發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器電路原理及改進(jìn)電路

趙詣

（國網(wǎng)安徽省電力有限公司巢湖市供電公司，安徽巢湖 238000）

1.SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器原理介紹

SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器是現(xiàn)階段柴油發(fā)電機(jī)組常用的調(diào)壓器，其主要工作是將電壓調(diào)整到發(fā)電機(jī)能夠接受的范圍內(nèi)，從而促使在保證發(fā)電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行的前提下保護(hù)了發(fā)電機(jī)的安全，進(jìn)而促使發(fā)電機(jī)能夠正常的進(jìn)行作業(yè)[1]。

1.1 直流電流

通過簡單分析可知，Z1、Z2、Z3為發(fā)電機(jī)副繞組，為交流中頻電源，C9為電容，E1、E2為勵(lì)磁線圈，V10為續(xù)流二極管，C、E為兩個(gè)回路。首先，交流中頻電源的發(fā)電機(jī)副繞組為發(fā)電機(jī)組調(diào)壓器的勵(lì)磁電源引入電力能源，隨后被引入的電力能源流至C9處，C9處電容的主要作用是將分別從Z1、Z2、Z3引入的三相電源進(jìn)行整流，主要采用的方法為三相整流橋整流，將原本的交流電整流為直流電，這是確保電流能夠正常的在電路中傳輸?shù)闹攸c(diǎn)環(huán)節(jié)，最后，被整流后的電流經(jīng)過V10被分開，分別沿著E1、E2兩個(gè)勵(lì)磁線圈流動，促使C、E兩個(gè)回路都能夠有電流的流入，從而促使調(diào)壓器能夠正常的工作[2]。

同時(shí)，V12、V13、R25、C10始終保持著串聯(lián)的狀態(tài)，而串聯(lián)狀態(tài)能夠促使由勵(lì)磁電源引入的電力能源為整個(gè)發(fā)電機(jī)組調(diào)壓器提高穩(wěn)定的電力能源，而該部分穩(wěn)定的電力能源主要體現(xiàn)在為控制電路提供的工作電源上，確保了控制電路能夠?yàn)榘l(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源輸出的穩(wěn)定性，進(jìn)而確保了電流在傳輸過程中的穩(wěn)定性，促使其形成了基本穩(wěn)定的電路。調(diào)壓器若想正常工作是需要引入直流電源的，而調(diào)壓器直流電源的來源主要包括兩部分，一部分是經(jīng)過C9整流的三相交流電源，而另一部分則是通過J1、J2直接引入到E1、E2的直流電壓，通過直流電流和直流電壓的引入能夠促使發(fā)電子定子繞組和發(fā)電機(jī)副繞組能夠同時(shí)為發(fā)電機(jī)調(diào)壓器提供穩(wěn)定的直流電流和直流電壓，同時(shí)也能夠促使發(fā)電機(jī)調(diào)壓器內(nèi)部很快的完成建壓工作，從而促使調(diào)壓器正常工作。

1.2 反饋信號

通過反饋信號可直接的了解到發(fā)電機(jī)調(diào)壓器的運(yùn)行狀況，因此，對發(fā)電機(jī)組調(diào)壓器電路原理中的反饋信號的測量也是尤為重要的。分析可知，IV為整流塊，發(fā)電機(jī)調(diào)壓器的反饋信號是需要經(jīng)過IV的整流后才可傳遞給下一模塊G、E端。發(fā)電機(jī)調(diào)壓器的反饋信號主要是從RP1處獲取的，通過測量RP1的滑動電阻便可直接獲取直流反饋信號，而此時(shí)反饋信號不可直接被采用，需要經(jīng)過R6被放大處理。在R6處有一個(gè)直流反饋信號的運(yùn)算放大器，在R9處有一個(gè)直流反饋信號的比較器，其中，N2-3及其周圍的元件會組成一個(gè)PID環(huán)節(jié)，在RP1端獲取的直流反饋信號會在PID環(huán)節(jié)進(jìn)行運(yùn)算，經(jīng)過運(yùn)算的直流反饋信號，會在R9處的比較器當(dāng)中形成一個(gè)三角波信號，該三角波信號會經(jīng)過內(nèi)部元件的處理轉(zhuǎn)化為三角波電路，該三角波信號便是可獲取并利用的發(fā)電機(jī)調(diào)壓器的直流反饋信號[3]。

總體而言，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸入短信號增大時(shí)，發(fā)電機(jī)輸入端的電壓與發(fā)電機(jī)輸出端的電壓呈現(xiàn)的是反比例的關(guān)系，及發(fā)電機(jī)輸入端電壓越高，輸出端電壓則越低，若發(fā)電機(jī)端電壓上升，則會導(dǎo)致經(jīng)過IV整流塊整流后的電流信號上升，進(jìn)而則會導(dǎo)致經(jīng)過直流反饋信號的運(yùn)算放大器運(yùn)算的直流電流信號上升，而若反饋信號直流電流信號上升則會導(dǎo)致反饋信號在三角波內(nèi)占用的空間較大，而比較器所輸出的直流電流在三角波內(nèi)占用的空間則會降低，進(jìn)而導(dǎo)致E1、E2輸出的勵(lì)磁電流減小，而當(dāng)輸出勵(lì)磁電流減小時(shí)，則會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子繞組輸出的電壓降低，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)整體的輸出電壓有所下降。

