HWLT4型微机励磁调节器.docx
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HWLT4型微机励磁调节器
HWLT-4型微机励磁调节器
调试说明书
哈尔滨电机厂有限责任公司控制设备事业部
一．总体介绍
HWLT－4型微机励磁调节器的主要硬件采用台湾研华公司的MIC－2000系列工控机板卡，使用时只要按照相应的说明设置地址和跳线就可以。
其它自己开发的板卡（脉冲发生、脉冲放大和计数板）不需要设置。
因此，调试的重点是检查软件功能的完善和全部回路的正确。
而调试人员的任务就是熟悉调节器系统并准确设置系统的PID参数和将相关的输入量定标。
1．调节器的特点
1．1调节器的控制规律是传统的PID＋PSS，但独特之处在于为了增强系统的稳定性，AVR中又加入了一个小电流环。
1．2调节器采用的是混合冗余容错技术。
调节器包括二个微机模块和一个完全独立的模拟FCR模块。
触发脉冲由硬件电路产生，三个模块的切换点是在脉冲放大的前级，也就是说三个模块都产生相应的脉冲，但只有工作模块的脉冲才能到达脉冲放大。
1．3调节器的人机界面选用的是触摸输入的工业级平板电脑，全中文图形界面。
调试时可以方便地观察和更改相应的数据。
1．4为了增加电源系统的可靠性采用了二个一体化的电厂用专用电源模块，可以交直流电源同时输入（实际线路共三路电源输入）。
电源模块输出的DC24V做为整个调节器（包括调节计算机）工作电源。
1．5输入和输出都采用了继电器隔离。
输入继电器为DC220V线圈，输出继电器为DC24V线圈。
二．硬件整体介绍
1．计算机模块功能介绍
计算机选用的是台湾研华公司的MIC2000系列，用的是背板技术，前端出线，很方便调试。
计算机的电源模块用的是24V输入的专用开关电源。
输出为＋5V，－5V，＋12V，－12V。
（在只检查电源时，输出要低，因为没有负载）
CPU板是MIC－2340，在上面附加了PC104模块的电子盘。
利用电子盘替代了传统的硬盘，这样减少了因为机械部件引起的故障，并且读取数据的速度大大提高。
电子盘上事先安装好DOS操作系统和相应的调节器控制程序。
计算机上电后自动进入控制程序运行。
AI板是MIC－2718，输入范围为-10V―＋10V。
特别是利用板上FIFO功能，使AI板可以独立于CPU板工作，系统只是在需要的时候由CPU到AI板上的FIFO中取得数据。
而不用浪费时间在等待AI板的工作上。
AO板是MIC－2728，输出范围为-10V―＋10V。
只有一路输出作为脉冲发生器的控制电压（也就是模拟调节器的适应电压）
DI板是MIC－2730,16路输入，有光电隔离。
。
DO板是MIC－2750,16路输出，有光电隔离。
每个通道的工作状态都可以在面板上指示灯表示出来。
因为两个计算机模块是并联运行，相应个DO通道共用一个继电器作为输出隔离，所以DO板相应的输出各自串接了一个隔离二极管（B6.40），然后才并在一起接到继电器线圈。
计数板是自己开发的板卡，主要用途是测量转速和功率，还负责双计算机通道的切换控制。
双计算机模块在工作时没有指定主，从状态，只是在上电时哪一个先完成自检就作为主机。
在主机发生故障时，从机自动投入。
并且工作状态也相应变为主机。
只有主机的状态和数据可以实时的上传到上位机（人机界面），进行显示和分析。
从机只和上位机进行很少的信息交流。
2．备用A/FCR模块功能介绍
备用A/FCR模块是由数字电路来实现的，可以进行闭环的磁场电流调节。
具用自动跟踪功能。
当计算机模块工作时，它进行跟踪，同时也输出控制电压至脉冲发生电路形成脉冲。
但脉冲在输出端被闭锁，不能进入脉冲放大。
