课题四：半导体励磁调节器工作原理 目的要求： 理解可控整流电路的作用、工作条件及工作特点 重点： 电压比较及整定电路工作原理 难点： 触发脉冲的形成及控制励磁调节器的静态工作特性
课题四：半导体励磁调节器工作原理 目的要求： 理解可控整流电路的作用、工作条件及工作特点 重点： 电压比较及整定电路工作原理 难点： 触发脉冲的形成及控制 励磁调节器的静态工作特性
一、半导体励磁调节器的构成图 可控整流 IAER TA 单元 TV 稳压单元 调差单元 移相触发 Uc 综合放天△UG 测量比较 单元 单 Uset 单元 基本控制 稳定器 限制器 补偿器 辅助控制
一、半导体励磁调节器的构成图
(一测量比较单元作用、组成及工作特性 1.作用：测量发电机电压并变换为直流电压，再与给定的基准电压相比 较，得出发电机电压差信号。 2.组成：由正序电压滤过器、测量变压器、多相整流电路、滤波电路和 电压比较及整定电路构成。 1)正序电压滤过器作用：在 电力系统发生不对称性短路 时，可将负序和零序分量阻 断，只输出对称的、数值略 正序电压 滤过 测量整流 比较整定 △G 为降低的正序电压，提高调 电压测量 节器的灵敏度，并使测量变 基准Uset 压器始终处在对称三相电压 图3-25测量比较单元的构成环节 下工作。 2)测量整流电路将发电机电压成比例的变换为含高次谐波分量的直流电 压，提高了调节装置的响应速度
（一）测量比较单元作用、组成及工作特性 ◼ 1．作用：测量发电机电压并变换为直流电压，再与给定的基准电压相比 较，得出发电机电压差信号。 ◼ 2．组成：由正序电压滤过器、测量变压器、多相整流电路、滤波电路和 电压比较及整定电路构成。 2）测量整流电路将发电机电压成比例的变换为含高次谐波分量的直流电 压，提高了调节装置的响应速度。 1）正序电压滤过器作用：在 电力系统发生不对称性短路 时，可将负序和零序分量阻 断，只输出对称的、数值略 为降低的正序电压，提高调 节器的灵敏度，并使测量变 压器始终处在对称三相电压 下工作
A B'C a2 al Ts 30 cl 309 UAB Uc2a2 30 36d a2 b2c2alblci c2 Ub2c2 (a) (6 (e) 讨论：六相桥式整流电路的输出的波形波形，在一个周期内有12个波头(12 个整流元件)每个波头为360/12=300，所以存在频率为12×50=600HZ
讨论：六相桥式整流电路的输出的波形波形，在一个周期内有12个波头（12 个整流元件）每个波头为3600 /12=300，所以存在频率为12×50=600HZ
3)滤波电路将整流电路输出的高次谐波分量进行滤波，得到平 稳的直流电压KU以保证调节器平稳地工作。 4)电压比较及整定电路 (1)作用：是将KUg与比较电路中的基准电压Ue进行比较，得出电压偏差△UG, 输出到综合放大单元，使发电机电压或无功功率能满足运行工况的要求。 *(2)电压比较及整定电路工作原理（讨论) 当输入电压KU。<Uvs(稳压管的击穿 本S1 电压值)VS1、VS2均未击穿，Rp、 R1、R2中没有电流流过，故n与A点 KUc AUG 等电位，m与B点等电位，则： AUG-UAB-KUG VS2 当KUGUvs,VS1、VS2被击穿， KUG-IRp=UVs-AUG+Uvs B 即△UG=2Uvs-(KUG-IR,) 图3-30对称比较及整定电路
3）滤波电路将 整流电路输出的高次谐波分量进行滤波，得到平 稳的直流电压KUG以保证调节器平稳地工作。 4）电压比较及整定电路 （1）作用：是将KUG与比较电路中的基准电压Uset进行比较，得出电压偏差ΔUG， 输出到综合放大单元，使发电机电压或无功功率能满足运行工况的要求。 *（2）电压比较及整定电路工作原理（讨论） 当输入电压KUGUVS，VS1、VS2被击穿， KUG－IRP=UVS－ΔUG+UVS 即 ΔUG=2UVS－（KUG－IRP）
