AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC（Reduced Instruction Set Computer） 精簡指令集高速8位單片機(jī)。AVR的單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于計算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個領(lǐng)域。 1997年，由Atmel公司挪威設(shè)計中心的A先生和V先生，利用Atmel公司的Flash新技術(shù)，共同研發(fā)出RISC精簡指令集高速8位單片機(jī)，簡稱AVR。

發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器簡介

發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器通過對發(fā)電機(jī)交流勵磁機(jī)勵磁電流的控制，實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)輸出電壓的自動調(diào)節(jié)。發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器可滿足普通60/50Hz及中頻400Hz單機(jī)或并列運行的發(fā)電機(jī)使用。電壓調(diào)節(jié)器（簡稱AVR），是專門為配套基波、諧波復(fù)式勵磁或裝配有永磁發(fā)電機(jī)勵磁（PGM系統(tǒng)）的交流無刷發(fā)電機(jī)而設(shè)計。

發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器工作原理

由于發(fā)電機(jī)與發(fā)動機(jī)的傳動比是固定的，所以發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化。汽車在運行過程中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍很大，發(fā)電機(jī)的端電壓也將隨發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而在很大范圍內(nèi)變化。發(fā)電機(jī)對用電設(shè)備供電和向蓄電池充電，都要求其電壓穩(wěn)定，所以為使電壓始終保持在某一數(shù)值基本不變，就必須對發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。

發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器基本分類：

（1）觸點式電壓調(diào)節(jié)器觸點式電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)用較早，這種調(diào)節(jié)器觸點振動頻率慢，存在機(jī)械慣性和電磁慣性，電壓調(diào)節(jié)精度低，觸點易產(chǎn)生火花，對無線電干擾大，可靠性差，壽命短，現(xiàn)已被淘汰。

（2）晶體管調(diào)節(jié)器

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，采用了晶體管調(diào)節(jié)器。其優(yōu)點是：三極管的開關(guān)頻率高，且不產(chǎn)生火花，調(diào)節(jié)精度高，還具有重量輕、體積小、壽命長、可靠性高、電波干擾小等優(yōu)點，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于東風(fēng)、解放及多種中低檔車型。

（3）集成電路調(diào)節(jié)器

集成電路調(diào)節(jié)器除具有晶體管調(diào)節(jié)器的優(yōu)點外，還具有超小型，安裝于發(fā)電機(jī)的內(nèi)部（又稱內(nèi)裝式調(diào)節(jié)器），減少了外接線，并且冷卻效果得到了改善，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于桑塔納。奧迪等多種轎車車型上。

（4）電腦控制調(diào)節(jié)器

由電負(fù)載檢測儀測量系統(tǒng)總負(fù)載后，向發(fā)電機(jī)電腦發(fā)送信號，然后由發(fā)動機(jī)電腦控制發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器，適時地接通和斷開磁場電路，即能可靠地保證電器系統(tǒng)正常工作，使蓄電池充電充足，又能減輕發(fā)動機(jī)負(fù)荷，提高燃料經(jīng)濟(jì)性。如上海別克、廣州本田等轎車發(fā)電機(jī)上使用了這種調(diào)節(jié)器。

2．電子調(diào)節(jié)器按所匹配的交流發(fā)電機(jī)搭鐵型式可分為：（1）內(nèi)搭鐵型調(diào)節(jié)器

適合于與內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機(jī)所匹配的電子調(diào)節(jié)器稱為內(nèi)搭鐵型調(diào)節(jié)器；

明書中指定的調(diào)節(jié)器，如果采用其他型號替代，除標(biāo)稱電壓等規(guī)定參數(shù)與原調(diào)節(jié)器相同外，代用調(diào)節(jié)器必須與原調(diào)節(jié)器的搭鐵形式相同，否則，發(fā)電機(jī)可能由于勵磁電路不通而不能正常工作。對于集成電路調(diào)節(jié)器，必須是專用的，是不能替代的。

發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器AVR功能

1、發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器AVR的主要功能是精確地控制和調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和無功功率，它對勵磁電壓快速作出反應(yīng)，響應(yīng)時間為幾個毫秒。主要由測量比較、綜合放大和移相觸發(fā)三個基本單元構(gòu)成。

2、測量比較單元用來測量經(jīng)過變換的與發(fā)電機(jī)端電壓成比例的直流電壓，并與相應(yīng)的電壓整定值進(jìn)行比較，得到偏差;

·電壓偏差信號輸入到綜合放大單元，綜合放大單元對測量等信號起綜合放大作用;

3、移相觸發(fā)單元則根據(jù)輸入的控制信號的變化，改變輸出到可控硅的觸發(fā)脈沖，改變導(dǎo)通角，從而控制可控硅的輸出電壓，以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。

明書中指定的調(diào)節(jié)器，如果采用其他型號替代，除標(biāo)稱電壓等規(guī)定參數(shù)與原調(diào)節(jié)器相同外，代用調(diào)節(jié)器必須與原調(diào)節(jié)器的搭鐵形式相同，否則，發(fā)電機(jī)可能由于勵磁電路不通而不能正常工作。對于集成電路調(diào)節(jié)器，必須是專用的，是不能替代的。

