勵(lì)磁調(diào)節(jié)器工作電源設(shè)計(jì)方案改進(jìn)

胡海燕，朱云新

（1.武漢市陸水自動(dòng)控制技術(shù)有限公司，湖北 赤壁 437302；2.長(zhǎng)江水利委員會(huì)陸水樞紐工程局機(jī)電安裝工程處，湖北 赤壁 437302）

1 常規(guī)調(diào)節(jié)器工作電源設(shè)計(jì)方案

常規(guī)設(shè)計(jì)方案中勵(lì)磁裝置的調(diào)節(jié)器等工作電源采用廠用電與直流電分別給開關(guān)電源供電，然后在開關(guān)電源輸出側(cè)隔離，通過二極管阻塞反向電壓，再將同電壓等級(jí)的輸出電源并接在一起給調(diào)節(jié)器或其它設(shè)備供電，其供電模式為雙電源熱備，如圖1所示。

這樣的設(shè)計(jì)方案雖然簡(jiǎn)單，有較高的可靠性，但是存在以下缺點(diǎn)：

沒有相應(yīng)聲光指示工作電源狀態(tài)。四個(gè)開關(guān)電源中如有損壞時(shí)或直流系統(tǒng)或廠用電中的某一路供電出現(xiàn)故障后，這時(shí)勵(lì)磁裝置雖然能正常工作，但此時(shí)運(yùn)行人員可能在較長(zhǎng)時(shí)間不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。若此時(shí)再發(fā)生供電系統(tǒng)異常或開關(guān)電源損壞，就會(huì)造成發(fā)電機(jī)失磁的重大故障。

工作電源出現(xiàn)故障后無法準(zhǔn)確判斷出是哪路電源出了故障，就無法在不停機(jī)的狀態(tài)下更換開關(guān)電源，需停機(jī)檢修更換，這樣會(huì)對(duì)用戶造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

圖1 常規(guī)調(diào)節(jié)器工作電源回路

2 改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)原理

針對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案暴露出的缺點(diǎn)，我們?cè)?013年4月提出設(shè)計(jì)變更方案，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作，對(duì)新增的電源監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的烤機(jī)，最終于2013年6月完成成品，改進(jìn)后調(diào)節(jié)器工作電源回路如圖2。

2.2 電源監(jiān)測(cè)裝置原理

開送電源監(jiān)測(cè)裝置的電路結(jié)構(gòu)如圖3。

圖2 改進(jìn)后調(diào)節(jié)器工作電源回路

圖3 開關(guān)電源監(jiān)測(cè)裝置的電路結(jié)構(gòu)圖

第一分壓電路9包括串聯(lián)連接的電阻R1和電阻R2，其的一端與基準(zhǔn)電壓（例如＋9 V）連接，另一端接地，電阻R1和電阻R2的節(jié)點(diǎn)作為輸出端輸出第一參考電壓至運(yùn)放IC1D和運(yùn)放IC1B的反相輸入端。

所述第二分壓電路10包括串聯(lián)連接的電阻R4和電阻R5，第二分壓電路10的一端與基準(zhǔn)電壓（例如＋9 V）連接，另一端接地，電阻R4和電阻R5的節(jié)點(diǎn)作為輸出端輸出第二考電壓至運(yùn)放IC1C和運(yùn)放IC1A的同相輸入端。運(yùn)放IC1D的同相輸入端和運(yùn)放IC1C的反相輸入端分別通過電阻R3接入電源1，運(yùn)放IC1B的同相輸入端和運(yùn)放IC1A的反相輸入端分別通過電阻R6接入電源2。運(yùn)放IC1D、運(yùn)放IC1C、運(yùn)放IC1B、運(yùn)放IC1A的輸出端分別通過電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14與發(fā)光二極管LED1、LED2、LED3、LED4的陽極連接。

