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最適合發(fā)電機使用的 IGBT技術微機智能勵磁控制器 

一、概述及主要功能

本公司研發(fā)的GDX-T型全數(shù)字通用勵磁是一款多用途勵磁裝置，采用IGBT作為執(zhí)行器件。GDX-TA型主要用于中小型并網(wǎng)水輪發(fā)電機的無刷勵磁，PMC-2B型主要用于（多臺并機的）中大型柴油發(fā)電機的勵磁，GDX-TC型主要用于（多臺并機的）船用柴油發(fā)電機的勵磁。三種型號的勵磁軟件是一樣的，可以用參數(shù)01（并機/并網(wǎng)）選擇區(qū)分，GDX-TB型和GDX-TC型比GDX-TA型多了一對發(fā)電機過壓保護輸出端，GDX-TC型比GDX-TB型多了一對輔助諧波勵磁輸入端。

GDX-T型全數(shù)字通用勵磁在發(fā)電機并網(wǎng)（并機）前（跳閘后）采用“恒發(fā)電機電壓”工作模式，在有有效網(wǎng)電壓時自動跟蹤網(wǎng)電壓。在沒有有效網(wǎng)電壓時勵磁裝置會自動取出參數(shù)5＇的額定給定電壓值作為初始電壓給定值，此時可以實時用面板（或外接）《增》、《減》按鈕進行電壓調節(jié)。

GDX-TA型發(fā)電機并網(wǎng)后，勵磁裝置可以工作于三種工作模式：1）“恒功率因素”工作模式，2）“恒電壓”+“無功電流調節(jié)”工作模式，3）“恒勵磁電壓”工作模式。勵磁裝置首選“恒功率因素”工作模式，當電流太小功率因素不能正常測量，以及人為將參數(shù)10設為0關閉恒功率因素控制時才自動變成“恒電壓”+“無功電流調節(jié)”工作模式，此模式實際上是勵磁裝置并網(wǎng)后的基礎工作模式，“恒功率因素”工作模式實際上是在此模式的基礎上加了一個功率因素外環(huán)（參見下幾節(jié)）。當調差電流相位接反或者電流接線故障時自動變成“恒勵磁電壓”工作模式。此模式實際上停止了自動控制，勵磁輸出完全由人工給定（跟過去完全由人工電位器調節(jié)的勵磁一樣），是必須避免的工作模式。

剛投入并網(wǎng)時勵磁裝置會適當提升勵磁電壓防止“無功倒灌”。第一次并網(wǎng)時勵磁裝置還自動對無功電流的相位進行檢測（參見注意事項），如果相位檢測正確以后不再進行相位檢測，并網(wǎng)后立即投入“恒功率因素”或“恒電壓”+“無功電流調節(jié)”工作模式。

GDX-TB型和PMC-2C型在并機后工作于“恒電壓”+“無功電流調差”模式，如果幾臺并機后的發(fā)電機已通過RS485通訊線聯(lián)機，那么整個系統(tǒng)就會與指定為主機的電壓給定和功率因素為參考微調自己的電壓給定和無功電流調差值。

本勵磁裝置采用數(shù)字顯示，可以顯示參數(shù)、電網(wǎng)電壓（或給定電壓）、發(fā)電機電壓、發(fā)電機電流、發(fā)電機頻率、功率因素、勵磁電源電壓和勵磁給定電壓。

本勵磁裝置在低頻時具有V/F給定特性。具有低電壓、過電壓檢測，低速、過速檢測，以及無功倒灌防止，測量線掉線檢測等功能。本勵磁裝置自動化程度高，性能可靠，可以遠程控制，可以無人（少人）值守。由于采用IGBT而不是可控硅作為執(zhí)行器件，本勵磁裝置還有一個非常重要的特點，在柴油發(fā)電機組構成的小電網(wǎng)中不怕負載諧波造成的波形畸變對勵磁裝置的影響。

二、技術參數(shù)

