电机的旁路启动,这台电机如果功率很大的话,需要降压启动,也有称为软启动柜,现在技术发展的很快,利用晶闸管限制电压和电流,来控制大功率电机的启动电流,当电机达到额定转速时,启动过程结束后,投全压启动,投全压启动的装置就是电机的旁路启动。
软启动器的作用只是在电机启动阶段,等电机进入工频运行后一般要切换到旁路接触器工作,否则会导致以下情况:
1 电流长期从软启动器经过,会降低内部晶闸管的使用寿命;
2 对前端电源造成污染;
3 降低电能使用效率。
供你参考,希望能帮到你。
电气设备单体调试
本工程电气调试主要包括低压配电装置、电动机等电气设备。
调试前的准备
熟悉设计院所出的图纸和有关的技术资料,弄清调试内容。
熟悉调试工作所要求的规程、规范。
对现场的所有调试仪器通电检查,以保证能正常工作。准备好试验报告,作试验记录用。
正确搭接调试所需的施工电源。
电气调试程序及方法
电气调试程序
单体性能测试→继保试验→系统设备耐压试验→达到送电试车条件→配合单体试车。
基本方法:
执行《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》(GB50150-2006),对设备试验项目的规定,结合产品出厂文件要求,对保证单体正常工作的参数指标进行检查,确保单体元件的独立工作特性合格。
从现场一次元件或回路接口位置施加动作信号进行回路试验。试验中施加电压、频率幅值必须准确,不能给调试回路以外的对象送电。经过调试的回路应达到计量02级,测量05级,保护10P等级,并且回路控制元件动作可靠,回路功能完整无误。
在所有控制回路的调试工作已经完成的条件下进行系统试验,系统监控、报警没有错位,漏位现象。系统整组试验必须从一次元件位置施加信号,并尽量克服试验设备、线路和保护装置滞后造成的误差,保证试验准确可靠。
耐压试验在被试物绝缘电阻、吸收比合格的条件下进行。试验时,严格遵照《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》(GB50150-2006)和产品出厂文件的要求,准确施加试验电压值,严格控制耐压试验时间。
基本试验项目
绝缘电阻和吸收比测试;
经温度换算系数表换算至运行温度时的绝缘电阻不低于出厂产品的文件要求。
变压器、电力电缆、高压电机常温下的吸收比不低于13。
直流电阻测试;
采用双臂电桥,保证测量精度。
三相不平衡系数满足标准和产品出厂文件要求。
极性、变比测试;
同一设备不同绕组间极性应一致,同名端连接应正确。
变比误差≤±05%。
直流耐压及泄漏电流测试;
分25%50%75%100%试验电压四个阶段进行,避雷器试验时,采用电容滤波。
三相泄漏电流基符合要求。
交流耐压;
试验时间严格控制在1分钟。
严格按规程施加耐压值,控制试验电压的稳定,确保设备安全。
配电室调试
调试内容:
配电系统及后台微机 *** 作站
系统整组保护试验项目:
配电回路:电流速断、定时限过电流、接地;
调试注意环节:
电源定位准确;
母排相位敷设一致。
变压器高、低压侧与馈电柜一致。
PT高、低压侧相位一致。
PT高压侧中性点可靠接地。
电流互感器二次回路可靠。
控制试验中,引入直流 *** 作电源极性正确。
过电压保护器击穿试验符合出厂文件允许。
馈电柜分、合闸同期性满足特殊要求。
定时限保护能与下级反时限保护配合。
电气联锁触点的机械性能绝对可靠。
变频器调试
根据电机负载特性和要求,设置变频器运行所需的基本参数。
对数字面板按键功能及外部频率、运行指令的有效性进行设置。
基频、最高允许输入电压的设置与电网性质相符。
配电室送电:
送电基本程序:
送电条件:
系统单体、回路、联锁、继电保护、耐压、监控、报警试验结束,满足标准、产品出厂文件和设计要求。
配电室照明、通讯、绝缘胶垫、灭火器、安全警示工作完成,变压器室封闭。
成立送电小组。小组成员不少于3人,分别负责变压器监视、开关 *** 作监护,开关 *** 作。
邀请相关人员到场:业主代表、工程监理、电气负责人、供电局、和开关厂家人员。