当所有的计算机模块都退出工作时，备用A/FCR模块自动投入运行。
只要计算机模块恢复运行，备用A/FCR模块就自动退出运行。
紧急情况下，备用模块接受“逆变”命令停机，同时给定值自动复归到最小位置――大约15%的空载励磁电流位置。
注意：
在调节器上电的时候，由于计算机模块先进入DOS系统，然后进入控制程序运行，这就需要一定的时间，而备用模块不需要这个过程，所以总是备用模块先投入运行，几秒钟后计算机模块就会接过去工作。
为了防止在调试或投运过程中出现问题，上电的时候最好将“逆变”命令投入，待计算机模块工作后再解除。
3．脉冲电路功能介绍
调节器有三个相同的脉冲发生电路。
分别为1＃，2＃计算机模块和备用模块形成控制脉冲。
正常时三个脉冲电路都在工作，但只有工作通道的脉冲才没有被闭锁。
工作通道的脉冲电路有“发光二极管”指示。
脉冲电路的控制信号分别为计算机模块的AO板输出的控制电压和备用模块的输出的控制电压。
并且还有最大角（145°）和最小角（15°）限制。
4．脉冲放大电路功能介绍
调节器一般有二个脉冲放大电路，分别对应二个功率屏。
脉冲放大的输出级也有闭锁控制电路，由计算机来控制在相应故障的情况下各个功率屏的投入或退出。
脉冲放大电路的脉冲次序依次为A，B，C，－A，－B，－C共6个工作通道。
在输入级有脉冲丢失检测电路，由小继电器将故障信号反馈给计算机进行报警。
为了方便调试和运行时的更换，脉冲放大电路增加了2路备用通道。
如果发现脉冲放大的某一通道故障时，可以将放大板的输入输出相应移动，（次序不能变），避开故障通道。
脉冲放大的输出级一定要注意检查与隔直电容相连再接至功率屏的脉冲变压器，防止因输出级短路而烧坏。
5外围电路功能介绍
5．1输入信号调理电路
这部分电路的作用是将信号调理成计算机AI板可以接受的信号范围（0－10V）。
电路全部应用无源元器件，即电阻，电容，二极管等实现，避免应用运放等有源器件时出现故障可能性。
5．2二次测量电路
主要是用一些二次互感器来实现。
三路PT（机端1＃PT，2＃PT和电网电压PT）用的是100V/10V的三相变压器。
每路电流信号用的是三个单相的电流互感器，共有三路信号（两路定子电流和一路转子电流）。
其中每路定子电流用了四个互感器，有一个互感器是用来测量定子电流和定子电压的相位角的。
输入信号为定子电流的B相。
阳极电压同步信号用的是三相变压器，220V/10V，输出是六相电压信号。
共有二路，一路用于1＃和2＃脉冲发生电路的同步信号，另一路用于备用通道脉冲发生电路的同步信号。
这样在计算机模块的同步信号回路有故障时，也不会影响到备用通道的正常工作。
5．3调节器工作电源
为调节器供电的电源模块是发电厂专用的一体化开关电源，可以交直流220V同时输入。
直流输入为电厂直流电系统（蓄电池供电），交流输入分别为厂用电和自用电（有的电厂也采用双段厂用电供电）。
这样共有三路电源接入调节器屏。
为了防止交流电系统和直流电系统互相干扰，交流电源用了二个单相的隔离变压器。
自用电的变压器变比是跟据机组的阳极电压确定的，副边都是220V。
厂用电的变压器变比是固定的（380V/220V），.输入为厂用电的AC相。
因为调节器的人机界面用的平板式工业电脑为厂用电220V输入，所以一定要将厂用电的中性点接至端子B7.6
计算机模块中的开关电源为直流24V供电，注意不要将直流COM和电源接地接错。
注意：
计算机的DO板在带电的状态下为高阻态。
因为DO板接至继电器的线圈，而继电器的线圈有工作电源输入的情况下一直有电，所以计算机的电源开关不要断，即计算机要保证只要外部的电源上电，它就同时上电。
