Static Voltage Regulator 静态电压调节器用户手册要点.docx
《Static Voltage Regulator 静态电压调节器用户手册要点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Static Voltage Regulator 静态电压调节器用户手册要点.docx（46页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
StaticVoltageRegulator静态电压调节器用户手册要点
发电机励磁静态电压调节器
用户手册
彭步峰
2013年05月20日
目录
1、简介2
2、缩写2
3、静态电压调节器的功能简图4
4、SVR的输出6
5、SVR的输入电源7
6、调节器的额定值7
7、SVR的工作电源7
8、自动和手动调节器8
9、自动调节器8
10、传感器8
11、手动调节器9
12、转移电压表9
13、激磁9
14、故障电流维持10
15、保护功能10
16、接收和储存14
17、重量和尺寸（SVR模块）14
18、操作14
19、测量时的工作电源接地17
20、模块基础18
21、系统基础23
22、静态电压调节器启动前的检查29
23、静态电压调节器离线检查33
24、静态电压调节器在线检查35
25、工厂测试操作指南45
1、简介
该手册介绍了静态电压调节器—SVR，被广泛应用于工业和公用事业发电机的励磁控制。
凡是使用了旋转励磁机、直流换向器或者无刷类型励磁机的发电机，都可以使用该调节器。
该调节器能够非常容易的用于老式发电机的改造，或者用于新式发电机。
使用旋转励磁机的发电机和机械设备，或者含有放大器的调节器，通过改造而使用SVR调节器，它们的性能将得到很大的改进。
对于使用了旋转无刷励磁机的发电机，如果应用了SVR调节器，则可以获得最佳的操作性能。
SVR调节器的输入电源可以是98-140Vac的单相交流电，也可以是98-124Vac的三相交流电，或者是100-143Vdc的直流电。
它的最大输出是在155Vdc时30A电流持续20秒。
额定输出是100Vdc时20A持续电流。
该调节器的基本原理是控制功率放大器—开关晶体管。
输入电流可以是厂用电、发电机输出端电压、宽频率的永磁发电机、站用蓄电池。
2、缩写
ACRegulator自动调节器，调节发电机交流端电压
AFNL无载时的励磁电流
BERGjumper调节器线路板上的用于功能选择的跳线
DCOM直流电源的公共参考电压
DCRegulator手动调节器，调节励磁线圈电压
Droop用来并网发电机
DVRC调节器的URAL线路板
EFARL额定负载时励磁线圈电流
EFVRL额定负载时励磁线圈电压
FAM励磁电流
KI千安
KV千伏
KVA千伏安
LDC线路电压降低补偿器
MOVA马达操作的电压调节器（电动电位计）
NEPF调节器内包含功率器件的线路板
NVRC包含了手动自动调节器的线路板
PMG永磁发电机
PPT功率电压互感器
PT电压互感器
pu每单位
SVR静态电压调节器
SVRA不包含URAL线路板的调节器
SVRB包含URAL线路板的调节器
TVM转移电压表
URAL欠磁引起的电流限制
VAR乏
V/Hz伏/赫兹
3、静态电压调节器的功能简图
静态电压调节器的功能简图如图所示，通过功率晶体管的开关来调节方波的脉冲宽度，方波“on”时间段的长度，决定了励磁电压的大小。
如图所示，施加到励磁线圈的直流平均电压就是阴影部分的电能。
（实际是DC-DC高频开关电源变换器技术）
AVR就担当起了电压调节器功能的副励磁机。
SVR主电路是由功率晶体管组成的DC-DC开关变换器。
在发电机启动时，该电路结构允许SVR激磁，当交流输入故障时，通过燃机直流蓄电池后备电源，SVR持续不间断的供应励磁电源，参考图2所示的SVR结构简图。