按送电程序送电:
试车:
试车条件:
电机单体、回路、保护、起动、补偿、调速装置试验结束,符合标准、产品出厂文件、设计要求。
机械设备安装完成。
成立试车小组。
大型水泵等设备须另制定具体试车方案。
空载试车:
时间要求:电机单体试车不低于2h;小电机带机械设备空载试车2h;大中型电机带机械设备空载试车不低于8 h。
对能够脱开的机械设备,应脱开机械设备试车,手动盘车时无卡阻。
点动定向,电机转动方向符合要求。
电机空载运行电流不大于30%Ie,且三相平衡。
设备人员检测电机温升、转速、振动、噪音、轴位移、齿轮减速箱、润滑系统和轴瓦磨合情况,并作试车记录。
调试人员对电机的电气性能作出评估。
负载试车:
遵从负载试车的基本程序,试车时间:72h。
对运行中动作的热元件应重新整定,不合格的及时更换。
调整起动器参数、功能设置。
安全试车注意事项
在温度、湿度变化较大的场合,大型电机每次起动前,应复查绝缘电阻。
禁止大型电机试车过程中频繁起动。起停时间间隔和起动次数应遵照设备出厂规定。
禁止无电流保护进行试车。
禁止无监护状态下试车。
仪表、控制设备单体调试
在施工过程中,仪表、控制设备调试工作按照以下顺序进行。
外观检查
对变送器、压力表、液位计、热电阻、热电偶、温度计、流量计分析仪等仪表进行外观检查,核对其信号、规格的完整性,对破损、缺件等情况作好记录。
仪表单体调校
根据国家规范、设计要求及技术资料,对仪表单体进行调校。
单体调校内容包括:基本误差、性能、以及对智能仪表组态的检查。
变送器的单体检查
由于本工程采用的是智能变送器,仪表开箱后,检查附件是否齐全,外观是否完好,检查合格后再进行通电。通电自检无异常后,使用编程器检查仪表出厂组态数据。检查内容如下:
工程单位
测量范围上、下限
输出方式(线性、开方、小信号切除)
阻尼时间常数
仪表型号
量程范围代码
描述符
信息描述
精度检查(不少于5点):在0%,25%,50%,75%,100%点上施加相应的模拟信号,测试相应的输出值,精度应符合要求。
执行器的单体检查
仪表开箱后检查备品备件、图纸资料是否齐全,外观是否完好。检查后进行通电试验,其刻度校验不少于5点,首先对全关和全开位置调校,反复调校合格后,再进行刻度调校,测试其输出电源是否在误差范围内。
在线分析仪表按照说明书进行校验。
PLC系统现场调试
PLC系统调试时,检查下列条件是否具备:
已制定详细的调试计划、调试步骤、调试报告格式。
供电系统、接地系统、电气、仪表电缆、盘盒配线均已安装完毕,检查合格,符合设计要求。
有关电气专业的设备已具备接受和输出信号的条件。
有关PLC系统的现场检测仪表和执行机构已安装、调试合格。
检查合格后,确认下列内容:
确认配电盘内空气开关置于“OFF”状态;
确认空气开关铭牌、位号;
确认全部机柜、 *** 作站、电源开关置于“OFF”状态;
系统上电
分别将空气开关置于“ON”状态,同时确认相应的设备电源开关为“ON”状态。PLC上电检查。上电检查应符合下列要求:
CPU卡件上电后,卡件上对应状态指示灯正常。
存储卡件上电后,电源状态指示灯正常。
其它卡件上电后,电源指示灯、状态指示灯均正常。
将编程器与CPU连接,使用编程器测试功能检查PLC系统的状态,核对检查梯形图和程序清单,确认正确。
PLC系统性能检查:
PLC上电检查完毕后,对系统的I/O接口进行检查:
检查分为模拟量输入、数字量输入、模拟量输出、数字量输出回路检查。
对模拟量输入回路,根据I/O地址分配表在对应的端子上用精密信号发生器加入相应的模拟量信号,用编程器检查PLC系统所采集到的数值,根据软件内部设定的量程来检查模拟量输入回路的精度是否符合工艺 *** 作的要求,在 *** 作站CRT上同步检查显示的数据;
对模拟量输出回路,根据软件内部设定的PID参数或其他运算方式,满足输出模块的条件,检查模拟量输出回路相应端子上的信号;
对数字量的输入回路,根据I/O地址表,在相应的端子上短接,以检查数字量输入DI卡上相应地址发光二极管的变化,同时用编程器检查相应地址的0、1状态变化。
