1、AVR-自动电压调节器,授课人：张绍斌,教学内容：,教学目的：,了解柴油发电机组控制系统的组成，发电机励磁方式，励磁系统的性能评价，掌握AVR调压原理和斯坦福发电机的AVR使用。,1. 柴油发电机组控制系统的组成 2AVR调压原理 3斯坦福发电机的AVR使用,授课提要,教学难点：,教学重点：,课 时：,要 求：,3课时。,1. 认真听课，做好笔记，遇到问题及时提问； 2严格遵守课堂纪律。 3课前预习、课后复习。,AVR系统组成与调压过程，斯坦福AVR使用,调压过程。,授课提要,一、柴油发电机组控制系统的组成,一、控制系统的组成,一、控制系统的组成,一、控制系统的组成,一、控制系统的组成,一、控
2、制系统的组成,调速器,柴油发电机组控制系统,调压器,远程控制（自动控制）,一、控制系统的组成,调速器,柴油发电机组控制系统,调压器,远程控制（自动控制）,调速器是一种自动调节装置，它根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。,一、控制系统的组成,调速器,柴油发电机组控制系统,调压器,远程控制（自动控制）,现场操作发电机组：启动、调速、停机,对柴油机的转速稳定性、启动能力、超速、怠速、高水温、低油压等进行参数设置与保护,一、控制系统的组成,调速器,柴油发电机组控制系统,调压器,远程控制（自动控制）,进行励磁电流的调节，满足发电机的输出电压达到负载要求。,一、控制
3、系统的组成,调速器,柴油发电机组控制系统,调压器,远程控制（自动控制）,对发电机的输出电压进行调整、稳定并对励磁系统进行保护。,一、控制系统的组成,调速器,柴油发电机组控制系统,调压器,远程控制（自动控制）,远程对柴油发电机组进行启动、调速、调速、合闸、分闸、停机等操作，对机组逆功率进行保护、对机组的运行参数进行监测，对机房内的辅机也实施集中控制。,一、控制系统的组成,调速器,柴油发电机组控制系统,调压器,远程控制（自动控制）,停电时机组自启动、自动调压、自动调频、调载、自动并车、按负荷大小自动增减机组、自动处理故障、自动记录打印。,二、AVR调速原理,1. 提供励磁电流；2.强行减磁- 短路
4、、甩负荷时强行励磁- 突加负荷 提高系统的运行稳定性和可靠性；3.灭磁-发电机内部短路。,励磁系统的作用是：,二、AVR调速原理,1.励磁系统的性能指标,（1） 励磁控制系统精度在规定条件下，被控量与给定值之间的偏差程度称为控制系统精度。,二、AVR调速原理,（2） 励磁控制系统静差率励磁控制系统的静差率等同于发电机负载变化时励磁系统控制精度。,1.励磁系统的性能指标,二、AVR调速原理,（3）电压调差率（无功电流补偿率）发电机在功率因数为零的情况下，无功负载从零变化到额定值时发电机端电压的变化率，叫做电压调差率（无功电流补偿率）。,1.励磁系统的性能指标,二、AVR调速原理,（4） 并联运行
5、机组间的无功功率分配,1.励磁系统的性能指标,正调差特性-,端电压随无功负载电流的增加而下降的调差特性。,负调差特性-,端电压随无功负载电流的增加而上升的调差特性。,二、AVR调速原理,直流励磁机,半导体励磁系统,静止式,自励式,旋转式,它励式,2.励磁方式,二、AVR调速原理,自励式励磁机励磁系统,电流互感器,电压互感器,同步发电机,直流励磁机,直流励磁机的励磁线圈,可调电阻,同步发电机的励磁线圈,2.励磁方式,二、AVR调速原理,它励式励磁机励磁系统,2.励磁方式,二、AVR调速原理,具有独立的不受外系统干扰的励磁电源，调节方便。,运行时整流子与电刷之间火花严重， 事故多，性能差，运行维护
6、困难。,缺点：,优点：,直流励磁机励磁系统,2.励磁方式,二、AVR调速原理,自励式半导体励磁系统,同步发电机,同步发电机的励磁线圈,电流互感器,电压互感器,整流变压器,可控硅元件,2.励磁方式,二、AVR调速原理,它励式半导体励磁系统,同步发电机,同步发电机的励磁线圈,电流互感器,电压互感器,主励磁机的励磁线圈,副励磁机的励磁线圈,可控硅元件,主励磁机,副励磁机,2.励磁方式,二、AVR调速原理,旋转式半导体励磁系统,同步发电机,同步发电机的励磁线圈,电流互感器,电压互感器,主励磁机的励磁线圈,主励磁机,副励磁机,旋转半导体,2.励磁方式,二、AVR调速原理,发电机,主励磁机,副励磁机,旋转
