GES-33XX励磁装置用户手册硬件说明书.doc
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1、 GES-33励磁装置用户手册 硬件说明书 版本号: L572GES-33 励磁装置用户手册硬件说明书目 录1.内容简介22.产品型号代码23.技术标准44.原理图标注说明45.励磁系统结构56.系统概述87.自动电压调节器9 7.1工业控制计算机9 7.1.1CPU板9 7.1.2A/D转换板11 7.1.3I/O板12 7.1.4RS422/485接口卡13 7.1.5脉冲形成板13 7.2模拟信号测量调理16 7.2.1模拟信号预处理16 7.2.2信号采集板16 7.3同步信号调理与采样19 7.3.1同步信号的取样19 7.3.2同步脉冲板19 7.4人机界面21 7.5通讯网络22
2、 7.6 电源系统248.大功率整流柜25 8.1概述25 8.2可控硅整流桥25 8.3脉冲放大与检测26 8.4功率柜信号指示309.转子回路与起励31GES-33励磁装置用户手册硬件说明书东方电机控制设备有限公司1. 内容简介本文说明GES-33系列同步电机自动励磁装置的总体系统结构,以及硬件单元的工作原理与设置。本文属于通用性的说明书,不针对具体的工程。因为具体工程要求不同而产生的差异,在每个工程交货时的图纸中详细表现。2. 产品型号代码东方电机控制设备有限公司出品的励磁设备型号代码结构如下:代码位1234567891011型号示例GES3320-T42F20L代码位说明:1) 固定标
3、示为GES,表示是发电机励磁系统。2) 固定标示为3,表示为东电控制公司GES3000系列产品。3) 调节器类型 0-单纯的功率柜,调节器不在供货范围内 1-调节器是分立器件构成的模拟线路 2-调节器采用DSP核心技术 3-调节器采用IPC总线工控机 4-调节器采用STD总线工控机 5-调节器采用PCC模块4) 通道配置 0-单纯的功率柜,调节器不在供货范围内 1-调节器单通道结构 2-调节器双通道冗余结构 3-调节器三通道冗余结构5) 励磁方式 0-机端变自并励静止励磁系统 1-交流励磁机-静止整流器励磁系统 2-同步电动机励磁6) 功率柜配置 T-功率整流器件为可控硅 D-功率整流器件为二
4、极管7) 功率柜型号 1-单柜额定输出直流500A 2-单柜额定输出直流1000A 3-单柜额定输出直流1500A 4-单柜额定输出直流2000A 5-单柜额定输出直流2500A以上8) 功率柜并联数 1-1柜 2-2柜并联 6-6柜并联9) 灭磁开关配置 A-交流灭磁 S-单断口 D-双断口 T-三断口 F-四断口 H-带辅助常闭触头10) 灭磁开关额定电流 06-600A 08-800A 10-1000A 16-1600A以此类推11) 灭磁电阻类型 L-线性电阻灭磁 N-非线性电阻灭磁型号示例:GES 3320-T42F20 L3. 技术标准GES-33系列产品执行有关的国家标准和行业标
5、准。主要有:GB/T 7409.1-1997 同步电机励磁系统 定义GB/T 7409.2-1997 同步电机励磁系统 电力系统研究用模型GB/T 7409.3-1997 同步电机励磁系统 大、中型同步发电机励磁系统技术要求DL/T 583-1995大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件DL/T 650-1998大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件4. 原理图标注说明下面举例说明原理图上的标注:标注示例解释+AVR位置定义,说明装在调节柜内-U12部件或分装定义,完整定义为 +AVR-U1214/3-X5:1914指原理图页数/3指第3列-X5指部件或分装代号为-X5:19指部件联
6、接号19多芯电缆连接,电缆线芯为255. 励磁系统结构GES-33系列自动励磁装置是适用于各种同步发电机的半导体励磁系统。励磁系统主要包括调节器、励磁电源、功率整流、灭磁回路等几部分。本节主要根据励磁电源的取得方式简要说明几种典型的励磁系统应用。5.1. 电势源静止励磁系统电势源静止励磁系统的励磁电源来自整流变压器,变压器的电源取自与主发电机无关的辅助母线或取自同步发电机的输出端。5.1.1. 机端变自并励静止励磁系统机端变自并励静止励磁系统的励磁电源取自于发电机的机端。通过自动励磁调节器控制可控硅整流器的触发角,即可调节发电机的励磁电流。5.1.2. 他励电势源静止励磁系统他励电势源静止励磁
