沈繼東+孫新志+史旭龍+葉添鋅

摘 要： 勵(lì)磁電流是同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的重要參數(shù)，其采樣的準(zhǔn)確與否直接影響著勵(lì)磁系統(tǒng)的正常運(yùn)行。針對(duì)勵(lì)磁設(shè)備在現(xiàn)場調(diào)試及運(yùn)行過程中出現(xiàn)的由于勵(lì)磁變副邊CT接線錯(cuò)誤而導(dǎo)致的勵(lì)磁電流采樣錯(cuò)誤的現(xiàn)象，通過Multisim 10軟件的仿真功能，對(duì)勵(lì)磁電流采樣回路進(jìn)行了仿真分析。給出勵(lì)磁變副邊電流互感器各種不同接線情況下勵(lì)磁電流采樣的電壓值，為現(xiàn)場調(diào)試及維護(hù)人員快速做出故障判斷提供了重要的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞： Multisim 10； 勵(lì)磁電流采樣； 仿真分析； 故障判斷

中圖分類號(hào)： TN702.2?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）14?0096?02

0 引 言

Multisim10是美國NI（National Instruments）公司開發(fā)的EWB（Electron?ics Workbench EDA）仿真軟件，該軟件基于PC平臺(tái)，采用圖形操作界面虛擬仿真了一個(gè)與實(shí)際情況非常相似的電子電路實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，它幾乎可以完成在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的所有的電子電路實(shí)驗(yàn)，已被廣泛地應(yīng)用于電子電路分析、設(shè)計(jì)、仿真等項(xiàng)工作中，是目前世界上最為流行的EDA軟件之一。它不需要真實(shí)電路環(huán)境的介入，具有仿真速度快、精度高、準(zhǔn)確及形象等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)實(shí)際電子電路的仿真分析，對(duì)于縮短設(shè)計(jì)周期、節(jié)省設(shè)計(jì)費(fèi)用和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量有重要意義[1?2]。

勵(lì)磁電流是勵(lì)磁系統(tǒng)的重要參數(shù)，主要作用包括：勵(lì)磁電流顯示、勵(lì)磁調(diào)流調(diào)節(jié)器反饋量、過勵(lì)限制器輸入?yún)?shù)、強(qiáng)勵(lì)功能限制參數(shù)、過勵(lì)保護(hù)參數(shù)。此外還用做失磁保護(hù)判據(jù)參數(shù)。可見，勵(lì)磁電流是勵(lì)磁系統(tǒng)中的重要參數(shù)，其采樣的準(zhǔn)確性會(huì)直接影響到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)、限制及保護(hù)功能的正常工作[3?4]。

利用Multisim 10軟件對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電流采樣回路進(jìn)行了仿真，仿真分析結(jié)果與實(shí)際測試值一致。

1 勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁電流采樣回路設(shè)計(jì)

UNITROL5000勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電流采樣原理圖[5]如圖1所示。

圖1 勵(lì)磁電流采樣回路

勵(lì)磁系統(tǒng)裝置通過安裝在可控硅整流橋交流輸入端（勵(lì)磁變壓器副邊）的勵(lì)磁電流互感器可以測量勵(lì)磁電流。電流測量回路設(shè)計(jì)的勵(lì)磁變副邊CT二次側(cè)額定電流為1 A的電流信號(hào)。勵(lì)磁變副邊CT的二次側(cè)電流通過二極管整流橋整流后送到并聯(lián)的取樣電阻上，取樣電阻根據(jù)勵(lì)磁系統(tǒng)的額定勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電流互感器的變比確定。當(dāng)電流互感器CT副邊的額定電流為1 A時(shí)，取樣電阻電壓Udc為1.5 V，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采集該直流電壓值從而計(jì)算獲得實(shí)際的勵(lì)磁電流值。

2 常見故障仿真模擬

利用Multisim 10軟件，搭建上述勵(lì)磁電流采樣電路[6?7]如圖2所示。

圖2 勵(lì)磁電流采樣回路仿真圖

當(dāng)輸入三相正弦交流電流后，利用示波器測量輸出電壓波形如圖3所示。

圖3 勵(lì)磁電流采樣回路輸出電壓波形圖

可見，正常無法以常規(guī)手段獲得直流電壓DC的值，但是利用仿真手段很容易獲取，下面分別對(duì)勵(lì)磁變副邊CT各種接線情況下的采樣電壓進(jìn)行仿真，結(jié)果如下：

勵(lì)磁變副邊安裝2只、3只CT時(shí)采樣電阻R1兩端電壓，如表1所示。

表1 仿真結(jié)果 V

勵(lì)磁變副變CT公共端接地時(shí)采樣電阻R1兩端電壓，如表2所示。

表2 仿真結(jié)果（二） V

勵(lì)磁變副變CT接入PSI板一相CT接線反向時(shí)采樣電阻R1兩端電壓，如表3所示。

表3 仿真結(jié)果（三） V

勵(lì)磁變副變CT接入PSI板兩相CT接線反向時(shí)采樣電阻R1兩端電壓，如表4所示。

表4 仿真結(jié)果（四） V

勵(lì)磁變副變CT接入PSI板三相CT接線反向時(shí)采樣電阻R1兩端電壓，如表5所示。

表5 仿真結(jié)果（五） V

3 仿真結(jié)果分析

無論勵(lì)磁變副邊電流互感器采用2只或3只，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采集勵(lì)磁電流大小一樣；但是，考慮到有一只互感器損壞時(shí)會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)各限制器工作不正常，建議采用3只電流互感器；當(dāng)勵(lì)磁變副邊電流互感器采用2只CT時(shí)， CT接線不允許接地，否則勵(lì)磁電流采樣值偏小，為原值的0.677倍；當(dāng)勵(lì)磁變副邊電流互感器采用2只CT時(shí)， CT接線接入到電路板有一相接反向時(shí)，勵(lì)磁電流采樣值增大為1.24倍，當(dāng)兩相全反時(shí)勵(lì)磁電流大小不變；當(dāng)勵(lì)磁變副邊電流互感器采用3只CT時(shí)，CT出線接地不影響勵(lì)磁電流采樣，有一相或兩相CT接入到電路板反向時(shí)，勵(lì)磁電流采樣值增大為1.66倍，三相全反時(shí)勵(lì)磁電流采樣大小不變。上述檢測值在實(shí)際試驗(yàn)過程中進(jìn)行模擬，結(jié)果與仿真分析基本一致。

4 結(jié) 語

本文利用Multisim 10軟件強(qiáng)大的仿真功能，對(duì)勵(lì)系統(tǒng)中勵(lì)磁變副邊電流互感器不同接線情況下勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的勵(lì)磁電流采樣值的變化情況，進(jìn)行仿真分析并給出各種不同情況下的采樣值，為現(xiàn)場調(diào)試及維護(hù)人員快速做出故障判斷提供了重要的參考依據(jù)。

利用Multisim 10仿真軟件，不僅能對(duì)勵(lì)磁電流采集回路進(jìn)行仿真分析，還能對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)其他采樣回路及可控硅整流橋輸入/輸出回路進(jìn)行仿真分析，可以有效降低試驗(yàn)成本，提高試驗(yàn)驗(yàn)速度和效率。

參考文獻(xiàn)

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