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2012注冊(cè)電氣工程師考試：電氣設(shè)備百科匯總

勵(lì)磁電流

在同步發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)中，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是其中的重要組成部分。當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)的端電壓，當(dāng)電力系統(tǒng)中有多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁電流來(lái)合理分配并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間的無(wú)功功率，從而提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。因此，國(guó)內(nèi)外相關(guān)專業(yè)人士一直致力于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的研究。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展也由機(jī)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(lì)磁調(diào)節(jié)器的主導(dǎo)產(chǎn)品是以微型計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)成的，但其造價(jià)高，需要較高技術(shù)支持，在一些小型機(jī)組上推廣有一定難度。由此，出現(xiàn)了以MCS-51單片機(jī)為核心的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器[1][2]。MCS-51單片機(jī)內(nèi)部資源較少使得外圍電路復(fù)雜，從而影響了整個(gè)勵(lì)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(jī)自并勵(lì)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法。

PIC16F877是美國(guó)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(shí)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(chǔ)器,368Х8位RAM,256Х8位的EEPROM,14個(gè)中斷源和3個(gè)定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器,片內(nèi)集成多達(dá)15個(gè)外圍設(shè)備模塊，因此外圍電路大大簡(jiǎn)化，成降低。

2 自并勵(lì)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器基工作原理

圖1為自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的原理接線圖。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率取自發(fā)電機(jī)端，經(jīng)過(guò)勵(lì)磁變壓器LB降壓，可控硅整流器KZL整流后給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(jù)裝在發(fā)電機(jī)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(hào)以及其它輸入信號(hào)，按事先確定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)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(jī)的勵(lì)磁電流，使得在單機(jī)運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)壓，在并網(wǎng)時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

發(fā)電機(jī)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(hào)送PIC16F877微控制器，用PIC的計(jì)數(shù)器測(cè)量這兩脈沖的寬度，便可得到相位差計(jì)數(shù)值，即電網(wǎng)的功率因素角[1]。然后通過(guò)查表得出相應(yīng)的功率因素，進(jìn)一步求出有功功率和無(wú)功功率。

控制單元選用一片PIC16F877單片機(jī)，因PIC16F877單片機(jī)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(qiáng)了抗干擾能力。PIC單片機(jī)根據(jù)從輸入通道采集的發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行控制計(jì)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(shí)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(jì)算機(jī)CPU計(jì)算出來(lái)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(lì)磁電流。

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