【摘要】本文以我國研發(fā)的＂發(fā)馬達(dá)全數(shù)字無功控制器＂為例，介紹了此科研產(chǎn)品(Product)的設(shè)計(jì)原理及在中、小型發(fā)電廠的應(yīng)用優(yōu)勢（解釋:能壓倒對方的有利形勢)。
　　【關(guān)鍵（解釋:比喻事物的重要組成部分)詞】電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、無功功率、數(shù)字電位器、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制（control)。

　　一、前言
　　由于用電設(shè)備中存在大量含感性負(fù)載的設(shè)備，因此電網(wǎng)除了提供＂有功功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少）＂外，還必須提供一定比例的＂無功功率＂，才能使用電設(shè)備正常使用和運(yùn)行。而電網(wǎng)的＂無功功率不足＂是存在已久的問題。
　　目前電網(wǎng)的無功功率不足普遍使用的是電容式在供電側(cè)進(jìn)行＂無功補(bǔ)償＂，發(fā)電廠（發(fā)電側(cè)）采用此方法進(jìn)行無功補(bǔ)償要花費(fèi)較高的設(shè)備(shèbèi)成本，而從技術(shù)角度考慮，發(fā)電側(cè)采用這種以補(bǔ)償方法解決無功功率不足是不合理的。發(fā)電機(jī)是指將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動力機(jī)械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。深圳市旭振電氣技術(shù)有限公司是從事電力系統(tǒng)自動化產(chǎn)品研發(fā)的高科技公司，吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合目前我國普遍中、小型發(fā)電廠無功功率不足的難題，成功研發(fā)出具有自主知識(zhī shí)產(chǎn)權(quán)的＂發(fā)馬達(dá)全數(shù)字無功控制（control)器＂，并成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。
　�。�發(fā)電機(jī)全數(shù)字無功控制（control)器＂采用智能型數(shù)字化的控制手段，以美國ｐｉｃ單片機(jī)為核心，利用高精度數(shù)字電位器與勵(lì)磁系統(tǒng)相結(jié)合，自動跟蹤電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)，有效利用發(fā)電機(jī)本身的潛能(Potential)，并通過(tōng guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)＂發(fā)出＂足夠的＂無功功率＂與有功功率匹配。發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科技及日常生活中有廣泛的用途。發(fā)電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。

　　二、基本原理
    “發(fā)馬達(dá)全數(shù)字無功控制器”除了必備的操作顯示部分外，主要有高精度的＂有功＂、＂無功＂檢測(檢查并測試)部分和高精度的數(shù)字電位器給定輸出部分，為了在電網(wǎng)電壓過高的情況下仍能有效地發(fā)出＂無功＂電流，還備有二級降壓繼電輸出。

　　三、技術(shù)關(guān)鍵
　　稍有發(fā)電知識的人都知道，發(fā)馬達(dá)并網(wǎng)后，電網(wǎng)電壓一定時(shí)稍稍改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流(Electron flow)，就可以改變發(fā)電機(jī)輸出＂無功電流＂的大小。發(fā)電機(jī)是指將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動力機(jī)械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。因此，要實(shí)現(xiàn)對“無功電流（功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少））”的精確控制，必須有“高分辨率、高精度”的《數(shù)字電位器》來對發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流作控制。發(fā)電機(jī)在實(shí)際的運(yùn)行中，由于電網(wǎng)電壓一直在變化，因此，隨時(shí)精確測量電網(wǎng)電壓、發(fā)電機(jī)電流和它們之間的相互關(guān)系（即有功、無功測量）是實(shí)現(xiàn)自動控制的關(guān)鍵。
　　高精度的“無功測量”并不復(fù)雜，目前普遍應(yīng)用的電容式《無功補(bǔ)償控制器》能解決這個(gè)問題，＂高精度、高分辨率＂的《數(shù)字電位器》我們已研發(fā)成功并廣泛應(yīng)用。因此，我們結(jié)合自身的科研優(yōu)勢，不斷創(chuàng)新，將這兩項(xiàng)高難度的技術(shù)組合到一塊，而且組合到同一個(gè)芯片(又稱微電路)內(nèi)，解決了國內(nèi)中、小型發(fā)電企業(yè)無功功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少）不足的技術(shù)難題。
　　在電站工作的人員都知道，在豐水期由于各電站滿負(fù)荷地發(fā)電，往往使電網(wǎng)電壓升高，此時(shí)發(fā)馬達(dá)很難往電網(wǎng)送出足夠的＂無功電流＂來（要發(fā)出無功電流必須使發(fā)電機(jī)電壓高于電網(wǎng)電壓，受發(fā)電機(jī)技術(shù)條件限制（limit），電壓不能提得過高），解決的辦法只有適當(dāng)降低電網(wǎng)電壓。有兩種方法：一是在變壓器（Transformer）上引出多個(gè)抽頭，但此種方法很難動態(tài)切換。二是我們創(chuàng)新的＂串聯(lián)降壓＂方案。如下圖。
我們設(shè)想用二級、一級大約降低５％左右的電壓是可行的，每個(gè)變壓器容量是發(fā)馬達(dá)容量的５％左右，我們的裝置留有二級降壓控制輸出，切實(shí)解決了電網(wǎng)電壓過高時(shí)發(fā)電機(jī)＂無功功率＂輸出的技術(shù)問題。

　　四、應(yīng)用效果
　　對發(fā)電廠來說，多發(fā)“無功”毫無意義，少發(fā)“無功”則面臨罰款。電網(wǎng)的調(diào)度部門會根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際情況指令發(fā)電廠發(fā)出一定比例的無功功率與有功功率匹配，否則會影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量。國內(nèi)普遍的中、小型發(fā)電廠由于設(shè)備的技術(shù)含量偏低，每年因發(fā)不夠無功功率而被罰款。“有功電流”與“無功電流”相位差是９０°，它們的和并不是簡單的相加，而是矢量和，如果安排＂有功電流＂與＂無功電流＂的關(guān)系在不超過發(fā)馬達(dá)最大電流的情況下，加上能耗與電價(jià)因素給出最優(yōu)的發(fā)電策略(strategy)是一個(gè)技術(shù)的創(chuàng)新。

　　五、結(jié)論
我國對“發(fā)電機(jī)全數(shù)字無功控制器”的研發(fā)成功，已引起國內(nèi)電力行業(yè)及廣大中小型發(fā)電廠的廣泛(extensive)關(guān)注。此項(xiàng)科研成果在電力用戶上的應(yīng)用對中國電力事業(yè)的發(fā)展，提高我國電力行業(yè)的自動化控制水平必將起到非常重大的推進(jìn)作用。



發(fā)馬達(dá)全數(shù)字無功控制器在發(fā)電廠的應(yīng)用