*5不同的R,值对测量比较单元的工作特性△Uc=f(Uc)的影响（讨 论) Useto seti Uset2 m0.5 图3-31 测量比较单元工作特性 在工作区（粗线段）内，R增大，特性曲线右移，使调节器升高发电机电压；反之， 减小R,使调节器降低发电机电压。因此，对单独运行的发电机来说，调整R可以 改变发电机机端电压；对与系统并列运行的发电机，调整R可以改变发电机的无功 功率
*5 不同的RP值对测量比较单元的工作特性ΔUG=f（UG）的影响（讨 论） ◼ 在工作区（粗线段）内，RP增大，特性曲线右移，使调节器升高发电机电压；反之， 减小RP，使调节器降低发电机电压。因此，对单独运行的发电机来说，调整RP可以 改变发电机机端电压；对与系统并列运行的发电机，调整RP可以改变发电机的无功 功率
《二)综合放大单元作用、工作特性 1、作用：将电压偏差信号△U和其他辅助信号（励磁系统稳定器）及提高电力系统 稳定的稳定信号（电力系统稳定器）等进行综合放大，提高调节装置的灵 敏度，以满足励磁调节的需求。 2、工作特性 U.=-Rn(+ W2十 3 (3-15) 由式(3-15)可见，图3-32所示的电路实现了综合放大的作用。 Uc △Ue (a) (b) 图3一34综合战大单元的工作特性 《》平移销的修性：《6》平移君的静性
（二）综合放大单元作用、工作特性 1、作用：将电压偏差信号ΔUG和其他辅助信号（励磁系统稳定器）及提高电力系统 稳定的稳定信号（电力系统稳定器）等进行综合放大，提高调节装置的灵 敏度，以满足励磁调节的需求。 2、工作特性 ( ) 3 3 2 2 1 1 0 R u R u R u R U U R G c f b + + + = − （3-15） 由式（3-15）可见，图3-32所示的电路实现了综合放大的作用
(三)移相触发单元 1、作用将控制信号U按照励磁调节的要求转换成移相触发脉冲， 使控制角a随U的大小而变，并触发晶闸管元件，从而 达到调节励磁电流的目的。 2.组成：同步、移相、脉冲形成和脉冲放大 1)同步环节的作用 A.产生同步电压心s(保证三相全控整流桥的触发脉 冲与交流主电源保持同步) B.产生限制控制角a的最大值和最小值电压UaMAX, 心MN(确保三相全控桥在整流和逆变时可靠工作，可 控整流桥的最小α角限制选定是6.6°，最大α角限制 选定是126.6°) C.产生供移相触发单元电路中电容的充电电压心， 预备产生触发脉冲
（三）移相触发单元 1、作用 将控制信号UC按照励磁调节的要求转换成移相触发脉冲， 使控制角α随UC的大小而变，并触发晶闸管元件，从而 达到调节励磁电流的目的。 2．组成：同步、移相、脉冲形成和脉冲放大 1）同步环节的作用 A．产生同步电压 US（保证三相全控整流桥的触发脉 冲与交流主电源保持同步） B．产生限制控制角α的最大值和最小值电压 UαMAX, UαMIN（确保三相全控桥在整流和逆变时可靠工作，可 控整流桥的最小α角限制选定是6.6°，最大α角限制 选定是126.6°） C．产生供移相触发单元电路中电容的充电电压 Uch ， 预备产生触发脉冲
*2)触发脉冲的形成及控制 UA uc 0 669 8a4L60 uanin 834 60 us Ubi ue ug ⊙t 公t 图343VS01移相触发单元的工作被形 ●
*2）触发脉冲的形成及控制
U>0 设U,=Us+U+Ue:在uwt时刻，Uy 等于零，当U~变负，由于C 对R放电形成头的窄脉冲，状态 ：0 是受控制电压U和控制角限制电 压aMAXUaMIN控制的。即U正 值变大，U上移，角增大；U 负值变大，U、下移，α角减少 0 整流工作状态：6.60〈α(90；逆 变灭磁：900〈α(126.60
设U∑=U S +Ubi+Uc，在ωt 2时刻，U∑ 等于零，当U∑变负，由于 C 对R放电形成尖的窄脉冲，状态 是受控制电压Uc和控制角限制电 压 UαMAXUαMIN控制的。即Uc正 值变大，U∑上移，α角增大；Uc 负值变大，U∑下移，α角减少。 整流工作状态：6.60〈α〈900；逆 变灭磁：900〈α〈126.60