系统总体结构与调节器工作原理详解

微机励磁调节器是一种快速闭环调节装置，功率部分采用桥式全控或半控的晶闸管整流电路。其原理不仅适用于各种直接励磁的发电机，也适用于所有采用晶闸管为输出功率单元的其他控制调节系统。

调节装置主机CPU为INTEL8086或8085芯片，设计考虑了两种配置方式，即双机方式或单机方式。双机方式具有两套自动通道的调节器，一机工作，一机备用。工作机与备用机之间完全电隔离，两套之间的切换是根据检测系统检测到的软件、硬件及电源的故障来进行处理的。对于单机配置方式，另设有手动备用通道，这可使切换时不会产生较大的无功波动。图4-28为微机励磁调节系统原理图，他针对自并激发电机设置，并为单微机方式配置。

图4-28　微机励磁调节系统原理图

微机调节器用的通道输入信号有4个模拟量，即发电机端电压UG、有功功率P、无功功率Q以及励磁电流Ie，这些量通过变送器变为直流电压的模拟量并送到A/D转换器进行转换。除了发电机的4个量外，还有一个由数字电位器产生的端电压给定值UG.set。当计算机进行采样时，首先将5个模拟量采集，然后顺序采集有关开关状态输入量，他们是同步向量、开机令、转速信号、断路器位置以及故障和事故动作信号等。采集到的数据和状态装入相应的RAM单元中，以备控制调节程序取用。为了达到快速励磁和高顶值响应的性能要求，A/D转换选用12位，变送器选用0.5%的精度，使输入信号的时间尽可能快。此外，频率值是通过软件程序计算得到的。

调节器控制规律设计为P、PI或PID运算规律，可以根据需要选择使用。控制器输出是根据发电机端电压UG和给定电压UG.set间的偏差来进行计算的。

正常调节开始后，由对应于交流电压波形的自然换相点作为向CPU提出的中断请求。微机接到中断请求申请后立即依次接通各变送器来的信号，经A/D转换成数字量并存入RAM中指定的数据区单元，接着对I/O状态量检测。然后微机开始进行发电机的无功补偿，即调差计算；比较发电机电压给定值和检测值，按偏差进行调节计算，计算出与晶闸管控制角α相对应的控制量Uα。按照同步区间号和控制角所在范围，查出此时刻应触发的晶闸管号SCRi（i=1，2，3，…，6），并输出控制量。这时，微机退出中断，剩下的时间进行限制、保护等工作，当下一次中断请求到来，重复上述工作。输出与控制角对应的延时则由专门的晶闸管数字触发控制装置完成。(www.xing528.com)

晶闸管励磁调节器的设计在原理上注意到如下问题，并作了必要处理。

（1）由于晶闸管整流桥输出电压与控制角α之间的关系不是线性的，而是非线性的cosα关系。如果微机计算的控制电压UC与α采用线性关系时，则UC与晶闸管整流桥输出电压之间就不是线性关系，为此需对UC作进一步处理。

式中 β，K——比例系数；

Uα——微机输出触发控制量。

通过上式处理，晶闸管整流桥输出与控制电压UC之间就是线性关系了。式（4-10）的非线性处理由软件的专门程序来实现。

（2）由于三相全控整流桥在工频50 Hz下工作，为了保证对6个晶闸管的顺序触发，每秒需要300个脉冲。如果对每个脉冲都进行计算和控制，则每秒钟就要执行采样、计算、控制的同样程序300次。实际试验表明，每秒进行50次上述的调节计算，每周波改变一次触发控制角，亦即每周波6个脉冲保持相同差值的相应触发相应的晶闸管，可以得到满意的控制效果。这样，在正常运行时，由设定的自然换相点提出中断申请，微机在该相的某一同步区中完成采样、计算，并将控制量输出，控制该同步区号的晶闸管导通。在另外5个同步区间，微机不再重复进行上述采样、计算，而是按时序和同步区号分别触发控制相应的晶闸管导通。