(长安益阳发电有限公司 湖南益阳 413000)
摘要：在电力系统运行过程中，励磁控制系统一方面可以对发动机的端电压、无功功率以及电流等参数进行控制；另一方面可以有效维持电机、系统的电压水平，对发动机间的无功负荷进行合理分配，一定程度可以促使电力系统的稳定性提高。本文主要指出大型发动机励磁控制系统的作用，并对大型发动机励磁控制系统构成及应用进行分析，希望通过励磁控制系统的不断升级推动发动机运行效率的提升。
关键词：电力系统；励磁控制系统；应用
引言:
随着微型计算机的发展，关于励磁控制理论方面的理论研究不断成熟，为同步发动机励磁控制技术提供广阔的发展空间，间接性促使微机励磁控制装置的使用范围不断扩大。众所周知，励磁系统作为同步发电机不可或缺的一部分，能够为同步发动机提供励磁电源。励磁系统主要由励磁功率单元、励磁调节器构成，其中励磁功率单元可以为发动机的磁场绕组提供直流电流，励磁调节器能够支持发动机正常运行或者调节故障，确保发动机稳定、安全运行。因此，本文对大型发动机励磁控制系统的研究应用进行探讨具有一定的现实价值。
一、大型发动机励磁控制系统的作用分析
众所周知，同步发动机在运行过程中，需要将直流电流通入到励磁绕组中，为磁场的建立提供条件，其中称供给电流的整个系统为励磁系统。在电力系统实际运行过程中，电力系统的无功功率主要来源于同步发动机，发动机无功功率变化可以通过励磁电流的调节来实现，维持发动机端电压，另外，无论系统是否正常，都需要对同步发动机的直流励磁电流进行控制，并且发动机相连电力系统运行经济指标、电力系统运行稳定性等都会影响励磁系统运行的安全性[1]。具体作用体现在以下方面：
首先，励磁调节器、励磁电源以及发动机等都属于电源控制的设备，对于励磁控制系统而言，电压控制其目的是将发动机端电压维持在设定的位置，需要设定特定电压、明确电压控制值，并且根据发动机端电压值对其电压进行测量，当测量值比给定值小时，可以通过增加励磁电流来促使发动机端电压提升，反之，可以通过减少励磁电流来降低发动机端电压。
其次，当发电厂多台发动机并网运行时，对其中一台发动机励磁电流进行调节时，对应的的发动机无功会发生改变，且发动机的无功稳定性也会受到一定影响，因此，励磁系统分配并联运行的发动机无功时，可以发挥励磁调节器调差功能，保该系统的稳定性。
二、大型发动机励磁控制系统构成及应用
(一）励磁调节器硬件组成及应用
主控板作为励磁调节器的核心，该系统的控制、调节以及脉冲形成等功能都是由主控板来实现的，其中对于实际值的测量是通过带数字喜欢处理器的测量单元板来实现的。如果将两块板叠装在同一个金属箱内可以形成独立的调节通道,其目的是对励磁电流的调节[2]。大型发动机励磁控制调节器的硬件由控制板、测量单元板、快速输入输出板等组成，其中控制板一方面能够实现数据的交换的存储，对脉冲生成进行控制，另外，可以提供快速诊断和故障查找的功能；测量单元板能够对实际测量值进行有效处理，且可以实现信息的转换和电气的隔离。
（二）励磁调节器软件组成及应用
励磁调节器软件主要起到系统调节、灭磁等作用，比如用户利用模块化图形语言来实现故障的处理，而且还具备像转子温度监视、功率柜电气闭锁等特殊功能。由于励磁电流调节器、自动电压调节器存在于每个控制板上，通过对实际值与给定值进行比较，在短时间内输出控制脉冲触发可控硅，且励磁电流的调节可以通过手动或自动方式来实现[3]。比如当主动通道受到故障时，可以将自动运行通道切换为自动备用通道，如果此时备用通道也受到阻力，可以切换为手动备用通道。而当二者均无法正常工作时，励磁调机器可以发出量通道故障信号，且此时灭磁开关会发生跳闸。
（三）励磁调节器功能实现
为了精确地对同步发放将的端电压、无功功率进行调节，可以使用自动电压器来实现，要求电力系统在运行过程中，励磁电压能够快速地对其运行工况的变化做出反应，因此，要求应用的自动电压调节器响应时间快速，能够在短时间内完成调节运算，对可控硅触发角度进行有效控制。其中调节运算、给定值等是由软件来完成的，而模拟量信号（定子电压和电流）是由测量单元的模数转换器来实现的。
另外，由于每个自动通道主控板都有励磁电流调节器和自动电压调节器，自动电压调节方式与手动励磁电流调节方式的稳定切换，可以借助自动跟踪功能来实现，并且为了确保发动机运行的安全性、稳定性，防止因保护继电器操作引发的停机故障，可以有效利用限制器的保护功能。
（四）自动电压调节器的叠加控制
自动电压调节器的叠加控制主要涉及恒无功调节或者恒功率因素调节这两种调节方式，在电力系统运行过程中，无论使用哪种调节方式，都可以为给定值、实际值之间的偏差值提供控制信号，在积分器的作用下实现自动电压调机器的功能。比如监控系统可以对机组励磁系统无功远方控制，现地控制主要是通过面板设定、增或减磁来实现[4]。
另外，通过无功反馈闭环与电压反馈闭环的相互配合可以达到励磁系统无功叠加控制的目的，其中无功偏差是通过无功设定值与无功功率实测比较得出的，而实际无功设定需要以无功偏差积分为参考，并且以实际无功设定值为依据对实际电压设定值进行调整，然后将电压偏差送到自动电压调节单元中，最终并网机组的无功功率是通过励磁电流控制调节来实现的。
三、结束语
关于同步发动机的非线性励磁控制方面的理论研究已比较成熟，而在实际应用中还使用的是PSS/PID控制方式，关于这方面的研究还需要进一步发展，非线性励磁控制方式将成后期励磁控制方式发展的必然趋势。同时，随着科技的不断升级，在大型发动机励磁系统中可以尝试对励磁调节器、PSS装置等进行更新，为提高电力系统运行稳定性和安全性打下基础。
参考文献:
[1]李营.Buck变换器在同步发电机励磁控制系统中的研究与应用[D].东北大学,2009.
[2]赵昀武,张凤阁,贾广隆.无刷电励磁同步发电机励磁控制系统研究[C]// 中国电工技术学会大电机专业委员会学术年会.
[3]何新洲,汤晓华,程远楚.发电机励磁的PLC控制应用研究与实现[J].电气应用,2009,28(24):24-27.
[4]王之纯,马骏,王德贤.同步发电机励磁系统对电力系统稳定的控制策略研究[J].电源技术应用,2012,000(010):P.31-35.