对数字量的输出回路,根据I/O地址表,使用一般PLC系统具有的强制(FORCE)输出功能,对相应的地址进行开或关,观察相应地址发光二极管的变化,同时检查相应地址的0、1状态变化。
检查主CPU与备用CPU的切换:
切断主CPU电源,投运备用CPU,检查工作是否正常。
检查冗余电源互备性能:分别切换各电源箱主回路开关,确认主、副CPU运行正常。I/O卡件状态指示灯保持不变。
通讯冗余试验:
分别插拔互为冗余的通讯卡或除去冗余通道电缆,系统运行应正常,硬件复位后,相应卡件的状态指示灯应自动恢复正常。
检查备用电池保护功能:
分、合CPU卡电源开关,确认内存中程序未丢失,取出备用电池5分钟后,内存中程序不应丢失。
PLC系统逻辑功能确认:
使用编程器测试。设定输入条件,根据梯形图和程序文件观察输出地址变化是否正确,以确认系统的逻辑功能。
检查PLC *** 作手册中说明的其他功能。
系统回路调试:
模拟量输入回路调试:在现场施加模拟信号,每个回路不少于5点,检查其信号精度、工程单位、报警值的上下限等;
数字量输入回路调试:在现场模拟输入开、关信号,检查其状态是否正确;
模拟量输出回路调试,在控制室模拟输出,然后在现场测试信号,确认其输出信号的正确。
数字量输出回路调试,在控制室内强制输出一个开、关信号,然后在现场测试实际输出信号,确认其信号正确。
系统报警联锁试验:
对报警回路,在现场仪表输入模拟报警值信号,观察报警显示,对紧急停车回路按梯形图、因果关系表或应用软件中的描述,在现场输入模拟停车信号,观察停车机构是否正确动作,对所有联锁回路,按模拟联锁工艺条件,检查联锁动作的正确性。
调试完毕后,达到联动试车条件。进行联动试车,在工艺、设备人员配合下进行,考核系统是否达到设计要求。
在调试施工过程中,作好各种记录,认真填写调试报告,认真归纳整理所有施工资料,竣工时向业主进行交接。
系统调试
为保证污水处理站项目安全、经济、可靠地投入运行,确保系统整套启动,调试、试运行实施方案如下。
调试目标
废水处理站项调试达到规定的废水排放标准。
运行成本达到最经济。
废水经过处理后《污水综合排放标准》(GB8978-96)中的一级标准,处理后排入市政污水管道系统。
主要指标如下表:
PH(250C)
CODcr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
氟化物(mg/L)
石油类
6-9
100
20
70
10
5
井下馈电开关:矿用馈电负荷断路器
近控: *** 作人员可以在断路器本体保护装置处通过分、合闸按钮进行断路器的分、合闸 *** 作。
远控: *** 作人员在监控机一次主接线图上对断路器进行远方的分、合闸 *** 作。
继电保护测试仪可用于过电流继电器测试、欠电压继电器测试、过电压继电器测试、中间继电器测试和时间继电器测试。
继电保护测试仪
1过电流继电器测试:
使用“交流试验”程序,当继电器动作电流小于35A时,可选择单相电流作为变量,并选择合适的电流步长。试验应自动或手动进行,其中手动模式可用于测量动作值和返回值。自动模式只能测量动作值。
当继电器动作电流大于35A时。可采用两相或三相并联电流输出。三相电流并联输出zui最大值为105A。此时并联电流的相位必须同相,否则不能采用并联方式。选择多个电流作为变量,通过自动或手动测试测量继电器的动作值和返回值。
注意:大电流要用粗一点的导线,导线尽量短,通电时间尽量短。以免损坏测试仪或被测继电器。
接线方式:将测试仪的电流接入继电器电流线圈。
将继电器的常开触点连接到测试仪的任何一个输入端。
2欠压继电器测试:
欠压继电器,也叫低压继电器,通常只有常闭触点。当常闭触点打开时,指示继电器动作。选择一个较高的电压值,然后按一定的步长降低电压,直到继电器动作。选择“AC程序”,计划手动进行测试。首先,输出一个电压值。由于是常闭触点,动作时间会显示在屏幕上,此时电压值还没有截止。手动旋转鼠标降低电压,直到屏幕上的动作时间值发生变化,说明继电器的常闭触点已经打开,相当于继电器回位。此时,屏幕上显示的电压值就是低压继电器的工作电压值。