7、式半导体励磁系统,2.励磁方式,二、AVR调速原理,旋转式半导体励磁系统,2.励磁方式,二、AVR调速原理,三种励磁方式比较,（1）按电压偏差的比例调节,发电机电压 Uc,给定电压 Ur,电 压 比 较 器,电压差 U,控制量增量 KU,以电压为被调量的负反馈控制系统，即被调量与给定值的偏差愈大，调节作用也愈强。,3.励磁调节方式,二、AVR调速原理,（1）按电压偏差的比例调节,3.励磁调节方式,二、AVR调速原理,（2）按定子电流、功率因数的补偿调节,励磁电流不变 滞后功率因数,端电压下降,定子电流增大,3.励磁调节方式,二、AVR调速原理,（2）按定子电流、功率因数的补偿调节,励磁电流不变
8、 滞后功率因数,端电压下降,定子电流增大,3.励磁调节方式,整流,励磁绕组,端电压上升,二、AVR调速原理,a.AVR概述,AVR是的英文（automatic voltage regulator）缩写。,什么是AVR？,4.AVR工作过程,自动电压调节器,现代发电机不可少的核心部件,二、AVR调速原理,有辅助绕组，不需要并联运行,有辅助绕组，需要并联运行,a.AVR概述,无辅助绕组，不需要并联运行,无辅助绕组，需要并联运行,AVR2A：,AVR2B：,AVR2C：,AVR2D：,二、AVR调速原理,AVR原理图,二、AVR调速原理,b.AVR工作原理,脉宽调制,稳压器,调制管 VT,UA,UC
9、C,永磁发电机 EA、EB、EC,三相桥式整流,脉冲UB,主励磁机励磁线圈,发电机输出电压,电压测量比较单元,设定电压如380V,电压微调电位器,UC,脉宽调制单元PWM,低频保护单元,主励磁机输出电压,三相桥式整流,发电机 励磁线圈,发电机 定子线圈,Ud,b.AVR工作原理,发电机输出电压的调节过程：,主发电机转子磁场,负荷,发电机电枢电压,负反馈调理(控制),主励磁机磁场,主励磁机转子 电枢输出电压,旋转整流器输出电流,主发电机电枢电压,主励磁机定子电流,主励磁机定子电流占宽比,二、AVR调速原理,（3）AVR工作过程,稳定工作状态,端电压升高 降低励磁电流,端电压降低 增大励磁电流,b
10、.AVR工作原理,二、AVR调速原理,三、斯坦福发电机的AVR使用,斯坦福发电机励磁方式及选用AVR,三、AVR使用,（1）技术参数,三、AVR使用,AVR控制 - 电压调整,MX321-,MX341-,0.5% 电压调整率,1的电压调整率,三、AVR使用,所有 AVR的回复至 97% 的额定电压需要 300毫秒,AVR 控制 - 稳定性调节,三、AVR使用,（2）接线,接线,（2）接线,接线,（二）接线,K2 K1 P2 P3,7 8 1 2,P1 XX X 6,E0 E1 B0 B1,S1 S2 S1 S2 S1 S2 A1 A2,C B A,3 2 1,接线,MX321的接线端子,MX3
11、21的接线端子,接线,接线,接线,接线,接线,MX341的接线端子,MX341的接线端子,接线,MX321、MX341微调旋钮,MX321、MX341微调旋钮,调节发电机的工作电压。,电压调节,MX321、MX341微调旋钮,调整频率过低引起的电压下降，频率低于设定值（一般为47HZ）发电机电压降低。,频率过低引起电压下降( U.F.R.O),工厂在 95%处设置了膝点,20 40 60 80 100 120,% 转速 (Hz),20,40,60,80,100,% 电压,频率过低引起电压下降( U.F.R.O),L.E.D,频率过低引起电压下降( U.F.R.O),% 转速 (Hz),20,4
12、0,60,80,100,% 电压,20 40 60 80 100 120,顺时针旋转减小膝点值,L.E.D,频率过低引起电压下降( U.F.R.O),% 转速 (Hz),20,40,60,80,100,% 电压,20 40 60 80 100 120,L.E.D,逆时针旋转增加膝点值,发动机的转速下降至额定转速的 95%以下,% 转速 (Hz),20,40,60,80,100,% 电压,频率过低引起电压下降( U.F.R.O),20 40 60 80 100 120,发动机转速,LED ON,% 转 速 (Hz),20,40,60,80,100,% VOLTS,频率过低引起电压下降( U.F.