SVR既有自动调节器，也有手动调节器。
所谓自动调节器，就是有它自己的功率晶体管控制SVR的输出，用来调节发电机的交流电压输出。
所谓手动调节器，就是就是有它自己的功率晶体管控制SVR的输出，用来调节励磁机的励磁电压。
通过交流或直流功率晶体管组成的触点开关，既可以选择自动调节器，也可以选择手动调节器。
该触点能用来开关大功率的感性负载，一个负载转移电压表提供了从一个调节器到另一个调节器的平滑转移。
当自动和手动调节器的基本驱动都位于相同的平均的“on”时间段时，负载转移表的指针位于0V位置，运行人员可以切换开关，从手动调节器转移到自动调节器，也可以从自动调节器转移到手动调节器，但发电机的端电压没有任何变动。
来自励磁线圈的电流反馈被用于稳定自动调节器，所有的功率晶体管都有基础驱动和控制电路。
因此，调节器上的任何一个晶体管损坏都是可以修复的，在晶体管损坏时，故障晶体管被独立出来而调节器运行另外一只功率晶体管。
4、SVR的输出
应用了开关电源技术的电源变换器控制的电压施加在励磁线圈上，变换器以大约250Hz的恒频进行着断开和关闭。
通过控制变换器的断开和关闭时间，可以把不稳定的直流电源电压调节成稳定的直流电源电压。
（见图3）做到以上所说的，是由位于NVRC线路板上的脉冲宽度调节集成电路及时响应差别信号，把调制的脉冲宽度施加在驱动晶体管和功率晶体管上完成的。
DC-DC变换器的变换公式是Vout-Vin*（Ton/Ton+Toff），公式中Vout是指平均的励磁线圈电压，Vin是指不稳定的直流母线电压，大约是155V直流输入电源或是120V交流线电压的3相输入。
在功率变换器处于断开时间内，旋转二极管（CR5）向励磁线圈电流流动提供了通路，脉冲宽度调节集成电路也提供了电流限制的功能，以保护功率变换器和励磁定子线圈过电流。
图3显示了两种不同电压等级的励磁电压波形。
正是因为分别独立的脉冲宽度调节集成电路被分别应用于自动调节器和手动调节器，所以它们的开关频率是不一样的。
5、SVR的输入电源
SVR的输入电源，可以是永磁励磁机，厂用电，或者发电机变压后产生的从50-360Hz的98-124V的3相电源。
虽然3相交流电源是首选，但是单相交流电源也可以使用，单相的电源电压应该在98-140V。
通过发电机端的功率互感器提供的交流电压，SVR也能提供“黑启动”能力，或者从燃机蓄电池提供激磁，该电源要求125Vdc额定电压，电压在100-143Vdc之间。
永磁机也能提供“黑启动”能力。
6、调节器的额定值
调节器的额定输出电流是连续20A，30A可以持续30S,36A可以持续20S。
最高励磁线圈电压是155Vdc，当使用115V三相交流输入电源时，在发电机额定负载时，调节器的电压在50-100Vdc之间。
如果电压长时间高于100Vdc，那么励磁定子线圈要被重新连接成低电压大电流方式。
如果调节器在没有负载时输出低于20Vdc的电压，要在无载励磁电压中增加一个串联电阻。
7、SVR的工作电源
SVR无需外部工作电源去操作位于NVRC和DVRC上的控制电路。
其内部工作电源是相对于DCOM的+15V和-15V电源，而其输入是50-230Vdc的电压。
该输入直流电源来自于功率电路中的不稳定的直流母线电压，该电压在50-230Vdc间变动。
位于NEPF线路板上的电压限制电路抑制输入电压在最大180Vdc内。
实际上，该电源是在切割直流输入电压，把它变成交流电压，再通过隔离变压器把切割后的交流电压变成低压交流，隔离变压器二次侧的低电压通过矫正和调制，就变成了SVR需要的工作电源。
8、自动和手动调节器
SVR既有自动调节器，也有手动调节器。
自动调节器调节发电机的交流输出电压。
手动调节器调节励磁机的直流励磁电压。
两种调节器都是通过调节脉冲宽度来调整SVR的输出电压。
手动调节器通过控制SVR输出电压来调整励磁机的励磁电压。