3过电压继电器测试:
通过“交流测试”程序,当继电器的额定电压小于120V时,可以将单相电压值作为变量进行测试。选择电压步长和初始电压值,自动或手动改变电压直到继电器动作,这样就可以测出动作电压和动作时间。KF-6403的最大电压zui为120V。当被测继电器的额定电压大于120V时,可采用两相电压进行测试。例如,当VA=75,VB=75V并且VA和VB之间的相位差为180°时,线电压VAB=150V。因此,当两相之间的相位差为180°时,线电压等于两相之和。可改变两相电压,采用自动或手动测试。
4中间继电器测试:
使用“DC测试”程序。本程序单相电压输出范围为0-110V,电流范围为0-30A。中间继电器额定电压小于110V时,可用单相电压测试。可以选择诸如VA的相电压作为变量,设置电压步长,并选择适当的初始值。在手动测试开始时,左右转动鼠标改变电压值,直到继电器动作。在自动测试期间,电压将根据步长自动增加或减少,直到继电器动作。如果继电器的额定电压大于110V,可以选择两相电压进行测试,一相电压为正,另一相电压为负。两相线电压zui可达220V。可采用自动或手动测试来测试动作电压。
一些中间继电器由电流 *** 作,电压保持不变。可以选择单相电流作为变量,选择合适的电流步长和初始值。可以通过自动或手动测试改变电流值,直到继电器动作。
接线:将电压连接到继电器的电压线圈。
将继电器的常开触点连接到任何一个开关输入通道。
5时间继电器测试:
时间继电器的额定电压一般为220VDC。通常,当DC电压施加到140V时,继电器可以工作。
第一步:先测量继电器的工作电压。
设置继电器动作时间为05s,电压阶跃为-100,时间间隔为1s(应该大于继电器动作时间),VA为110V,不变,VB为0V,变量标志为“Y”,将线电压VAB连接到继电器电压线圈,测试模式为自动。继电器动作接入点连接到输入通道。其中VA为正,VB为负。点击“开始”,即VA输出110V DC,VB从开始下降到负电压,直到继电器动作。比如VB =-40V时,继电器动作,说明继电器工作电压为150V。也可用手动方法缓慢改变电压,使继电器动作。
反方向改变电压使继电器复位,此时的电压值就是继电器的复位电压。
步骤2测量继电器的动作时间。
将VA设置为110V,VB设置为-110V,VAB设置为继电器电压线圈,继电器的常开触点设置为测试仪的开关输入通道,一般为一个通道。时间间隔应设置为大于继电器的动作时间,测试方法为手动测试。点击“开始”测量继电器的动作时间。
1、过电流继电器测试:
采用“交流试验”程序,当继电器动作电流小于35A时,可选用一相电流作变量,选定合适的电流步长。采用自动或手动方式进行试验,其中,手动方式可用于测量动作值和返回值。自动方式只能测动作值。
当继电器动作电流大于35A时。可采用两相或三相并联电流输出。SX-3300三相电流并联输出zui大值是105A。这时并联的电流的相位必须是同相位,否则不能采用并联方式。选择多个电流作为变量,采用自动或手动试验测量继电器的动作值和返回值。
注意:大电流时应使用较粗导线,导线尽量短一些,通电时间尽量缩短。以免损坏测试仪或被试继电器。
接线方式:将测试仪的电流接入继电器电流线圈。
将继电器常开接点接入测试仪开入量中的任意一路。
2、欠电压继电器测试:
欠电压继电器又叫低电压继电器,通常只有常闭接点,常闭接点打开表示继电器动作。可选择一比较高的电压值,然后按一定步长降低电压,直到继电器动作。选用“交流程序”,拟采用手动方式进行试验,先输出一个电压值,由于是常闭接点,屏幕上会显示动作时间,此时电压值并未切除。采用手动旋转鼠标,降低电压直到屏幕上的动作时间值发生变化,此时表示继电器常闭接点已打开,相当于继电器返回。此时屏幕显示电压值就是低电压继电器的动作电压值。
3、过电压继电器测试:
采用“交流试验”程序,当继电器额定电压小于120V时,可用单相电压值为变量进行测试。选定电压步长和电压初始值,采用自动或手动方式来进行电压变化,直到继电器动作,可测出动作电压和动作时间值。KF-6403每相电压zui大值为120V。当被试继电器的额定电压大于120V时,可采用两相电压来进行测试。例如当VA=75、VB=75V、VA与VB相位差为180°时,线电压VAB=150V。因此当两相电压相位差为180°时,其线电压等于两相电压之和。选择两相电压可变化,采用自动或手动试验来测试。
4、中间继电器测试:
使用“直流试验”程序。该程序单相电压输出范围0-±110V电流范围0—30A。当中间继电器额定电压小于110V时,用单相电压就可试验。可选择一相电压如VA作为可变量,设定电压步长,选择一适当的初始值。手动试验开始时,通过左旋、右旋转动鼠标来改变电压值,直到继电器动作。自动试验时则该电压按步长自动增减,直到继电器动作。如果继电器额定电压大于110V时,可选择两相电压来进行试验,一相电压为正,另一相电压为负。两相线电压zui大值可达220V。采用自动或手动试验可进行动作电压测试。
有的中间继电器是电流动作,电压保持的,可选择一相电流作为变量,选择合适的电流步长及电流初始值,采用自动或手动试验方式改变电流值,直到继电器动作。
接线方式:将电压接入继电器的电压线圈。
将继电器的常开接点接入开关量输入通道中的任意一路。
5、时间继电器测试:
时间继电器的额定电压一般为220VDC。一般情况下,直流电压加到140V时,继电器就能动作。
第1步:先测继电器的动作电压。
将继电器的动作时间设到05s、电压步长设为-100,时间间隔设为1s(应大于继电器的动作时间)、VA设为110V,不可变,VB设为0V,可变标志打开为“Y”,将线电压VAB接到继电器电压线圈,试验方式为自动,继电器动作接入点接开入量通道。其中VA为正、VB为负。点击“开始”即VA输出110V直流,VB从开始减少为负电压直到继电器动作。例如当VB=-40V时继电器动作,则说明继电器动作电压是150V。也可用手动方法慢慢改变电压使继电器动作。
再反方向变化电压使继电器返回,此时的电压值就是继电器的返回电压。
第2步测量继电器的动作时间
将VA设为110V、VB设为-110V、VAB接入继电器电压线圈,继电器常开接点接入测试仪的开关量输入通道,通常可接1通道。时间间隔应设为大于继电器的动作时间,试验方式为手动试验,点击“开始”,即可测出继电器的动作时间。
以上就是继电保护测试仪进行过电流继电器测试、欠电压继电器测试、过电压继电器测试、中间继电器测试、时间继电器测试等试验的具体 *** 作步骤,这些知识是我们在进行试验前一定要了解的东西。
回答者:三新电力
IGBT开关式自并激微机励磁系统的原理及应用中国电器工业经济信息网添加时间:2006-4-1223:49:09[摘要]本文以HWKT—09型微机励磁调节器为例,详尽地阐述了IGBT开关式自并激微机励磁系统的基本原理,并重点讨论了IGBT在开关励磁中的应用。给出了开关励磁系统中励磁装置的基本输入输出关系,为更深入地掌握和理解该系统打下良好的基础。[关键词]IGBT占空比开关励磁自并激系统微机励磁调节器1概述HWKT—09型微机励磁调节器是武汉洪山电工技术研究所研制的新型的由IGBT作为功率输出器件的自并激微机励磁调节器。它的最大特点是结构简单,主控回路只需一块面积为25×20(cm2)的印制电路板,以Intel公司准16位单片机(8098)为核心,加上外围接口芯片组成的控制系统。该装置于2000年12月在我站#1、#5机上成功投运,目前运行良好。2IGBT自并激励磁系统的组成及主回路原理21励磁系统组成及接线方式自并激励磁系统也就是直接励磁系统或称静态励磁系统。我站的HWKT—09型IGBT自并激励磁系统由励磁变压器、三相不可控整流桥及IGBT功率单元、灭磁单元、控制单元四部分组成。交流励磁电源取自发电机端(也称机端变压器)励磁变压器,励磁变压器的付方输出经三相不可控全波整流桥整流输出的直流电压给发电机励磁绕组励磁,励磁电流的调节经串接于发电机励磁回路的IGBT以直流斩波的方式实现。IGBT如同一只电子开关,在自动励磁调节器AVR的控制下,连续处于导通或截止状态,以达到调节励磁电流的目的。