如果调节器整体断电时，只需要将端子上的输入电源端子拉开（带有保险管的端子）。
三．软件整体介绍
1．总体控制流程
下位机的控制程序是在DOS系统下运行的。
DOS系统和应用程序都存放在CPU板的电子盘中，上电后，自动进入应用程序运行。
程序分为主控程序和中断程序两大部分。
主控程序又根据外部控制信号分为四个过程：
等待过程，启励过程，调节过程和停机过程。
中断程序则自动地从AI板中取得相应的采样数据，并进行简单的处理。
上位机的程序是在WINDOW95系统下运行的。
正常运行时一直和下位机进行通讯。
在下位机程序工作的四个过程中，都在和上位机进行通讯同时还要进行双机之间的通讯。
并且还要对DI板输入的信号进行进行逻辑处理，然后通过DO板输出控制信号。
在除等待以外的三个过程中还要进行PID调节运算，结果通过AO板以电压信号的形式输出。
整个控制周期在10MS之内。
2．等待过程
计算机进行上电自检和所有板卡的初始化工作。
并且在这个过程中调入存储在电子盘的数据文件，里面包括PID参数和重要的定标参数及控制参数。
如果所有的外部信号都正常，计算机发出“允许启励信号”，并等待启机信号的到来。
在这个过程中脉冲是闭锁的，AO板也没有信号输出。
3．启励过程
如果计算机接到“启励信号”，就解除脉冲闭锁，并且根据相应的机组参数进行快速启励，保证机组能够快速，平稳，准确的进入指定状态。
启励过程结束的条件是10S内达到机端电压的30%。
如果不能成功建压，则退到等待过程，并报出“启励失败”信号。
在这个过程中用到的是“软启动”技术，脉冲有时是按照一定方程式给出的。
注意：
启励设计为只能有三次机会，如果连续三次都没有启励成功，计算机将会闭锁启励这个过程，必须重新启动计算机才能再次启励。
4．调节过程
在启励过程结束后，自动进入调节过程，这个过程中脉冲按照调节得出的结果进行控制。
调节过程中有四种运行方式：
AVR方式，FCR方式，恒Q方式和恒COSφ方式。
其中后二种方式必须在油开关闭合下才可以投入运行。
注意：
如果是自并励系统，调节器会一直比较阳极电压和机端电压。
如果标幺值相差30%以上，会判断为故障。
因此在调试过程中，一定要将阳极电压和机端电压控制在接近状态。
5．停机过程
计算机接到停机的相应命令后，先进行逆变，然后5秒后回到等待过程，同时闭锁脉冲。
注意：
在这个过程中，有一个很重要的工作就是将在线修改的各种参数进行存储，将数据文件写入电子盘。
因此修改参数后，一定要有一个正常的停机过程。
四．控制结构介绍
1．总体控制结构
调节器采用的是传统的PID＋PSS控制。
PID是并联方式。
但是与常规不同的是我们在AVR中引入了电流环，这样增加了稳定性，并且对限制和跟踪的处理也十分方便。
PSS功能的输入是功率信号，经过双超前滞后环节，再控制调节器的AVR输入给定。
2．PID参数设定
PID参数可以在线进行修改，在人机界面相应的页面进行操作。
五．调试介绍
1．参数定标
微机调节器能够正常工作，主要在于能够正确的获取各种信号。
其中各种模拟量信号作为反映一个机组工作工况的重要表述，则更加重要。
可以说调节器调试工作中最重要的工作就是将输入的模拟信号进行定标，使其变成计算机可以认知的一个量，并可以简化处理过程。
HWLT－4型调节器应用了软件定标技术，没有任何外围的信号调整（比如电位器调整等），非常方便。
只要将需要定标的参量加在相应的端子上，然后根据输入量的大小在人机界面上写下相应的标么值即可。
因为双机之间是互相进行通讯的，所以定标的过程是双机同时进行的，不需要分别进行定标。
注意：
在对机端电压进行定标时，要同时将双路电压信号加入端子排，因为双路电压信号分别接入相应的计算机模块。
