自动电压调节(AVR)-详细介绍.doc

自动电压调整 zidong dianya tiaozheng???? automatic voltage regulation,AVR 同步发电机的励磁控制系统对机端电压实施自动调节的功能。由于同步发电机具有电枢反应，其端电压随负载变化而波动。最早期的透平发电机运行时，电压是人工调节的，由运行人员监视并调节励磁机磁场回路中的变阻器来维持发电机的端电压。后来研制成机电型自动电压调节器，同步发电机端电压的调整才实现了自动化。 励磁控制系统 自动电压调节器、励磁机和同步发电机形成的反馈控制系统，见图1。自动电压调节器以发电机的运行参数(电压、电流、功率因数等)作为反馈控制信号，调节励磁电流以维持机端电压为给定值，实现并联运行机组间的无功功率自动分配和提高发电机组运行的稳定性等。 自动电压调节器 (AVR) 是励磁控制系统的核心部件，它所选用元件的性能和所采用的调节准则对调节系统的品质起主导作用。自动电压调节器是通过调节励磁电流来实现电压调整的，同时它还兼有强行励磁、强行灭磁等控制功能，所以也称为自动励磁调节器。 图1 励磁控制系统图 发展简况 50年代以前只有机电型自动电压调节器，它的执行部件直接作用于变阻器，改变励磁机的磁场电阻，从而改变发电机励磁，达到调节机端电压的目的。由于它需要克服摩擦力，具有呆滞区，所以发电机组不能在人工稳定区域运行。它的任务只是调整电压和无功分配。50年代磁放大器出现后，电磁型自动电压调节器开始问世，这种自动电压调节器的综合放大和功率放大部件都采用磁放大器，用改变励磁机磁场绕组合成安匝的办法来调节发电机的端电压，它没有机械运动部件，因而无呆滞区，发电机组可以在人工稳定区域运行。这种调节器可靠性高、寿命长。它的主要缺点是时间常数较大。60年代由于半导体器件的发展，又出现了半导体型自动电压调节器。半导体器件几乎没有时延，使用寿命长，70年代初半导体型的自动电压调节器就得到了广泛的应用。当前大规模集成电路和计算机技术已日益成熟，应用计算机技术的数字型自动电压调节器(digital automatic voltage reg-ulator，DAVR) 已研制成功并投入工业运行。 构成和工作原理 自动电压调节器由基本调节装置和辅助装置两部分组成，其结构框图如图2所示，前者由电压量测比较、电压整定、综合放大、功率放大和无功补偿等单元组成;后者包括励磁系统稳定器、最低励磁限制器、过励磁限制器、伏/赫保护和电力系统稳定器等。 图2 自动电压调节装置结构框图 1—电流互感器; 2—电压互感器 (1)基本调节装置：发电机端电压由测量元件转换为可与基准值进行比较的信号，两者间的误差信号经放大后控制励磁电源的输出量以克服机端电压的偏差，使误差信号降至微小值或为零，即调整发电机端电压接近或等于给定值。调节特性是衡量自动电压调节器静态工作性能的依据，比例式电压调节器的输出UL与测量比较后的误差信号成比例，其特性见图3，发电机电压Uf升高时，调节器输出降低，其陡度与放大倍数成正比。通常用发电机的无功调节特性来反映自动电压调节器的静态性能，且用调差系数δ表示： δ%= (U0*—U*)×100 式中U0*为发电机空载状态下端电压的标幺值;U*为功率因数等于零，定子电流等于额定值时发电机电压的标幺值。 无功补偿器不接入，发电机负载从额定值变化到零时端电压的变化率称为自然调差系数δ0，即 δ0%=(U0*—UN*)×100式中UN*为额定工况下发电机端电压的标幺值。 图3 自动电压调节器特性 δ0决定于励磁控制系统的放大倍数，是反映自动电压调节器调节精度的重要指标，也可称电压调节精确度或稳态电压调整率或静差率。中国电力部门规定自动电压调节器应保证发电机端调压精度小于0.5%～1%;中国国家标准则要求电磁型的自动电压调节器静差率小于3%，半导体型的小于1%。 无功补偿器用于并联运行机组间无功功率的分配。它的原理是使电压调节器测量元件测到的端电压加入正比于无功电流的分量。改变这一分量的比值即可获得所需δ值的无功调节特性。并联运行的发电机组，其无功调节特性δ应为正值，即具有下倾特性。设发电厂母线电压标幺值为U*，则在母线上并联运行的发电机其无功电流标幺值为：IQ*＝(U0*-U*)×100/δ。U0*是空载电压标幺值，决定于整定输入信号。δ值设定后，改变U0*值可使无功功率作相应的增减。若母线电压波动U*，发电机组无功电流的波动为IQ*＝—U*×100/δ。通常要求各台发电机组无功负载的波动与其容量成比例，即IQ*相等，所以在公共母线上并联运行机组的调差系数δ要求相等。中国国家标准规定无功补偿点最大的附加调差系数应在±10%范围内。调差系数的整定是连续的，也可以在全程内均匀分档。 (2)辅助装置：包括励磁控制系统稳定器，可