自动调节器通过控制SVR的输出电压调节发电机端的交流电压。
这两种调节器是互相独立的，因此，如果一个故障，另一个投入运行。
运行人员或通过保护继电器，可以选择自动控制或手动控制。
9、自动调节器
自动调节器通过使用一个120V的PT电路来调节发电机的额定电压在85%-110%的范围内变化。
自动调节器通过使用一个快速反应的电流稳定反馈来调节增益和稳定性设置。
自动调节器可以在无载至满载的范围内调整发电机端电压变动在1%内。
10、传感器
SVR的发电机电压信号是通过单相或3相电压互感器获取的，电流信号通常取自B相。
对于并网发电机、线路补偿发电机、还是URAL托管下的发电机，无论是使用单相还是三相传感器，都要保持必要的相位关系。
位于调节器线路板上的BJ2跳线应该根据传感器的类型选择为单相传感器或3相传感器。
对于单相传感器，TB3的12和13（R66和R68）要被短接在一起。
SVR模块要求CT传感器电路的容量至少30VA或更大，PT传感器电流的容量至少15VA或更大。
11、手动调节器
手动调节器提供了从15V-150Vdc范围内的调节幅度，可以调节励磁线圈电压在最大稳态励磁线圈电压的5%内。
12、转移电压表
使用转移电压表可以获得平滑的转移，TVM表就是自动调节器和手动调节器之间的切换开关。
当转移电压表的读数为0时，自动调节器的输出电压和手动调节器的输出电压是相同的。
这时，从手动调节器到自动调节器，既不会对励磁造成影响，也不会造成发电机电压的改变。
同样的，当TVM表的读数为0时，手动调节器的输出电压和自动调节器的输出电压相同时，从自动切换到手动调节器，既不会对励磁造成影响，也不会造成发电机电压的改变。
13、激磁
激磁通常是需要的，因为发电机的剩余电压不足以启动调节器并建立电压，如果SVR的电源输入是永磁机或者是无发电机并网但厂用电仍有电，那么运行调节器就能提供额定的励磁电流。
通常做法是，使用手动调节器控制励磁线圈电压达到额定值。
直接运行自动调节器将导致超速，调节器将适时响应并衰减至最小超速。
如果SVR的交流输入电源来自于发电机，那么把燃机蓄电池的125Vdc电源接入到SVR是需要的，在125Vdc电源的操作下，调节器可以给励磁线圈提供额定的励磁电流。
当蓄电池提供的125Vdc电源连接到SVR模块时，蓄电池上任何对地电压也被接入到SVR模块的电源电路中，该电压也会出现在SVR控制电路中，如果系统中出现哪怕1秒的接地，因为蓄电池的地，任何情况（器件损坏、人身伤亡）都可能发生。
14、故障电流维持
当需要发电机故障电流维持时，励磁将自动的从直流输入电源获取（例如125Vdc的站用蓄电池），见图1。
交流输入电压经整流后的直流电压通常高于母线电压及直流电源输入电压。
因此，当交流电压降低时，作为一个故障，在中断时期，直流输入电压代替交流输入电压。
尽管中断很罕见，并通常要5-10个周期由蓄电池供电，故障维持并不依赖厂用电的交流电源。
因为该电源经常随发电机的端电压下降。
如果交流输入电源来自永磁发电机，故障电流维持就不需要了，48Vdc或125Vdc输入电源就不需要了。
15、保护功能
当励磁处于自动调节器控制下工作时，SVR能提供几种保护功能，当处于手动调节器控制下工作时，仅能提供一种电流限制保护功能。
15.1、低频保护功能
SVR有低频限制功能，当发电机的每频率的电压值超过原有电压的设定值时，低频保护功能将造成自动调节器减少同步机械的励磁电压，在设定频率以上时，低频保护功能不动作。
在手动调节器状态时，该保护功能不起作用。
通过修改进入电压调节器的故障信号电路。
就能让低频限制保护动作，而这就能造出调节器的输出电压下降。
类似于额定电压下降增加频率。
该电路不是闭环。
因此不能调节单位频率下的单位电压。
当传感器信号丢失时，低频保护电路被禁止。
当传感器信号丢失时，进入电压调节器的频率就变成0。
在0频率下，低频电路就造成调节器跳闸。