1.3 壓降補(bǔ)償

據(jù)筆者調(diào)查研究顯示，發(fā)電機(jī)組在運(yùn)輸電能的過程中，電流是在低電壓、大電流的情況下運(yùn)輸，因此則會導(dǎo)致電纜在運(yùn)輸電力能源的過程中存在壓降的現(xiàn)象，且電流越大、壓降越高，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)際上傳輸?shù)诫娎|末端的電壓并不是原本的理想電壓，電壓難以保持在額定電壓的范圍內(nèi)，因此，在實(shí)際發(fā)電機(jī)組在運(yùn)輸電能的過程中，需要在調(diào)壓器外圍安裝電流互感器和單相整流橋。在電機(jī)組在運(yùn)輸電能的過程中電流互感器和電壓整流橋會將經(jīng)過的電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏?，利用發(fā)電機(jī)的直流反饋信號可降低發(fā)電機(jī)輸入端的電壓，從而促使發(fā)電機(jī)輸出端的電壓增高，并利用調(diào)節(jié)電位器為發(fā)電機(jī)提供壓降補(bǔ)償，從而促使電纜末端的電壓能夠基本穩(wěn)定在額定電壓，增強(qiáng)補(bǔ)償效果，從而促使發(fā)電機(jī)組正常的運(yùn)行工作。

2.問題的產(chǎn)生

就目前情況而言，SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器僅適用于負(fù)載電流高于200A時(shí)的情況，因此，在若想SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器能夠正常的被使用，則需要變電的供電品質(zhì)提出了更高的要求。當(dāng)負(fù)載電流低于200A時(shí)，則會經(jīng)過互感器轉(zhuǎn)換的直流電流的信號降低，進(jìn)而導(dǎo)致壓降補(bǔ)償效果不佳，調(diào)壓信號減小，致使發(fā)電機(jī)組輸出端電壓不能夠滿足額定電壓，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的工作效果大幅度降低。而當(dāng)負(fù)載電流在200A或在200A以上時(shí)，發(fā)電機(jī)的變壓調(diào)節(jié)器則能夠滿足電站穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)指標(biāo)，進(jìn)而促使SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器能夠正常的工作，為發(fā)電機(jī)提供穩(wěn)定且足夠的壓降補(bǔ)償，保證了發(fā)電機(jī)組電壓輸出端的輸出電壓維持在額定電壓，發(fā)電機(jī)組便可正常的運(yùn)行。因此，在實(shí)際使用SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器時(shí)需要考慮負(fù)載電流的問題，盡可能提高變電的供電品質(zhì)。

同時(shí)，在實(shí)際使用SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器時(shí)，如果想要增大VI中的電阻，便可以消除V10帶來的壓降影響，這雖然能夠在一定程度上環(huán)節(jié)發(fā)電機(jī)組輸出電壓不滿足額定電壓的情況，但隨著VI中的電阻的增加，VI的預(yù)負(fù)荷發(fā)熱的熱量也會隨之增加，這不僅影響了VI的使用效果，同時(shí)也會對VI附近的元件造成損傷，嚴(yán)重時(shí)則會導(dǎo)致元件的燒傷，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器無法正常的被使用，電站的帶負(fù)能力也會隨之下降，進(jìn)而促使電站無法為用戶提供穩(wěn)定的電力能源。

3.調(diào)壓器電路改進(jìn)措施

通過對實(shí)際使用SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器時(shí)將會產(chǎn)生的問題分析可知，在實(shí)際使用實(shí)際使用SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器時(shí)主要問題來源于壓降補(bǔ)償不足和反饋信號不全面，因此，筆者提出了具有針對性的改進(jìn)措施。

首先，若想將SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，促使SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器能夠獲得更好的壓降補(bǔ)償，則需要將整流器輸出端直流電壓與取自發(fā)電機(jī)交流側(cè)電壓經(jīng)整流后的直流電壓信號比較，并將經(jīng)過比較的直流電壓信號作為反饋信號，而此時(shí)，反饋信號將傳遞到RP1端進(jìn)行調(diào)壓，這樣可以保證反饋信號的全面性，從而促使所獲取的反饋信號更加真實(shí)，進(jìn)而能夠促使相關(guān)工作人員利用反饋信號合理的對發(fā)電機(jī)輸入端電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。

其次，在發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的建壓的過程中，若濾波電容上的電壓不能夠很快的降低，從發(fā)電機(jī)定子繞組U、V、W上取樣的信號經(jīng)過半波整流后得到的直流電壓UNE低于電壓UME，二極管V4截止，電壓UNE作為測量反饋電壓，使得調(diào)壓器勵(lì)磁電流不至于截止，發(fā)電機(jī)可順利建壓。

4.結(jié)論

首先，本文分析了發(fā)電機(jī)調(diào)壓其電流原理，以目前應(yīng)用較為普遍的SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器。根據(jù)其電路原理圖分析其直流電流來源、反饋信號獲取和壓降補(bǔ)償方法，并根據(jù)其運(yùn)行時(shí)的電路原理分析其在運(yùn)行過程中主要存在的問題，最后提出了對SLT型直流電壓調(diào)節(jié)器的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造的方法，從而提高信號反饋的全面性，并幫助發(fā)電機(jī)順利建壓。這對于幫助國內(nèi)電站解決發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器在實(shí)際使用過程中的壓降問題、信號反饋問題及建壓問題能夠提供一定的參考依據(jù)。