7、系统的励磁电源通常取自厂用电高压母线或备用电源母线。5.2. 交流励磁机-整流器励磁系统5.2.1. 带永磁副励磁机的交流励磁机-静止硅整流器励磁系统该系统俗称三机系统。主励磁机的交流输出,经硅整流器整流后,供给汽轮发电机励磁。主励磁机的励磁,由永磁副励磁机之中频输出经可控硅整流器整流后供给。自动励磁调节器(AVR)根据汽轮发电机之端电压互感器、电流互感器取得的调节信号,控制可控硅整流器输出的大小,实现机组励磁的自动调节。5.2.2. 交流励磁机-静止可控硅励磁系统该系统俗称两机系统。主励磁机的交流输出,经可控硅整流器整流后,供给汽轮发电机励磁。主励磁机的励磁,采用自并励或他励方式。自动励磁调
8、节器(AVR)根据汽轮发电机之端电压互感器、电流互感器取得的调节信号,控制发电机磁场整流桥输出的大小,实现机组励磁的自动调节。自动励磁调节器同时控制励磁机恒电压输出。5.2.3. 交流励磁机-旋转硅整流器无刷励磁系统发电机的励磁由交流励磁机的输出经不可控硅二极管整流后供给,而交流励磁机的励磁则由永磁机的输出经可控硅整流后供给。这里,与一般旋转电机不一样的是,交流励磁机的直流励磁绕组固定不动,而交流励磁机的交流电枢绕组、硅整流器与发电机的转子绕组一起,在一根转轴上旋转,因而发电机的励磁绕组与硅整流器处于相对静止的位置,是直接电连接在一起的,没有了其他励磁方式中的将静止部件中的电流引入旋转部件的滑
9、环电刷结构,故称为无刷励磁。6. 系统概述特别声明:由于电子产品技术进步导致本说明书所介绍的产品升级换代,本公司不通知既往用户。励磁系统可控硅桥由励磁电源供电(通常使发电机机端励磁变压器或交流励磁机),受控的可控硅桥经磁场断路器为发电机提供直流励磁电流。自动励磁调节器以高速IPC工业控制机为主要硬件核心,辅以外围调理电路及信号回路,发出同步脉冲,去触发可控硅桥,从而控制发电机磁场电流,达到励磁控制系统的各种控制目标。各种模拟量信号,如发电机电压和电流是通过模拟接口采样,然后经PC总线传送至CPU单元;CPU控制器对这些输入信号进行计算处理后,送出控制信号到脉冲形成单元,产生的脉冲通过多芯电缆传
10、送至可控硅功率变送桥。功率变送单元和灭磁回路的二进制信号分别由各自的I/O智能模块采集,并经过RS485现场总线传送到IPC工控机上;由IPC工控机中的CPU控制器完成逻辑控制、保护、监测等功能。在调节柜前门上,装有一液晶显示工作站,作为自动励磁调节器的人机界面工作站。工作站能显示各种模拟量值、发电机运行工况及励磁装置故障报警信号;通过工作站及现地操作面板的操作,可完成励磁系统的动态试验。工作站同励磁调节器间通过RS232联接。为提高励磁调节器的可靠性,有时采用双通道冗余系统;双通道的模拟量、开关量输入信号及调节通道的硬件配置是完全独立的,结构一致。双通道采取主、从方式运行,如果一个通道故障,
11、自动切至备用通道;无论哪一通道均可作为主通道,并没有硬性规定某一通道优先于另一通道,备用通道自动跟踪主用通道。当主通道故障时,备用(从)通道可无扰动地切换为主机。可控硅整流桥受控于自动励磁调节器。7. 自动电压调节器7.1. 工业控制计算机GES-33系列自动励磁装置的调节器采用IPC总线模块化工业控制计算机作为调节器的硬件核心。每台计算机由CPU板、A/D转换板、I/O板、RS442/485接口卡、脉冲形成等五块模板组成。7.1.1. CPU板7.1.1.1. CPU板型号PCA-6740该板的中央处理器采用STPC Elite,主振频率133MHZ,采用ALL-IN-ONE技术设计,带WA
12、TCHDOG功能。板外数据总线为32位,板内数据总线为32位;板内有一块固态盘(diskonchip),用以存储操作系统软件和调节器的运行程序。7.1.1.2. 主要技术性能: 中央处理器:STPC Elite; 主振频率:133MHZ; 存储器: 32MB(最大64MB); 固态盘:2MB72MB可选 BIOS:系统BIOS固化于独立的一片flash(8M)中; 时钟/日历:带电池的RTC和CMOS数据备份功能; 中断:15级硬件中断; DMA:11通道DMA; 定时器:3路可编程定时器; LCD/CRT显示器接口:最高支持1024x768线TFT LCD平板显示器以及1280x1024线2
13、56色CRT或LCD显示; 显示存储器:1M; 增强IDE接口:支持两个硬盘; FDC接口:支持两个软盘驱动器; 串行接口:一个RS232C高速串行通讯接口;一个RS422/485高速串行通讯接口 并行接口:一个多模式的并行接口,支持EPP/ECP; Watch-dog定时器:Watch-dog定时器有多种定时时间可供选择; 键盘接口:支持标准的AT键盘; 电源容量:5V,1.55A。7.1.1.3. 出厂跳线缺省设置网络电源设置,可通过改变跳线J2的位置来实现,如下表(“*”代表出厂缺省位置):设置2-3VCC*连接5V Standby1-2LCD驱动电源(“*”代表出厂缺省位置)改变跳线J