而定标是同时进行的，如果一路没有信号，将会定标不正确。
如果在真机试验过程中，需要对转子电流重新定标时，最好分开定标。
因为转子电流一直都在调节过程中，而双机通讯有一个时间过程，这样不容易将双机的转子电流定标准确，从而影响到双机切换时的电流和电压的波动。
2．脉冲检查
脉冲是另一个调试的重点。
如果有条件一定要检查一下输出脉冲和阳极电压的相位。
在控制电压零伏时，A相脉冲和阳极电压AC相的相位应当是90度。
如果条件不满足，也要检查输出直流的脉冲六相是否正确。
在检查过程中，要分别检查到脉冲放大的每相输出脉冲。
3．限制功能检查
调节器的限制有增减越界限制，过流限制，欠励限制和整流桥运行限制。
增减越界限制分别依据运行方式和空、负载情况进行限制。
过流限制分为定子和转子两种。
但限制动作后，都需要3分钟的时间才能解除限制，在这个时间内调节器不能再越限运行，以降低机组相应部位的发热。
欠励限制是实时的，如果进入欠励曲线，立刻动作，调节器自动增磁，使机组摆脱欠励工况。
机组进入非限制区后，增磁操作自动停止。
整流桥运行限制是通过控制脉冲放大的脉冲闭锁来实现每个整流桥自动退出和投入的。
当一个桥的风机和快熔故障时，这个桥自动退出。
另一个桥独立运行于各种工况。
但是当另一个桥也发生故障后，双桥又全部投入，同时调节器自动减少负荷，使整流桥可以继续维持工作。
4．故障功能检查
调节器的故障可以从人机界面的故障页面中看到。
自并励系统中只有一个故障信号给机组保护装置请求切机――励磁系统故障。
当阳极电压比机端电压标幺值低25%以上时报警，35%以上时请求切机。
六．常见问题
1．脉冲问题
如果发现脉冲都有但是增减功能失控，最大的可能是脉冲的极性反了，只要将脉冲的极性换一下就可以了。
在调节器第一次上电时一定要注意脉冲放大至功率屏的脉冲电缆是否连接，如果没有连接一定要检查不要让电缆每相的正负短接。
脉冲丢失只报警不处理，让可以导通的可控硅坚持工作。
2．计算机硬件问题
计算机上电前注意检查它的开关电源输出是否正确。
并将板卡的设置重新检查。
特别是CPU板的内存和电子盘。
上电后如果有啸叫声马上断电。
可能是内存有问题，或者是板卡之间有地址冲突。
上电后如果人机界面上不能显示出主从机状态，重点检查电子盘，计数板和DI板。
如果发现计算机没有和总的电源同时上电，并且主从机的状态也不正确时，重点检查计数板和DO板。
3．电源问题
开关电源有短路保护功能，如果发现电源的输出很低，并有异味，应马上断电，检查输出回路。
如果厂用电上电，而人机界面电脑没有电，注意检查厂用电的中性点是否接至相应端子。
另外至内门的电源是经过端子转接的，一定要小心不要让内门开得过大，将转接点的电源线弄断。
如果DC220V电源消失，调节器这时会保持原来的状态，并发出报警指示。
这时远方的增减操作都不能进行。
4．通讯问题
4．1调节器内部通讯
调节器的内部通讯有二个方面。
一是下位机和上位机之间的通讯，另一个是下位机双机之间的通讯。
因为距离短，所有的通讯都采用RS232来实现。
下位机和上位机通讯主要内容是将下位机的信息实时传送给上位机进行显示，监视和分析。
同时也将上位机的一些控制信息和参数传送给下位机，实现在线PID参数调整和重要参数定标。
并且在人机界面上进行运行方式的切换和增减励磁的操作。
下位机之间的双机通讯是混合冗余的重要表现。
通过双机通讯实行资源共享，方便地将重要的数据传送给另一台计算机机，进行比较，判错，跟踪。
主机还可以通过通讯将上位机的命令传送给从机，从而保证双机都可以在线修改参数。
4．2调节器和电厂监控通讯
调节器和电厂监控的通讯由上位机来完成。