当调节器检测到非常低的发电机端电压时，通过禁止低频电路，调节器就根据需要满量程输出。
设置频率可以通过NVRC线路板的R8来设置，该频率可以在43.1±1Hz至51±1Hz的范围内调节。
15.2励磁电流限制
在自动调节器控制下，SVR调节发电机的端电压最高到设定励磁电流限制下的值，该值不能再增加了。
励磁电流超过了限值就进入了不稳定状态。
在手动调节器控制下，该值同样不能再增加了，仅能在励磁电流限定值以下。
励磁电流限制是瞬间发生的，这是标准的SVR功能。
有两个电流限制范围，在9-36A范围内称为高限定值。
在3-9A范围内称为低限定值。
不推荐运行人员使用超过20A的电流限定值。
电流限制功能可以很方便的使用一个电压来实现，该电压低于自动或手动脉冲宽度调节电路的电流限制输入部分，即R2电阻上，调整R2即可。
当在自动调节器下运行时，电流限制值一定要设置。
当在手动调节器下运行时，电流限制值一定要被核查。
根据实际的励磁线圈来设定限制电流值是个好办法。
因为不需要使励磁线圈过热或造成发电机过电压。
对于自动调节器。
该值要在设定值的±10%以内。
因为电流限制功能，当使用一个电阻器作负载时，电压调节器的运行变的不可预测。
原因是在电阻性负载时，瞬时电流等于V/R。
这里的V等于SVR整流桥上的电压。
当输入为3相120V时，约等于150Vdc。
如果电流限制值低于V/R。
那么在没有电流限制的情况下从调节器模块上就没有电压能施加到励磁线圈上。
因为这些原因，在调整电流限制值时，需要使用一个电感线圈串联在电阻上，电感要足够大，理想的情况是电感和电阻值和励磁线圈相同。
15.3使用并列发电机/线路电压降低补偿器
当发电机的负载都是感性负载时，并网发电机总数量的改变将导致发电机电压降低。
当滞后相位B-N的4A电流流过NEPF线路板上CT电流转换为电压的电阻时，经过最大补偿器调整过的电路，将造成发电机电压下降约20%，这种调整范围在0-20%。
针对感性负载，LDC将增大发电机电压。
通过BJ3和BJ4跳线来选择调节器模式，要么是Droop模式，要么是LDC模式。
见图4。
Droop或者LDC是标准配置功能，当发电机和其它发电机并列运行时，Droop能使VAR负载趋向稳定。
而LDC被用来调节电压和电网上的电压相同。
调节器可以设置为Droop功能，也可以设置为LDC功能。
但不能同时都设置。
该功能也仅能工作于自动调节器的控制下。
15.4信号丢失后的强制功能
当信号丢失的时候，自动调节器将提供最大输出电压，传感器电压是和参考电压相比较的。
当传感器电压低于参考电压时，（例如信号丢失）。
最大的输出电压将提供给励磁线圈。
该功能优先于低频保护功能。
在信号丢失时，造成频率为0并限制调节器的输出。
该功能是标准功能。
15.5欠磁引起的电流限制URAL
欠磁引起的电流限制保护是个可选功能，URAL将限制由同步机械产生的超前无功功率，URAL有一个圆形限制功能，该功能仅工作于自动调节器控制下。
通过增加DVRC线路板，就能使用URAL功能。
URAL是一个接管调节器，当发电机的运行越过限制线时，URAL就会从自动调节器接管控制功能。
在NVRC线路板，驱动励磁上升是为了运行在限制线以上。
URAL限制发电机输出曲线的欠磁部分操作。
URAL的中心点（C）和半径（R）被用来建立限制线。
当发电机的电枢电流增加时，中心点（C）和电枢电流（I）是额外的矢量。
当中心点（C）和电枢电流（I）的矢量和大于或等于半径（R）时，URAL调节器将控制励磁电压。
URAL的中心点（C）和半径（R）是交流电压量，半径（R）是2相电压的百分比。
中心点（C）也是2相电压的百分比，但是比半径小。
信号电压的矢量图见图2。
可以看到，电压V2滞后于CT90°（CT指的是Z-N相）。
如果我们把发电机的运行看作是欠励的同步电容器。
就很容易理解矢量的加法了（电流超前电压90°）。
