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最适合发电机使用的 IGBT技术微机智能励磁控制器 

一、概述及主要功能

本公司研发的GDX-T型全数字通用励磁是一款多用途励磁装置，采用IGBT作为执行器件。GDX-TA型主要用于中小型并网水轮发电机的无刷励磁，PMC-2B型主要用于（多台并机的）中大型柴油发电机的励磁，GDX-TC型主要用于（多台并机的）船用柴油发电机的励磁。三种型号的励磁软件是一样的，可以用参数01（并机/并网）选择区分，GDX-TB型和GDX-TC型比GDX-TA型多了一对发电机过压保护输出端，GDX-TC型比GDX-TB型多了一对辅助谐波励磁输入端。

GDX-T型全数字通用励磁在发电机并网（并机）前（跳闸后）采用“恒发电机电压”工作模式，在有有效网电压时自动跟踪网电压。在没有有效网电压时励磁装置会自动取出参数5＇的额定给定电压值作为初始电压给定值，此时可以实时用面板（或外接）《增》、《减》按钮进行电压调节。

GDX-TA型发电机并网后，励磁装置可以工作于三种工作模式：1）“恒功率因素”工作模式，2）“恒电压”+“无功电流调节”工作模式，3）“恒励磁电压”工作模式。励磁装置首选“恒功率因素”工作模式，当电流太小功率因素不能正常测量，以及人为将参数10设为0关闭恒功率因素控制时才自动变成“恒电压”+“无功电流调节”工作模式，此模式实际上是励磁装置并网后的基础工作模式，“恒功率因素”工作模式实际上是在此模式的基础上加了一个功率因素外环（参见下几节）。当调差电流相位接反或者电流接线故障时自动变成“恒励磁电压”工作模式。此模式实际上停止了自动控制，励磁输出完全由人工给定（跟过去完全由人工电位器调节的励磁一样），是必须避免的工作模式。

刚投入并网时励磁装置会适当提升励磁电压防止“无功倒灌”。第一次并网时励磁装置还自动对无功电流的相位进行检测（参见注意事项），如果相位检测正确以后不再进行相位检测，并网后立即投入“恒功率因素”或“恒电压”+“无功电流调节”工作模式。

GDX-TB型和PMC-2C型在并机后工作于“恒电压”+“无功电流调差”模式，如果几台并机后的发电机已通过RS485通讯线联机，那么整个系统就会与指定为主机的电压给定和功率因素为参考微调自己的电压给定和无功电流调差值。

本励磁装置采用数字显示，可以显示参数、电网电压（或给定电压）、发电机电压、发电机电流、发电机频率、功率因素、励磁电源电压和励磁给定电压。

本励磁装置在低频时具有V/F给定特性。具有低电压、过电压检测，低速、过速检测，以及无功倒灌防止，测量线掉线检测等功能。本励磁装置自动化程度高，性能可靠，可以远程控制，可以无人（少人）值守。由于采用IGBT而不是可控硅作为执行器件，本励磁装置还有一个非常重要的特点，在柴油发电机组构成的小电网中不怕负载谐波造成的波形畸变对励磁装置的影响。

二、技术参数

1. 适用范围: 各类中、小型并网发电机无刷励磁和多机并机运行的中、大型（企业、船用）柴油发电机励磁。

2. 输入信号: 

测量电压：标称400V发电机线电压，标称400V电网电压。

调差电流：标称5A的与线电压异相的相电流(建议发电机额定电流对应4A左右为好)。

并网信号：用合闸开关（辅助常开）信号(或经小型中间继电器引入)。

3．励磁电源：交流、直流都可以，48V～240V，最简单的是利用自身发电机的相电压（230V）或经励磁变压器降压，通常可以选取额定励磁电压的2倍。

辅助励磁电源：船用柴油发电机的专用谐波绕组辅助励磁电源。

4. 励磁输出: 额定电流8A，最大不超过12A，最大输出电压100V，最小2V。

5. 电压测量精度: 不低于±0.5％

6．频率测量精度: 不低于±0.1％

7．环境温度: -20°C～＋40°C  海拔：2500米以下地区

8. 外型尺寸：（高）140×（宽）260×（深）150mm

9．开孔尺寸：（高）120×（宽）240 mm

三、使用说明

1、安装接线

接线示意图（图1）如下：发电机电压（400V线电压）接U、W，电网电压（400V线电压）接U＇、W＇，调差V相电流（经电流互感器）接（Iv、In），请特别注意调差电流必须是发电机线电压的异相电流，同时注意相位连接。见注意事项相关内容。