我站#1、#5机励磁系统由控制部分和功率部分构成。控制部分由两台HWKT-09型微机励磁调节器及各种信号输入、输出转换控制环节构成一个励磁调节器柜(标准屏);功率部分三相不可控全波整流桥加一组IGBT开关控制单元及相应滤波和保护回路构成功率柜(标准屏),此外系统另包括发电机灭磁柜。因此整个发电机励磁系统由机端励磁变压器、励磁调节器HWKT-09、HKL-02功率柜、HMC-02灭磁柜及其它单元组成。开关式自并激励磁系统接线方式如图一所示。22功率单元的组成和原理IGBT器件结合了双极型晶体管的功率特性和场效应管控制简单的优点,将其应用于励磁领域可使功率部分简化,也消除了SCR晶闸管可控整流方式的一些弊病。使系统的经济性和可靠性得到了提高。功率单元主要由两部分组成:整流、滤波装置和功率开关。前者将交流励磁电源变换为直流电源后供功率开关使用,并滤除大的纹波、毛刺和均衡三相电源的负载。后者受控于调节器,调节功率开关的闭合时间即可控制励磁电流的大小。也就是说,调整功率管的导通时间即可对发电机的励磁输入功率进行控制。23励磁调节器主回路IGBT励磁系统主回路原理图如图二所示。把IGBT作为一只电子开关,跨接在发电机励磁绕组两端。VIN为来自励磁变压器的三相交流电压,L1为转子绕组,当1K闭合后,三相交流励磁电源通过D1~D6三相整流及电容C1滤波,得到直流电压UE,当1K闭合IGBT导通时,二极管D7截止,UE通过绕组L1、IGBT使L1中电流增加;当IGBT截止时,L1中电流减小,产生的感应电压使D7导通,给L1续流。当IGBT导通期间,L1中的电流增加量大于在截止期间电流的减小量时,L1中的平均电流增加,反之L1中的平均电流减小。当增加量等于减小量时,L1中的平均电流不变,达到稳定运行工作状态。24励磁电压、励磁电流的计算设三相整流滤波后的直流电压为UE,IGBT导通时间为TON,截止时间为TOFF。导通时,转子两端压降为UE;截止时,转子电压等于续流二极管D7管压降,忽略为零。如图三所示。由此可见,我们根据发电机机端电压、转子电流或无功负荷等因素的变化改变KC,亦即改变IGBT驱动方波的占空比,即可改变励磁绕两端的电压,从而达到调节发电机输出电压、无功的目的。25IGBT的驱动条件及方法251IGBT的输入特性要求其驱动电路满足以下条件:(1)IGBT导通时提供12V——18V栅极电压;(2)IGBT截止时提供0V——(-18V)栅极电压(为保证可靠截止,一般为-5V);(3)IGBT开关瞬间提供足够大的电容充放电电流;(4)和控制电路隔离;(5)完成IGBT过流保护。252驱动方法到目前为止,IGBT有多种驱动方法,基本上是由混合集成电路组成。日本富士电机公司生产的厚膜集成电路如EXB840/841、EXB850/851是专为IGBT设计的驱动模块,符合上述所有驱动条件,是理想的驱动电路模块。HWKT—09型微机IGBT开关式励磁装置采用了这种专用芯片。驱动模块的原理框图如图四所示。VCC、VEE为(±20V供电电源,光耦PC1提供控制电路和IGBT的隔离。Dz为5V稳压管,在IGBT截止时提供-5V反向偏压。当15脚到14脚有4mA电流通过时,光耦PC1导通,通过放大器G使输出三极管T1导通、T2截止,VCC通过T1、R8、IGBT的栅极G、射极E,稳压管Dz给IGBT栅极提供+15V正向偏置,IGBT导通;当15脚到14脚无电流时,PC1不通,T1截止、T2导通,稳压管DZ上+5V电压通过IGBT的射极E、栅极G、R8、T2使IGBT栅极电压为-5V,保证其可靠截止。当IGBT过电流时,VCE增加,通过检测二极管D使过流保护动作,关闭放大器G,起到护作用。26灭磁及转子过电压保护该回路由高能氧化锌压敏电阻组件和专用快速直流开关为主组成。灭磁及转子过电压保护原理接线图如图五所示。图中YMR表示氧化锌压敏电阻,它是一种非常优良的非线性元件,其电压与电流关系可用下式描述:与此相对应的伏安特性如图六所示。