中心电压的矢量和加上来自CT的电压是同相的。
也就是，如果VTP1=2V，来自于CT的电压CT=1V，它们相加后结果是3V。
如果机械作为同步机过励磁运行，矢量相加后结果是1V。
当继续提供了满功率因数时，加法要重视来自于机械以外的有源元件的电流形成的90°的相位移结果。
电压和电流相加的结果通过URAL线路板来矫正，该结果也可以通过TP3来测量，半径电压通过和VTP3比较并且被矫正。
如果VTP3大于被矫正过的半径电压、VRP7，同时URAL限制起作用，同时URAL控制自动调节器，那么VTP6的电压是-15V，VTP5的电压就是矫正过的自动调节器电压。
如果CT的极性颠倒，那么发电机与其运行在超前功率因数，不如运行在滞后功率因数，所以URAL将运行。
当限制起作用时，URAL将造成励磁线圈的电流增加，同时造成发电机进一步过励磁，这将非常可能造成发电机过电流而跳闸。
16、接收和储存
一旦接收到设备，就应该仔细检查设备，以确认设备是否在运输途中损坏，或者在拆除包装物时损坏。
如果损坏而有明显的费用发生时，应该立即向运输公司索赔，并立即通知就近的GE办事处。
如果设备因暂时不用而没有立即拆除包装物，则应该存放于一个干净、干燥且受保护的地方。
需要特别注意的是，应避免把设备存放于工程的施工现场。
不要存放到一个潮湿的地方。
17、重量和尺寸（SVR模块）
重量：
29磅
尺寸：
11.76x16.10x7.73（英寸）（WxHxD）
18、操作
如要获得SVR模块更为详细的说明，参考模块元件章节。
线路板的接线端子
名称
连接到……
连接到……
TB1-1
AC1
acinput,PhaseA
交流输入，A相
TB1-2
AC2
acinput,PhaseB
交流输入，B相
TB1-3
AC3
acinput,PhaseC
交流输入，C相
TB2-1
DC2
dcinput,Output（-125）
直流输入（-125）
TB2-2
DC1
dcinput,Output（+125）
直流输入（+125）
TB2-3
F1
FieldOutput（+）
励磁输出（+）
TB2-4
F2
FieldOutput（-）
励磁输出（-）
TB2-5
43C1
43RelayCenterPole
43继电器公共端
TB2-6
43C3
43Relay（ac）
43继电器（自动）
TB2-7
43C2
43Relay（dc）
43继电器（手动）
TB2-8
PS1
PowerSupplyInput（H）
工作电源输入（高）
TB2-9
PS2
PowerSupplyInput（L）
工作电源输入（低）
TB3-1
P15
-15voltsfromPowerSupply
工作电源的-15V
TB3-2
DCOM
CommonfromPowerSupply
工作电源的公共端
TB3-3
N15
+15voltsfromPowerSupply
工作电源的+15V
TB3-4
90P1
AcRegulatorPotentiometer
自动调节器电位计
TB3-5
90P2
AcRegulatorPotentiometer
自动调节器电位计
TB3-6
Unused
TB3-7
70P1
DcRegulatorPot（+）
手动调节器电位计（+）
TB3-8
70P2
DcRegulatorPotWiper
手动调节器电位计
TB3-9
70P3
DcRegulatorPot（-）
手动调节器电位计（-）
TB3-10
TVM1
TransferVoltmeterOutput（+）
转移电压表输出（+）
TB3-11
TVM2
TransferVoltmeterOutput（-）
转移电压表输出（-）
TB3-12
PT3
GeneratorVoltageSensePh.C.
发电机电压信号C相
TB3-13
PT2
GeneratorVoltageSensePh.B.