13、R.O),20 40 60 80 100 120,发 动 机 转 速,LED OFF,发动机的转速上升至额定转速的 95%以上,励磁脱扣,高励磁保护线路,AVR 控制 -高励磁保护线路,发光二极管 (LED),励磁跳闸,控制调节工厂是密封的,在没有工厂的建议情况下，不要擅自改变,发光二极管 (LED),励磁跳闸,自动的过载保护, 低的发动机转速, 低电压, 高温, 励磁系统故障,这种线路的保护将导致发电机输出电压为零,LED 在电路合上时灯一直亮着,发动机停转时,励磁跳闸开关断开,发动机停转后，该线路重新自调整,工厂密封,AVR 控制- 高励磁跳闸,AVR 控制 - 高励磁跳闸,1. 过载电流
14、 ( 负载电流在三相都太高)。2. 输出电压过高 (不正确的调节, 仪表故障, 或 AVR检测故障)。3. 发动机转速低 ( 可能是过载使转速下降, 在 UFRO 膝点之上), 或发动机故障。4. 绕组的温度太高 (随着温度的升高绕组的电阻将增大, 励磁电压也必须增加用于补偿)。 5. 励磁系统故障 (任何不至于影响发电机运行的故障，都将引起励磁的增加)。,高励磁电压跳闸的主要原因 ?,AVR 控制高励磁跳闸,发光二极管 (LED),励磁跳闸,保护线路有一个时间延迟 以避免瞬态高励磁引起误跳闸时间延迟可以是10 秒至 30 分钟, 这将取决于过励电压是否超过 70 VDC,工厂密封,电路将持续
15、合上直至发动机停转LED 在电路合上时，始终亮着,应该在发电机再次使用前进行判断，判断可能引起保护的情况,AVR 控制 - 下降控制,电压相对于频率 (转速)的比率, 可增加至原来UFRO倾斜的 300%,UFRO 发光二极管 (L.E.D),下降调节,下降控制同UFRO一起使用 (当 UFRO 线路合上时),当 UFRO 电路接通时，顺时针旋转增大下降的电压/频率倾斜的效果,膝点设置在95%的额定转速,20 40 60 80 100 120,%转速 (Hz),20,40,60,80,100,% 电压,一般的频率过低引起电压下降 ( U.F.R.O),L.E.D 灯亮,UFRO,AVR 控制
16、- 下降控制,顺时针旋转可增大电压的下降 (HZ),20 40 60 80 100 120,% 转速 (Hz),20,40,60,80,100,% 电压,下降控制在 UFRO上的效果,DIP,AVR 控制 - 下降控制,L.E.D 灯亮,AVR 控制 - 恢复时间延迟控制,UFRO 发光二极管 (L.E.D),时间延迟 调节,AVR 控制 - 恢复时间延迟控制,UFRO 发光二极管 (L.E.D),时间延迟调节,恢复时间延迟是同频率过低导致电压下降一起使用的, (当 UFRO 线路闭合时）,顺时针旋转增大电压恢复时间, 伴随着速度已经减小到膝点之下的瞬态负载情况,该特性已在 AVR MX321
17、, MA325, 和MA327上所具有,工厂将膝点设置在额定转速的95,20 40 60 80 100 120,%速度(Hz),20,40,60,80,100,% 电压,正常的频率过低导致电压下降 ( U.F.R.O),L.E.D 灯亮,UFRO,AVR 控制 - 恢复时间延迟控制,顺时针旋转将延长电压恢复时间,20 40 60 80 100 120,% 转速 (Hz),20,40,60,80,100,% 电压,恢复时间延迟对 UFRO的影响,时间延迟,AVR 控制 - 恢复时间延迟控制,L.E.D 灯亮,AVR 控制 - 恢复时间延迟控制,在瞬态负载情况下，通过延长电压恢复时间帮助发动机恢复
18、到常态对于增压发动机组特别有用同恢复时间延迟一起使用，可以使发动机有一个很好的特性注意：电压过度下降会影响电网上其它用电器,4.使用注意事项,AVR可控硅励磁调压器全部采用电子元件，使用中要特别注意以下事项：,1.调节器切忌受潮，存放时，必须保存在干燥的地方。 2.无论在存放或运行中，必须尽量避免尘垢飞水滴、金属屑等杂物侵入。 3.调节器应保持清洁，注意可控硅元件发热情况，若散热器烫手而不能在上停留时，须停机检查。,4.应经常检查硅元件上是否有尘垢，并拧紧其螺栓紧固件。 5.检查各电子元件连接线有无脱焊、断头、松动现象。 6.当调节器与发电机之间的接线确实无误，调节器准备投入运行时，按顺序进行操作。,4.使用注意事项,4.MX321、MX341常见故障及排除,小结,本课主要内容：,1.柴油发电机组控制系统的组成 调速器、调压器、远控系统 2.AVR工作原理 （1）励磁系统性能评价 （2）励磁方式 （3）励磁调节方式 （4）AVR工作过程 3AVR可控硅励磁调节器 AVR概述 AVR工作原理 MX321、MX341介绍 使用注意事项 MX321、MX341常见故障及排除,思考复习题：,1.AVR的含义。2.同步发电机输出电压的调节过程。3.旋转式半导体励磁系统发电机的组成？,