硬件接口主要为RS485，能保证长距离和一对多通讯的需要。
具体的通讯规约和通讯内容和监控厂家协调决定。
推荐如下：
RS485方式，9600波特率，8位数据位，1位停止位，异步无校验
5．发电机组的短路和空载升压试验
电厂如果没有相应的试验设备，大多数要利用励磁设备来进行这些试验。
因为调节器的计算机模块需要模拟量定标，并且要求很复杂外部信号逻辑才能启动且稳定运行，而进行这些试验时很难满足这些条件，所以最好用备用FCR模块进行试验。
将计算机模块全部退出运行，备用通道投入工作。
备用通道工作时，励磁系统的起停只受“逆变”开关控制，解除逆变信号后，励磁电流最小给定为发电机空载励磁电流的10%－15%之间。
也就是说不能做到真正意义上的“零起”升流和升压。
注意：
因为必须有外加功率电源来进行这些试验，刚开始给定很小时也许可控硅不能导通（发电机的转子电感太大），可以并联一个电阻在转子上。
6．接地问题
调节器中所有的地和公共端都与大地接到一起。
在现场接线过程中，有的电厂要求转子电流和定子电流的二次互感器都有中性点引出，这时可以将互感器副边的中性点引出来接到端子。
7．启励问题
7．1AVR启励自动到达额定问题
有的电厂希望能够任意调整启励时的电压，但大多数电厂希望能够快速并网，所以AVR启励时机端电压自动升到指定的位置（一般是额定），然后再由操作人员随意增减电压。
7．2自动启励和手动启励区别问题
最根本的区别就是启励接触器是由调节计算机发命令合，还是由操作人员手动合。
手动启励另一个作用是在水电机组中，由于开机令和95%转速信号都是共用的，而在调试过程中不一定要在机组达到额定转速后就投入励磁。
这样调试时就可以选择手动启励方式，这时机组的启励不受开机令的控制，可以根据需要随时人为手动启励。
8．风机运行问题
如果计算机模块工作时，是由它控制风机的运行。
当程序运行在等待过程中风机不工作，当运行在其它过程时，风机自动运行。
当备用FCR模块工作时风机一直运行，不受励磁起停（逆变开关）的控制。
风机为双电源供电，厂用电和自用电，正常情况下由厂用电供电，厂用电消失后自动切换到自用电供电。
当厂用电恢复后，风机转回厂用电供电。
七．附录：
1）计算机硬件的设置
2）调节器主程序安装方法
3）DI，DO信号
4）继电器使用说明
5）励磁系统故障处理
6）启停机操作流程
7）调节器控制流程框图
附录一
HWLT-4调节器硬件设置
1AD板（MIC-2718）
跳线开关
设置方法
SW1
单端输入S
SW2
0X300
JP2
外部触发禁止DIS
JP3
FIFOIRQ2
JP4
1MHZ
JP5
FIFO使用ENB
JP6
CJC禁止DIS
JP7
CJC禁止DIS
2DA板（MIC-2728）
跳线开关
设置方法
SW1
0X2C0
JP2
双极性输出U
JP3
内部10V电源
JP5
双极性输出U
JP6
内部10V电源
JP8
双极性输出U
JP9
内部10V电源
JP11
双极性输出U
JP12
内部10V电源
JP13
双极性输出U
JP14
双极性输出U
JP15
双极性输出U
JP16
双极性输出U
3DI1板（MIC-2730）
跳线开关
设置方法
SW1
0X200
JP1
OFF
JP2
ON
JP3
OFF
JP4
ON
JA0-JA3
ISO
JB0-JB3
ISO
JC0-JC3
ISO
JD0-JD3
ISO
4DI2板（MIC-2730）
跳线开关
设置方法
SW1
0X218
JP1
OFF
JP2
ON
JP3
OFF
JP4
ON
JA0-JA3
ISO
JB0-JB3
ISO
JC0-JC3
ISO
JD0-JD3
ISO