工作电源一般可以用220V发电机相电压接A1、A2，当有直流屏时也可以用直流电源（注意，在直流支路上加一个电源开关是必要的）。

励磁电源可以取自发电机的相电压（最好采用与工作电源同一相），如果发电机所需的励磁电压太低，建议用励磁变压器降压后再接到励磁电源输入B1、B2上。励磁电源还可以取自其它电源（包括直流电源），如果是船用柴油发电机并且有专用谐波绕组可以将谐波电源接至XB1、XB2上，注意谐波电源必须与励磁电源和工作电源是电隔离的（谐波电源在发电机发生短路时短时工作2秒钟，因此必须同时引至励磁电源和工作电源）。

E+和E-端为励磁装置的励磁输出端，注意E+为正输出，E-为负输出，如有可能串接一个励磁电流表和并接一个励磁电压表。

“并网信号”一般可以取自合闸开关的常开辅助触点接“并网”和“0V”端，“并网信号”对于并网/并机发电机来说非常重要，一定要保证触点接触可靠（建议定期修整一下）。

另外对于小电网并机运行的柴油发电机，本励磁装置准备有过压故障（开关）输出，如果需要对小电网作过压保护必须将过压故障（开关）信号引去跳闸。

需要远距离操作时可外接《增》、《减》按钮，接“增”、“减”和“0V”端。如果是小电网多机并机运行，半双工RS-485通信必须连接，最好采用屏蔽双绞线。RS-485通信线A接端子A，B接端子B，屏蔽地接端子G。

图1 原理接线图

图2 背面出脚图

2、起励、运行

励磁装置通常可以利用残压起励，发电机旋转后由于剩磁通常都有几伏到十几伏的残压，此残压通过内部一个起励继电器一个起励电阻连接到励磁装置面板上的《起励》按纽，操作人员按下《起励》按纽（硬起励）后，残压通过起励电路的“自举”逐渐增大电压。当励磁装置检测到发电机线电压＞50V时自动进入运行状态，输出参数2所设定的初始励磁电压（此初始励磁电压大体设定为相当于发电机空载时所需的励磁电压）。

如果工作电源由其它电源（如直流电源等）供电，励磁装置除了采用上面的“硬起励” 方式起励外，还可以用“软起励”方式起励，参见注意事项相关内容。 

励磁装置刚投入运行时，会先升压至参数5＇给出的电压值（通常为400V），然后，如果有网电压，将会跟踪网电压，如果没有网电压将会锁定参数5＇给出的电压值（可以用《增》、《减》键调节）。先升压后跟踪的目的是为了防止网电压过低时使有些保护继电器无法吸合。

3、停机

正常自动停机的条件对于并网发电机有：

a) 正常起励运行后,在非“并网”条件下，

b) 发电机电压降至150V以下，或升至515V以上

c) 频率降至41HZ（60HZ发电机是49HZ）以下（起车过程除外）。

d) 跳闸飞车频率超过90HZ（60HZ发电机是95HZ）。

e) 测量（反馈）电压中断。

正常自动停机的条件对于并机发电机有：

a) 发电机电压降至150V以下。

b) 发电机电压升至515V以上（同时输出故障跳闸信号）。

c) 频率降至36HZ（对于60HZ发电机是44HZ）以下（起车过程除外）。

d) 跳闸飞车频率超过90HZ（60HZ发电机是95HZ）。

e) 测量（反馈）电压中断。

另外在正常起励运行后非“并网”条件下，长按《切换》健1.2S，或由上位机发“灭磁”命令也会停机。

停机时首先将励磁电压关至最小，约1.2S后停止励磁，并且7S后才允许下一次起励（如果工作电源还存在的话）。

4、电压调节

在发电机并网/并机前（或单机运行时），本调节励磁装置工作于“恒发电机电压”工作摸式。电压给定方式有二种：

1）如果电网电压有效，电网电压将作为给定电压，发电机电压将随电网电压变化，增、减操作无效，“网电压”显示为电压给定值同时也是真正的实测电网电压值。“网电压”的有效范围为300V～490V。

2）在没有接网电压或网电压无效时，会自动取出参数5＇的额定给定电压值作为初始电压给定值，利用《增》、《减》键可以实时修改发电机电压给定值（范围为280V～480V），此时“网电压”显示的是电压给定值。在操作进行中显示自动切换到“电压给定值”显示状态。在此显示状态下作为一种提示，数码管最高位闪烁，最后一次操作2S后退出“电压给定值”显示状态。在“恒发电机电压”工作摸式下起主要调节作用的是参数7（比例、微分）和参数8（积分）。

图3是操作面板图，4位数码管用来显示内容，指示灯辅助指示，可以显示电网电压（或给定电压）、发电机（主）电压、发电机（主）电流、励磁电源电压（主电压与励磁电压指示灯同时亮）、励磁给定电压、发电机频率（用COSφ代）。用《切换》键顺序切换显示，用《参数》键反向切换显示。