14、P1的位置来实现: JP11-3,2-4连接+5 V*3-5,4-6连接+3.3V 电子盘的地址设置JP3:地址1-23-45-6D6000h连接断开断开DC000h断开连接断开CC000h连接连接断开D0000h连接断开连接D8000h断开连接连接清除CMOS的设置J1(“*”代表出厂缺省位置):J1说 明断 开*正常运行连 接清除CMOS设置通讯口RS232/422/485选择设置JP2(“*”代表出厂缺省位置):功能JP2RS232*1-2RS4223-4RS4855-6WATCHDOG及IRQ11的设置(“*”代表出厂缺省位置):功能JP4复位*1-2连接IRQ111-2连接7.1.1
15、.4. 对外接口CN1: 增强IDE接口CN11:网络接口CN2:软驱接口CN12:串口CN3:并行接口CN13:串口CN4:LCD显示信号接线CN14:串口CN5:CN15:串口CN6:CN16:外部键盘CN7:ATX电源接口 CN17:AT电源CN9:VGA显示接线CN18:键盘和鼠标接口CN10:PC104接口CN19:ISA金手指7.1.2. A/D转换板7.1.2.1. A/D转换板型号ISO-AD32该板是带光隔的32通道高速12位A/D转换模板,适用于PC/AT兼容机。用于电压信号的精密测量,其核心器件是MACH111-15JC-18JI芯片。该板的模拟电路和数字逻辑电路之间用光
16、电隔离耦合器进行信号交换,使得PC总线与模拟电路部分隔离,提高了A/D转换和微机系统的抗干扰能力。7.1.2.2. ISO-AD32板的主要技术指标: 分辨率:12位 通道数: 双端16路/单端32路 转换率:最大200K/s 输入阻抗:10000MW|6pF 电压量程: 10V ,出厂标准:10V,5V,1V,010V等可选。 精度: 0.01% 过电压保护值: 35V 电源容量:5V,0.85A7.1.2.3. A/D板出厂跳线缺省设置 JP1 :单端/双端模拟量输入跳线选择 出厂时采用图示单端模拟量输入型式: JP2:IRQ通道选择(出厂缺省设置为NC端连接) JP5:A/D板等待状态
17、出厂时选用正常速度设置: 可调电位器VRS的用途: V1:AD偏移量的调节 VR2:AD增益的调节 VR3:-5V电源的调节 VR4:PGA偏移量的调节 I/O口地址的设置通过拨码开关SW1来改变 出厂设置为220H。地址A8A7A6A5A4OX220ONONONOFFON7.1.3. I/O板7.1.3.1. 开关量输入/输出板ISO-P32C32带光隔的32路输入、32路输出开关量板ISO-P32C32在微机励磁调节器中主要完成以下功能:a. 供主CPU完成采集外部各种命令及状态信号,以便根据不同的工况进行不同的控制处理;b. 完成各种状态指示及故障报警开关量的输出。该板采用光电耦合实现P
18、C总线与工业设备或数字仪器之间完全的电隔离,以消除共地线和电源的干扰,从而保证工业设备和微机系统的高可靠性。此外,光电耦合器件还具有电平转换功能。开入、开出量都是低电平有效,试验时可在转接端子上直接测量。7.1.3.2. ISO-P32C32板的主要技术指标:PC总线与用户接口设备之间实现完全的电隔离;32个开关量输入、32个开关量输出分别占用四个连续的口地址;工作模式为CPU扫描方式;各输出信号具有锁存功能;最大输出电流:600mA;最大响应时间:100ns。7.1.3.3. I/O板出厂跳线缺省设置 I/O口地址的设置 通过拨码开关SW1来改变板口地址的设置,出厂设置为210H。地址A8A
19、7A6A5A4A3OX210ONONONONOFFONCON1内部/外部电源选择跳线JP1CON2内部/外部电源选择跳线JP2选择内部电源 中断通道设置跳线JP3(图中:表示不使用)7.1.4. RS422/485接口卡7.1.4.1. PCL-745B系列卡提供两个RS422/485串行端口。每个端口都提供一个含16字节FIFO缓冲器的16C550 UART芯片。UART在数据传送到总线之前将为其缓冲16字节。该功能能显著降低CPU的负担,并且避免了当系统忙或不能快速处理中断时数据的丢失。UART特别适合WINDOWS下的高速串行I/O。7.1.4.2. PCL-745B板的主要技术特点:两
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