1. 適用范圍: 各類中、小型并網(wǎng)發(fā)電機無刷勵磁和多機并機運行的中、大型（企業(yè)、船用）柴油發(fā)電機勵磁。

2. 輸入信號: 

測量電壓：標稱400V發(fā)電機線電壓，標稱400V電網(wǎng)電壓。

調差電流：標稱5A的與線電壓異相的相電流(建議發(fā)電機額定電流對應4A左右為好)。

并網(wǎng)信號：用合閘開關（輔助常開）信號(或經(jīng)小型中間繼電器引入)。

3．勵磁電源：交流、直流都可以，48V～240V，最簡單的是利用自身發(fā)電機的相電壓（230V）或經(jīng)勵磁變壓器降壓，通�？梢赃x取額定勵磁電壓的2倍。

輔助勵磁電源：船用柴油發(fā)電機的專用諧波繞組輔助勵磁電源。

4. 勵磁輸出: 額定電流8A，最大不超過12A，最大輸出電壓100V，最小2V。

5. 電壓測量精度: 不低于±0.5％

6．頻率測量精度: 不低于±0.1％

7．環(huán)境溫度: -20°C～＋40°C  海拔：2500米以下地區(qū)

8. 外型尺寸：（高）140×（寬）260×（深）150mm

9．開孔尺寸：（高）120×（寬）240 mm

三、使用說明

1、安裝接線

接線示意圖（圖1）如下：發(fā)電機電壓（400V線電壓）接U、W，電網(wǎng)電壓（400V線電壓）接U＇、W＇，調差V相電流（經(jīng)電流互感器）接（Iv、In），請?zhí)貏e注意調差電流必須是發(fā)電機線電壓的異相電流，同時注意相位連接。見注意事項相關內容。

工作電源一般可以用220V發(fā)電機相電壓接A1、A2，當有直流屏時也可以用直流電源（注意，在直流支路上加一個電源開關是必要的）。

勵磁電源可以取自發(fā)電機的相電壓（最好采用與工作電源同一相），如果發(fā)電機所需的勵磁電壓太低，建議用勵磁變壓器降壓后再接到勵磁電源輸入B1、B2上。勵磁電源還可以取自其它電源（包括直流電源），如果是船用柴油發(fā)電機并且有專用諧波繞組可以將諧波電源接至XB1、XB2上，注意諧波電源必須與勵磁電源和工作電源是電隔離的（諧波電源在發(fā)電機發(fā)生短路時短時工作2秒鐘，因此必須同時引至勵磁電源和工作電源）。

E+和E-端為勵磁裝置的勵磁輸出端，注意E+為正輸出，E-為負輸出，如有可能串接一個勵磁電流表和并接一個勵磁電壓表。

“并網(wǎng)信號”一般可以取自合閘開關的常開輔助觸點接“并網(wǎng)”和“0V”端，“并網(wǎng)信號”對于并網(wǎng)/并機發(fā)電機來說非常重要，一定要保證觸點接觸可靠（建議定期修整一下）。

另外對于小電網(wǎng)并機運行的柴油發(fā)電機，本勵磁裝置準備有過壓故障（開關）輸出，如果需要對小電網(wǎng)作過壓保護必須將過壓故障（開關）信號引去跳閘。

需要遠距離操作時可外接《增》、《減》按鈕，接“增”、“減”和“0V”端。如果是小電網(wǎng)多機并機運行，半雙工RS-485通信必須連接，最好采用屏蔽雙絞線。RS-485通信線A接端子A，B接端子B，屏蔽地接端子G。

圖1 原理接線圖

圖2 背面出腳圖

2、起勵、運行

勵磁裝置通�？梢岳�用殘壓起勵，發(fā)電機旋轉后由于剩磁通常都有幾伏到十幾伏的殘壓，此殘壓通過內部一個起勵繼電器一個起勵電阻連接到勵磁裝置面板上的《起勵》按紐，操作人員按下《起勵》按紐（硬起勵）后，殘壓通過起勵電路的“自舉”逐漸增大電壓。當勵磁裝置檢測到發(fā)電機線電壓＞50V時自動進入運行狀態(tài)，輸出參數(shù)2所設定的初始勵磁電壓（此初始勵磁電壓大體設定為相當于發(fā)電機空載時所需的勵磁電壓）。

