rw10,将负 监视，(3)调整过程中电 载电流限制为3.5A 流不允许超过4】 K2置手动位置，Rw1=10圈。 手动调节电位翠 Rw1=10圈时 用示波器监视SCR给 7 调整Rw2,使SCR全开放且 Rw1的给定范围 SCR全开放 无“塌波”现象。 出电压波形。 表1-8AVR-2切换开关用途及出厂设置 开关 用途 出厂设置值开关 用途 出厂设置值 单/风脉冲选择 双脉冲 K4 积分控制投入退出选择 退出 K2 自动/手动调节择 自动 K5 设置放大倍数K 5(K5③on” K3 正序滤过器投入退出选择 投入 实验中，首先参照表1-7、表-8所给出的工作点测试检验当前的参数：然后根据需要（教师指定、 后续实验要求或假设的恰当理由，也可以选择出厂设定值)设计出相关电路的静态工作点：最后根据设 计值调整相关的工作点。实验后将有关数据填写在表19和表1-0中 表1-9AVR-2静态工作点测试与调整实验数据 参数值或调整目标 用越后实测 序号 元件或参数名称 当前参数 调然后 行设计值的 测试条件 实测值 设计值 实测值 相对误差(% 1 测量电路输出V。' 2 比较电路输出AU 3 放大倍数K 4 控制电压UcoN 最小限位角a 6 过流限制定值 .7
电力系统自动装置实验指导书·励磁调节器实验 - 7 - 表 1-7 AVR-2 静态工作点及其调整 序号 元件或参数名称 参数值或调整目标 调整部位和方法 备注 1 测量电路输出 U4 ① VG’ DC 10V 切换 K3 分处两个位置。 分别调整 Rw3、Rw12。 测量电压 VG = 380V 2 比较电路输出 U5 ① ΔU DC 0V Rw5=8 圈，Rw4 置 0Ω。 调整 Rw6。 以前 1 项为基础 3 综合放大电路 U8 放大倍数 KP 5 K5③置“on”，其它位必须置 “off ”。Rw8 阻值为最大。 K5 ①～⑥，对应 KP 值分 别约为: 1,3,5,7,9,11。 4 控制电压 Q1e UCON SCR 输出电压 约为最大值的 1/2 （α≈60º） 在 U11 ①为负值的情况下， 调整 Rw9。 以前 3 项为基础。 用示波器监视 SCR输出电 压波形。 5 最小限位角 αmin αmin≤10º 且无“塌波”现象 调整 Rw11。 用示波器监视 SCR输 出电压波形。 6 过流限制定值 3.5A (1) Rw5=6 圈； VG置额定值。 (2) 用 Rw5 由小到大调整输出电流升 至约 3.7A。(3)调整 Rw10，将负 载电流限制为 3.5A。 (1)负载电阻换为 10Ω/5A 电阻器。(2) 串接电流表 监视。(3) 调整过程中电 流不允许超过 4A ！ 7 手动调节电位器 Rw1 的给定范围 Rw1=10 圈时 SCR 全开放 K2 置手动位置，Rw1=10 圈。 调整 Rw2，使 SCR 全开放且 无“塌波”现象。 用示波器监视 SCR输 出电压波形。 表 1-8 AVR-2 切换开关用途及出厂设置 开关 用途 出厂设置值 开关 用途 出厂设置值 K1 单/双脉冲 选择 双脉冲 K4 积分控制 投入/退出 选择 退出 K2 自动/手动 调节 选择 自动 K5 设置放大倍数 KP 5 （K5③“on”） K3 正序滤过器 投入/退出 选择 投入 实验中，首先参照表 1-7、表-8 所给出的工作点测试检验当前的参数；然后根据需要（教师指定、 后续实验要求或假设的恰当理由，也可以选择出厂设定值）设计出相关电路的静态工作点；最后根据设 计值调整相关的工作点。实验后将有关数据填写在表 1-9 和表 1-10 中。 表 1-9 AVR-2 静态工作点测试与调整实验数据 参数值或调整目标 序号 元件或参数名称 测试条件 当前参数 实测值 设计值 调整后 实测值 调整后实测值 与设计值的 相对误差 (%) 1 测量电路输出 VG’ 2 比较电路输出 ΔU 3 放大倍数 KP 4 控制电压 UCON 5 最小限位角 αmin 6 过流限制定值