這樣，由運(yùn)放IC1C、IC1D等元件組成具有遲滯特性的電壓比較電路，檢測(cè)＋5 V（Ⅰ）（即電源1）電壓是否正常，假設(shè)＋5 V電壓升高至＋5.5 V或降低至＋4.7 V電壓時(shí)，運(yùn)放IC1C或IC1D輸出高電平，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管LED1、LED2發(fā)出警示。＋5 V（Ⅱ）（電源2）的電壓檢測(cè)由運(yùn)放IC1A、IC1B等元件組成，原理同上。

本裝置還包括分別與電源3、電源4、電源5、電源6、電源7、電源8連接的光耦 OC1A、OC1B、OC2A、OC2B、OC3A、OC3B，每一光耦的輸入端與待測(cè)電源連接，光耦接收端的集電極接上拉電阻，發(fā)射極接地，所述上拉電阻的一端接直流電壓，另一端與發(fā)光二極管的陽極連接。以光耦OC1A為例，光耦OC1A的輸入端通過電阻R23接入電源3，光耦OC1A接收端的集電極通過上拉電阻R15接入直流電壓（＋12 V），光耦OC1A接收端的發(fā)電極接地，上拉電阻R15的另一端與發(fā)光二極管LED5的陽極連接。在上述電源3的電壓正常時(shí)，光耦OC1A的集電極電平是零，若電源3的電壓消失時(shí)，光耦OC1A的集電極輸出高電平，發(fā)光二極管LED5亦被點(diǎn)亮。其它光耦的連接方式和工作原理與前述相同，在此不再贅述。

發(fā)光二極管LED1～LED10的陰極與開關(guān)管T1的控制端連接，開關(guān)管T1的第一端通過繼電器J1線圈接入直流電壓（＋12 V），二極管D5連接在線圈的兩端，開關(guān)管T1的第二端接地。開關(guān)管T1為NPN三極管。由發(fā)光二極管LED1～LED10構(gòu)成或門電路，任何一個(gè)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮后其陰極均可輸出高電平，開關(guān)管T1的控制端（即NPN三極管的基極）在得到高電平后導(dǎo)通，繼電器J1動(dòng)作，其動(dòng)作接點(diǎn)輸出故障信號(hào)。開關(guān)管T1的第一端與直流電壓之間還連接一發(fā)光二極管LED11，用于總故障報(bào)警。

電源檢測(cè)單元內(nèi)部工作電源：由雙路＋24 V（Ⅰ）、＋24 V （Ⅱ）經(jīng) D3、D4隔離后并聯(lián)給 DC－DC直流變換器P1供電，P1輸出＋12 V電壓。電路中工作電源的＋12 V亦由＋12 V（Ⅰ）、＋12 V（Ⅱ）經(jīng)D1、D2隔離后并聯(lián)提供。這樣整個(gè)電路的工作電源就有四路電源共同供電，可提高本電路工作的可靠性。

2.3 新方案實(shí)施后的效果

通過大量的模擬故障試驗(yàn)與長(zhǎng)時(shí)間烤機(jī)試驗(yàn)后，證明該電源設(shè)計(jì)方案穩(wěn)定可靠，并且在任意開關(guān)電源不正常時(shí)均可對(duì)外發(fā)出信號(hào)警示，由此得出新方案比傳統(tǒng)方案更智能化、安全化，能使現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員及運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，從而及時(shí)消除其故障，避免造成更大的損失。

3 結(jié) 論

新設(shè)計(jì)方案與常規(guī)設(shè)計(jì)方案相比雖然成本上略有增加，但卻極大提高了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定與可靠性，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮應(yīng)發(fā)展新設(shè)計(jì)方案。新設(shè)計(jì)方案已在多個(gè)電站投入使用，運(yùn)行至今未出現(xiàn)任何誤報(bào)等故障，因此改進(jìn)效果顯著，應(yīng)大力推廣。

［1］ 李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2011.

［2］ 電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1998.