如果工作電源由其它電源（如直流電源等）供電，勵磁裝置除了采用上面的“硬起勵” 方式起勵外，還可以用“軟起勵”方式起勵，參見注意事項相關內容。 

勵磁裝置剛投入運行時，會先升壓至參數(shù)5＇給出的電壓值（通常為400V），然后，如果有網(wǎng)電壓，將會跟蹤網(wǎng)電壓，如果沒有網(wǎng)電壓將會鎖定參數(shù)5＇給出的電壓值（可以用《增》、《減》鍵調節(jié)）。先升壓后跟蹤的目的是為了防止網(wǎng)電壓過低時使有些保護繼電器無法吸合。

3、停機

正常自動停機的條件對于并網(wǎng)發(fā)電機有：

a) 正常起勵運行后,在非“并網(wǎng)”條件下，

b) 發(fā)電機電壓降至150V以下，或升至515V以上

c) 頻率降至41HZ（60HZ發(fā)電機是49HZ）以下（起車過程除外）。

d) 跳閘飛車頻率超過90HZ（60HZ發(fā)電機是95HZ）。

e) 測量（反饋）電壓中斷。

正常自動停機的條件對于并機發(fā)電機有：

a) 發(fā)電機電壓降至150V以下。

b) 發(fā)電機電壓升至515V以上（同時輸出故障跳閘信號）。

c) 頻率降至36HZ（對于60HZ發(fā)電機是44HZ）以下（起車過程除外）。

d) 跳閘飛車頻率超過90HZ（60HZ發(fā)電機是95HZ）。

e) 測量（反饋）電壓中斷。

另外在正常起勵運行后非“并網(wǎng)”條件下，長按《切換》健1.2S，或由上位機發(fā)“滅磁”命令也會停機。

停機時首先將勵磁電壓關至最小，約1.2S后停止勵磁，并且7S后才允許下一次起勵（如果工作電源還存在的話）。

4、電壓調節(jié)

在發(fā)電機并網(wǎng)/并機前（或單機運行時），本調節(jié)勵磁裝置工作于“恒發(fā)電機電壓”工作摸式。電壓給定方式有二種：

1）如果電網(wǎng)電壓有效，電網(wǎng)電壓將作為給定電壓，發(fā)電機電壓將隨電網(wǎng)電壓變化，增、減操作無效，“網(wǎng)電壓”顯示為電壓給定值同時也是真正的實測電網(wǎng)電壓值�！熬W(wǎng)電壓”的有效范圍為300V～490V。

2）在沒有接網(wǎng)電壓或網(wǎng)電壓無效時，會自動取出參數(shù)5＇的額定給定電壓值作為初始電壓給定值，利用《增》、《減》鍵可以實時修改發(fā)電機電壓給定值（范圍為280V～480V），此時“網(wǎng)電壓”顯示的是電壓給定值。在操作進行中顯示自動切換到“電壓給定值”顯示狀態(tài)。在此顯示狀態(tài)下作為一種提示，數(shù)碼管最高位閃爍，最后一次操作2S后退出“電壓給定值”顯示狀態(tài)。在“恒發(fā)電機電壓”工作摸式下起主要調節(jié)作用的是參數(shù)7（比例、微分）和參數(shù)8（積分）。

圖3是操作面板圖，4位數(shù)碼管用來顯示內容，指示燈輔助指示，可以顯示電網(wǎng)電壓（或給定電壓）、發(fā)電機（主）電壓、發(fā)電機（主）電流、勵磁電源電壓（主電壓與勵磁電壓指示燈同時亮）、勵磁給定電壓、發(fā)電機頻率（用COSφ代）。用《切換》鍵順序切換顯示，用《參數(shù)》鍵反向切換顯示。