摘要：自动电压调节器（AVR）在开环模式下，开关电源并联系统在使用常用的自动均流控制法时，会大幅度改变励磁电流静态值，因此其安全使用必须在自动电压调节器闭环模式下。因此应用在开环模式下仍可使用的均流控制器尤为重要。基于以上认识，本文通过对励磁控制系统与自动均流控制目标的分析，把理论分析与工程实现容易度相结合，为均流控制器的改进提出了建议与方法，以供参考和探讨。
关键词：大型发电机自并励励磁系统；自动均流控制；均流控制器
引言：随着电源系统的分布式发展，分布式智能功率柜将越来越多地应用到大型发电机自并励励磁系统中，因此均流控制方法的优化至关重要。由于目前最大电流法、平均电流法、主从电流法等几种常见的开关电源并联系统的均流方式在励磁系统的自动电压调节器中不是很适用，因此研究能降低对机端电压的静态和动态影响，并提高多功率柜励磁系统稳定性的控制器至关重要。由此，我们要改进传统均流控制方法，通过研究，促使自并励励磁系统多功率柜的自动均流控制功能快速完善。
1励磁控制系统与自动均流控制目标
如果我们把N设为并联智能功率柜的数量， （k=1,2，……，N）代表第K个智能功率柜，且晶闸管的电路用三相全控制流桥结构；假设各个功率柜的传递函数 = /(1+ );设 为励磁绕组的传递函数，则发电机空载时取为 = + ， 和 代表的是对应励磁绕组的电阻及电感， 是发电机的传递函数， = /(1+ )表示发电机空载时函数， = + /s为自动电压调节器的比例积分控制器的传递函数，励磁电流表示为 ，各功率柜电流为 ，励磁电压表示为 ，机端电压是 [1]。
我们知道，使均流系数无限趋近100%，各个支路电流最后相等是我们均流控制的目标，但在本文中提到的多功率柜励磁系统中，优质的均流控制器有三个功效：一是使各功率柜的电流平衡，二是应使均流控制对整个励磁控制系统的影响最小，三是即使在某个功率柜加入或退出工作时，均流控制器也能保证均流控制的正常运行。均流控制器必须在不影响自动电压调节器开环时励磁系统的正常工作的前提下，才能成为AVR控制环中安全可靠且平稳切入切出的模块。自动均流控制器的控制标准有两个：第一，稳态运行时，无论给定值和各功率柜参数是何种情况，各功率柜的电流都应不仅仅是各功率在均流时当前的平均值，都应接近不均流时的平均值。第二、动态时，对励磁电压 ，均流控制器的影响要尽可能缩小，以此减小对机端电压的影响。
2 均流控制器的改进与实验结果
2.1均流控制器改进
在均流控制器的改进方面，我们要了解平均电流法，即：每个功率柜调整本柜电流大小时，均以当前各功率柜电流平均值作为基础。同时，最大电流法和主从电流法则是以各功率柜电流的最大值以及某个功率柜电流值作为标准的。
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我们发现基于平均电流法的均流控制在稳定性上的欠缺，因此需要对其加以改进。我们在忽略可测量采样、滤波延迟问题和误差等因素影响，系统个单元的输入输出没有达到饱和，时间常数和各功率柜增益是不变量，发电机空载时电流与励磁绕组的函数关系为： = + ，且各功率柜电流的总和等于励磁电流。我们综合分析在常值扰动下自动电压调节器开关系统平均电流法均流控制状态、平均电流法均流控制增广状态，可以看出：输出向量渐进到零时，即可完成均流工作，但我们也发现另一个问题，无论反馈控制器为何种状态，闭环系统都有一个处在原点的极点，如此，系统将处于一个临界状态甚至不稳定的状态，不符合控制要求。对此我们的方法可以是：可以关闭其中一个功率柜的均流控制改变其状态，并依靠其他功率柜均流时对励磁电压的影响改变这个功率柜的电流，不过使用这种方法会让不均流功率柜停止工作的同时，也让系统处于不稳定状态。
2.2实验结果
首先，我们对三个功率柜的均流效果用以下方法测试：改进的平均电流法；普通平均电流法；降维平均电流法；最大电流值法；不均流方法等。由此可得以下结果：首先自动电压调节器开环在时间分别为100秒，115秒，130秒时依次打开三个功率柜的均流控制，之后再150秒时再同时关闭所有功率柜的均流控制，以此我们得到以下结论：只有改进的平均电流法和改造后的最大电流值法的均流控制才能做到在对机端电压影响微小的前提下随意开关均流，均流速度和其他方法差异不大。另一方面，在自动电压调节器（AVR）闭环时，在运行时间为80秒时，调节自动电压调节器的参数使机端电压发生等幅振荡，在时间为90秒时，机端电压设定值发生百分之一增值的阶跃扰动情况，当运行时间为100秒时，我们开启均流控制，在150秒以后，机端电压设定值发生百分之一减少的阶跃扰动情况。从以上实验我们可以看出，相比于不均流的情况，在自动电压调节器（AVR）闭环的情况下，除了降维的平均电流法之外的各种其他均流法都有加强稳定性的功效。虽然改进均流控制以后，给常规均流控制下的自动电压调节器参数的稳定域
造成了不良影响，但较之于不均流的情况，改进均流控制依然更稳定[2]。
结论：通过分析可知，大型发电机自并励励磁系统多功率柜均流控制采用基于改进的平均电流法将有如下性质：一、均摊功率柜的电流，有鲁棒性，静态无差性。二、AVR开环时，励磁电压的静态值在均流后与不均流时相同，这让自动电压调节器在开环时也可进行安全稳定的自动均流工作。三、机端电压控制的稳定性在AVR闭环时得到了提高。四、调节控制器参数可使均流控制减小对机端电压的动态影响。因此我们得出结论，虽然在各功率柜的增益参数测量上有不便，改进的平均电流法比其他均流控制法的效果好，值得使用。
参考文献：
[1]杜乐丁,黎雄,孙元章. 大型发电机自并励励磁系统多功率柜自动均流控制[J]. 电力自动化设备,2005,(03):5-8. [2017-08-09].
[2]郭永树,宛波,姜凌,杨秀敏. 提高大型汽轮发电机自并励励磁系统强励能力的探讨[J]. 沈阳工程学院学报(自然科学版),2009,5(03):233-235. [2017-08-09].
论文作者:母志,汪晓圆
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/7
标签：电流论文; 功率论文; 励磁论文; 端电压论文; 电压论文; 控制器论文; 调节器论文; 《电力设备》2017年第22期论文;