5D01板（MIC-2750）
跳线开关
设置方法
SW1
0X208
6D02板（MIC-2750）
跳线开关
设置方法
SW1
0X210
7板地址选择方法
地址
开关位置
1（A9）
2（A8）
3（A7）
4（A6）
5（A5）
6（A4）
7（A3）
0X200
1
0
0
0
0
0
0
0X208
1
0
0
0
0
0
1
0X210
1
0
0
0
0
1
0
0X218
1
0
0
0
0
1
1
0X2C0
1
0
1
1
0
0
0
0X300
1
1
0
0
0
0
0
附录二
HWLT-4调节器主程序安装方法
一准备工作
1确认CPU和内存条完好，按照要求插入CPU板（MIC-2340）。
2确认电子盘（PCM-3820）完好，按照要求插入CPU板。
3认真检查CPU板的设置和跳线。
4将CPU板插入机箱。
5连接显示器，键盘和软驱。
二安装DOS系统
1开机并修改CMOS设置，使计算机能够正常工作。
2在软驱中放入DOS系统盘，使用SYS命令向电子盘中传送DOS系统。
3将INTERSVR.EXE和INTERLNK.EXE文件拷入电子盘。
4在AUTOEXEC.BAT文件中加入AVR.EXE
INTERSVR.EXE
三安装主程序
将AVR.EXE拷入电子盘。
四结束工作
1重新修改CMOS设置，使电子盘成为起动盘。
2关机后撤去显示器，键盘和软驱。
附录三
自并励工控机接口号说明
DI1
DI2
FMK分
0
8
选择AVR
手动逆变
0
8
#1风机运行
FMK合
1
9
选择FCR
1
9
#1脉冲丢失
油开关合
2
10
选择Q
模拟在线
2
10
#1快熔熔断
增磁
3
11
选择cosΦ
本机在线
3
11
#1脉冲投入
减磁
4
12
开机令
他机在线
4
12
#2风机运行
闭锁PSS
5
13
95％Un
跟踪系统电压
5
13
#2脉冲丢失
无功减载
6
14
手自动起励
DC220V
电源消失
6
14
#2快熔熔断
磁场减载
7
15
停机令
上电
7
15
#2脉冲投入
DO1
DO2
AVR运行
0
8
限制报警
0
8
程序执行正常
FCR运行
1
9
故障报警
现地控制
1
9
本机软件故障
Q运行
2
10
起励失败
2
10
cosφ运行
3
11
系统电压跟踪
合磁场开关
3
11
允许起励
4
12
投#1风机
等待状态
4
12
无功减载
5
13
#1脉冲闭锁
启励状态
5
13
起励
6
14
投2#风机
调节状态
6
14
励磁系统故障
7
15
#2脉冲闭锁
停机状态
7
15
三机励磁工控机接口号说明
DI1
DI2
FMK分
0
8
选择AVR
手动逆变
0
8
风机运行
FMK合
1
9
选择FCR
1
9
#1脉冲丢失
油开关合
2
10
选择Q
模拟在线
2
10
#1快熔熔断
增磁
3
11
选择cosΦ
本机在线
3
11
#1脉冲投入
减磁
4
12
投41E
（起励）
他机在线
4
12
闭锁PSS
5
13
跟踪系统电压
5
13
#2脉冲投入
6
14
DC220V
电源消失
6
14
#2快熔熔断
7
15
停机令
7
15
#2脉冲投入
DO1
DO2
AVR运行
0
8
限制报警
0
8
程序执行正常
FCR运行
1
9
故障报警
现地控制
1
9
本机软件故障
Q运行
2
10
起励失败
2
10
cosφ运行
3
11
系统电压跟踪
3
11
允许起励
4
12
投风机
等待状态
4
12
跳41E
5
13
#1脉冲闭锁
启励状态
5
13
起励
6
14
调节状态
6
14
过励指示
7
15
#2脉冲闭锁
停机状态
7
15
附录四
升级会员 