可以将伏安特性划分为两个工作区域:I是小电流区,II是大电流区,A称为转折点。由于YMR与FLQ是并联连接,当正常工作时,FLQ两端电压较低,YMR工作在小电流I区,流过它的电流较小,仅为数百微安,称为泄露电流。它既不能消耗能量,也不影响被保护对象的工作状况。一旦有过电压发生,氧化锌压敏电阻本身无任何延时,其响应时间大约为100毫秒,因此,它立即过渡到大电流II区工作,使得过电压得到限制并被吸收,保护了发电机转子免受过电压侵袭。当需要灭磁时,指令快速直流开关FMK分断,它很快切断转子绕组与励磁电源的联系。转子作为一个大电感,使di/dt上升,即励磁绕组两端电压急剧增加,当超过氧化锌压敏电阻件的转折电压时,YMR立即工作在II区而呈现低阻状态,转子电流从FMK转移到压敏电阻上,迅速完成换流过程。转子能量得以通过压敏电阻释放,实现灭磁。在灭磁过程中,YMR两端亦即转子电压几乎为一恒定值。因此,这种灭磁方式接近于理想灭磁状态。从FMK开断到安全建压仅需要数毫秒,而整个灭磁过程经历的时间大约为400毫秒。可见,这种新型的灭磁方式确实具有 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作简单,灭磁速度快,开关容量大,过电压保护水平可控等独特优点。3IGBT励磁系统控制单元31硬件控制电路HWKT-09型微机励磁调节器的控制回路由主控电路、键盘显示电路、测量电路、同步电路、开关量输入电路、调宽脉冲输出电路、信号输出电路、电源等部分组成。在设计HWKT-09的主控电路时,充分利用该单片机的一些独特之处,使得这样一块小小芯片能充分、合理的控制一套复杂的励磁系统。运行经验表明,它功能完善、性能可靠。现举几例说明HWKT-09如何充分应用单片机所拥有的资源。◆四通道10位模数转换器(A/D),可以十分方便地用于数据采集系统。在装置中,直接采集四路模拟信号:发电机励磁PT电压UFL、发动机仪表PT电压UFY、发电机定子电流IF及励磁电流IL。◆四路高速输入通道HSI0、HSI1、HSI2、HSI3,可用以记录外部事件。在本装置中,利用HSI1通道测量同步脉冲信号,利用HSI0通道测量功率脉冲信号。◆六路高速输出通道HSO0、HSO1、HSO2、HSO3、HSO4、HSO5。在本装置中利用这些输出通道输出IGBT器件的触发信号。◆WATCHDOG功能,使得系统在故障情况下能够自动恢复正常工作。◆数据通讯功能,可根据用户的需要,增加与电厂监控系统的通讯。另外,该单片机指令系统极其丰富,采用寄存器-寄存器结构,增设了乘、除法指令,使编程简洁方便。另外,CPU能接收17个中断源信号,使中断系统简练适用。一只CPU芯片几乎包含了一台计算机的所有部件。再经过有针对性的设计,使HWKT-09系列微机励磁调节器较国内其它厂家常用的八位Z80CPU、Intel8031以及8086CPU等,在用于实时控制方面,功能更强,性能更优,抗干扰性能更好,可靠性更高。由于全部采用了进口大规模或超大规模集成电路芯片,及其它工业级器件,可靠性得到保证。由于硬件极其简单,给调试及维护带来极大的方便。另外输入、输出信号经过多重全隔离,采用了高质量的双套开关电源电路,又采取了有效的抗干扰措施以及严格的制造工艺,使得本装置不仅有很高的可靠性,而且性能优良。311主控电路的组成由单片微机(8098)CPU、程序存储器(EPROM)、工作参数存储器(E2PROM)、石英晶体等组成。312键盘显示电路该电路由键盘显示控制芯片、8位数码管、数码管译码驱动芯片、16位键盘、键盘译码芯片等组成。通过特殊按钮的开关信息和键盘中断来实现调节器参数设置、显示切换、(10%阶跃试验等功能。313测量电路发电机电压UFY、系统电压UFL、发电机电流IF、励磁电流IL四路模拟量经降压(或变流)整流,再经运放缓冲放大、送入单片机的A/D转换器。通过对电压、电流相位的检测来计算功率因数角及有功、无功。314同步电路直流励磁系统中,通过单片机内部电路产生一组同步信号,分别发送到另一套调节器,经过逻辑判断,形成脉宽调制脉冲的同步信号。