发电机电压信号B相
TB3-14
PT1
GeneratorVoltageSensePh.A.
发电机电压信号A相
TB3-15
CT2
GeneratorCurrentSense（-）
发电机电流信号（-）
TB3-16
CT1
GeneratorCurrentSense（+）
发电机电流信号（+）
TB3-17
GND
NoConnection
没连接
TB3-18
GND
EarthGround
接地
把电源加入到SVR之前，要测量TB2-1和TB2-2端子对地绝缘，如果存在接地故障，要排除。
需要注意的是，站用蓄电池可能有一些类型的接地，哪怕系统中有1秒的接地，也会造成调节器的损坏。
18.2、跳线
在NVRC线路板上有4个跳线接口，在DVRC线路板上有2个跳线接口，对于你的应用，仔细核查并确认跳线在正确的位置。
NVRC线路板（SVR调节器的基本线路板）
BJ1：
选择高或低的励磁电流反馈速度，短接6.81K电阻将增大反馈，把跳线置于“H”位置，将使励磁电流大于8A。
BJ2：
选择三相传感器或者单相传感器。
如果使用三相传感器，则把R101短接。
当使用单相传感器时，把跳线置于1的位置。
当使用三相传感器时，把跳线置于3的位置。
BJ3/BJ4：
发电机要并网运行时，跳线置于D位置。
发电机用于线路补偿时，跳线置于L位置。
DVRC线路板（URAL）
BJ1：
URAL的增益，分别是低、中间、高三个位置。
BJ2：
URAL的持续积分时间。
18.3、电位计（可调电阻器）
NVRC线路板有6个电位计
R2电流限制调整
R3超前调整
R4自动调节器增益调整
R5滞后调整
R7Droop/LDC调整
R8低频限制调整
DVRC线路板有3个电位计
R1中心调整
R2半径调整
R3增益调整
对于所有电位计，顺时针方向调整则增大功能，逆时针方向调整则减少功能。
18.4、测试点
提供测试点是为了能顺利调试SVR或检修SVR。
NVRC测试点：
测试点
功能
电压信号类型
TP1
Droop/LDC
dc
TP2
低频率
dc
TP3
自动调节器故障信号
dc
TP4
超前调整
dc
TP5
滞后调整
dc
TP6
手动电压反馈信号
dc
TP7
B相交流电压
ac
TP8
自动电压反馈信号
dc
TP9
自动电流反馈信号
ac
DVRC测试点
测试点
功能
电压信号类型
TP1
URAL中心
acB相
TP2
URAL半径
acB相
TP3
中心+半径
dc矫正V2+I2
TP4
URAL信号
dc
TP5
URAL输出
dc
TP6
URAL激活
dc-15V控制URAL
TP7
URAL半径
dc矫正V2
不要把仪表和地直接连接到SVR电源的公共端，不合适的使用仪表可能导致仪表和SVR模块损坏，或人身伤害。
按下面的正确步骤去做。
下面描述了SVR工作电源公共端的接地。
19、测量时的工作电源接地
在SVR调节器上，为了使用接地的仪表进行电压测量，必须让调节器的电源接地，以保护人身和设备的安全。
调节器的电源公共端没有接地之前，从公共端到地的任何电压都要拆除。
这是因为，SVR调节器电源的公共端被连接到负极端，该负极就是由CR2、CR3、CR4组成的整流桥产生的直流负极。
当站用蓄电池被连接到SVR调节器时，那么整流桥产生的直流负极和蓄电池的负极就连接在一起了。
通常情况是，因为站用蓄电池的绝缘对地检测装置，造成了蓄电池负极对地电压大约为-60至-70Vdc。
如果是这种情况，那么调节器电源的公共端针对蓄电池的地，也有相同的电压。
那么就需要拆除站用蓄电池输入到SVR调节器的直流电源。
当SVR调节器运行在120Vac交流输入时，输入到SVR调节器的交流电源要隔离，这可能也不构成一个问题。
当拆除了任何已知的
升级会员 