315开关量输入电路共有八路开关量输入,均经抗干扰处理及光电隔离,再送到相应的检测芯片。八路开关量分别是:增加励磁接点、减少励磁接点、风机位置接点、手动接点、油开关位置接点、灭磁接点、关机接点、开机接点。调节器面板配设相应的按钮,能“就地”、“单套”调节以及模拟发电机的运行状态。316调宽脉冲输出电路由CPU的高速输出口HSO输出单相脉宽调制矩形波,经光电隔离、功率放大输出,可以直接驱动IGBT功率器件。矩形波上升沿小于5us,幅值约15V,瞬态输出电流500mA。317信号输出电路共有14路信号输出,调节器面板上有对应的14只发光二极管指示,共用4个光字牌信号输出,并可接至中央控制室。这14路输出信号分别是:+12V电源、-12V电源、+5V电源、24V电源、风机故障、手动运行、油开关状态、灭磁、低频、过励、低励、PT断线、试验及开机;其中过励限制、顶值限制、过励保护共用过励指示信号,另还有正组脉冲指示、反组脉冲指示。当过励保护、PT断线保护动作,调节器输出设备故障信号节点,同时在调节器面板上驱动相应指示信号;当风机故障(功率单元温度过高)、手动、灭磁、低励限制、过励限制、顶值限制等动作,调节器输出设备异常信号,同时在调节器面板上驱动相应指示信号;另设正组脉冲、反组脉冲两路信号指示。318电源电源采用双路输入双路开关电源并联工作方式。输入电源采用交流220V整流后与直流220V并联,输入到两套独立的开关电源,开关电源的输出并联。此设计方式充分考虑了设备工作的基础--供电电源的可靠性和冗余度,为整个设备的正常工作提供坚实的基础。输入:DC220V±20%;AC220V±10%~20%,输出:+5V/10A;+12V/2A;-12V/2A;+24V/1A;24V与其它三路电源电气隔离,用作开关信号输入、输出和脉冲功放电源。32控制软件主程序原理流程图控制软件程序包含各功能子模块程序、显示、给定调节、开关量保护判断、采集、功率计算、自动PID、手动PID、低励PID、控制方式选择、手动跟踪自动、自动跟踪手动、PSS、恒无功等、键盘处理子程序、高速输入中断、高速输出中断等。主程序原理流程图如图七所示。33励磁调节器基本功能◆保持发电机端电压恒定◆正负调差率可以选择◆发电机恒励磁电流运行◆PID及PI控制调节,附加PSS或EOC调节(可选),可变参数自适应调节及非线性最优调节◆强励顶值限制◆过励反时限限制◆低励限制◆V/F限制◆八位数码管十进制显示多种参量,循环或定点显示◆励磁/仪表电压互感器断线检测及保护◆全数字调节◆电源、硬件、软件故障信号以及其它各种故障信号输出◆与其它自动化仪器仪表及计算机监控系统的通信接口◆空载过压保护◆零起升压可跟踪系统电压◆正常运行时键盘封锁◆两套完全独立的并列运行方式◆双套电源供电,面板测量及指示◆模块化软件结构◆全部参数均用十进制数字显示◆十六只薄膜键盘在线修改控制参数◆完备的硬、软件自诊断功能◆开机电压自动置位,关机电压自动清零◆状态信号显示◆正反组脉冲输出双层隔离,面板测量及指示◆掉电数据保护34励磁控制系统方框图IGBT开关式自并激微机励磁控制系统方框图如图八所示。图中A1、A2、A3分别是控制回路、励磁功率回路及发电机的输入输出特性。其中UKZ是控制环节A1的输出,它的大小和占空比KC成正比。为了方便分析,假设:UKZ=KCUgl是功率环节A2的输出(平均值)。我们由图二及分析知:在IGBT开关励磁中,输入、输出及占空比的关系为:Ugl=135UINKC由此可知,Ugl及KC是线性关系,因而系统具有很好的线性度和稳定性,降低了控制的复杂性。4结束语IGBT开关式励磁调节器成功地将新型功率复合电子器件——绝缘栅双极性晶体管IGBT运用于励磁控制领域。由于IGBT同时具备承受高电压、大电流和工作速度快、控制功率低的特点,使得开关式励磁调节器结构简单、性能价格比大大提高。我们相信,随着大功率规格的IGBT的出现,以IGBT作为功率器件的开关式励磁系统将会得到更加广泛的应用。
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