發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器AVR功能

1、發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器AVR的主要功能是精確地控制和調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和無功功率，它對勵磁電壓快速作出反應(yīng)，響應(yīng)時間為幾個毫秒。主要由測量比較、綜合放大和移相觸發(fā)三個基本單元構(gòu)成。

2、測量比較單元用來測量經(jīng)過變換的與發(fā)電機(jī)端電壓成比例的直流電壓，并與相應(yīng)的電壓整定值進(jìn)行比較，得到偏差;

·電壓偏差信號輸入到綜合放大單元，綜合放大單元對測量等信號起綜合放大作用;

3、移相觸發(fā)單元則根據(jù)輸入的控制信號的變化，改變輸出到可控硅的觸發(fā)脈沖，改變導(dǎo)通角，從而控制可控硅的輸出電壓，以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。

AVR：自動電壓調(diào)節(jié)器;FCR：勵磁電流調(diào)節(jié)器;BFCR：后備勵磁電流調(diào)節(jié)器;UG：發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓測量信號;IG：發(fā)電機(jī)定子電流測量信號;IF：勵磁電流;

4、發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器（AVR）采用數(shù)字微機(jī)型，AVR中裝設(shè)無功功率、功率因數(shù)等自動調(diào)節(jié)功能。勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)有過勵磁限制、過勵磁保護(hù)、低勵磁限制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、V/H限制及轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)和PT斷線閉鎖保護(hù)等單元;其附加功能包括轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)、轉(zhuǎn)子溫度測量、串口通訊模塊、跨接器、DSP智能均流、軸電壓毛刺吸收裝置等。

5、采用兩路完全相同且獨立的自動勵磁調(diào)節(jié)器并聯(lián)運行，兩路通道間能相互自動跟蹤，當(dāng)一路調(diào)節(jié)器通道出現(xiàn)故障時，能自動無擾切換到另一通道運行。手動、自動電路應(yīng)能相互自動跟蹤;當(dāng)自動回路故障時能自動無擾切換到手動。CT，PT均為兩路獨立的輸入回路。

發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器AVR主通道1和主通道2之間的切換

這種勵磁系統(tǒng)具有兩個完全獨立的調(diào)節(jié)器和控制通道（通道1及通道2）。兩個通道完全相同，因此可以自由地選擇通道1或通道2作為工作通道。備用的通道（不工作的通道）總是自動地跟蹤工作通道?；旧?，除了下述情況以外，通道的切換可以在任何時間進(jìn)行：

◆如果工作通道檢測到故障，將自動地緊急切換到第二個通道。而后，直到故障修復(fù)才可能再切回到故障通道。

◆如果不工作的通道故障，從工作通道到不工作通道的手動切換是不可能的。

◆若一個通道發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)電壓同時也發(fā)生動態(tài)擾動。然而，立即自動切換到不工作的通道，此不工作的通道不應(yīng)當(dāng)跟隨發(fā)電機(jī)電壓的動態(tài)擾動。為了防止這種情況的發(fā)生，不工作的通道相對緩慢地跟隨發(fā)電機(jī)電壓，并具有一段延時。

◆應(yīng)當(dāng)考慮到從工作通道向不工作通道的手動切換時相應(yīng)的遲緩特性。直接跟隨發(fā)電機(jī)的電壓變化，則切換具有一個短的延時。這種方法在每一種場合都能達(dá)到無擾動切換。

發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器AVR主通道自動/手動方式之間的切換

這種勵磁系統(tǒng)的特點是每個主通道都有一個自動調(diào)節(jié)器（自動方式）和一個手動調(diào)節(jié)器（手動方式）。在自動方式中，發(fā)電機(jī)電壓受到調(diào)節(jié)，因此，在發(fā)電機(jī)機(jī)端產(chǎn)生恒定的電壓。另一方面，在手動方式中，發(fā)電機(jī)勵磁（磁場電流）保持恒定，隨著發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化，發(fā)電機(jī)勵磁（磁場電流的設(shè)定點）必須手動調(diào)整，以使發(fā)電機(jī)電壓不變。基本上，由于不工作的調(diào)節(jié)器總是跟隨工作調(diào)節(jié)器，所以在任何時間運行方式之間的切換都是可能的。

發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器AVR切換至緊急備用通道

除兩個主通道之外，勵磁系統(tǒng)還附加了兩個緊急備用通道。與主通道的手動方式相類似的緊急備用通道，裝有一個勵磁電流調(diào)節(jié)器。除了勵磁電流調(diào)節(jié)器之外，緊急備用通道還裝有過電壓保護(hù)和獨立于主通道的觸發(fā)脈沖控制器。插入到主通道的過電壓保護(hù)插件起后備保護(hù)作用。緊急備用通道的勵磁電流調(diào)節(jié)器的作用與主通道的勵

磁電流調(diào)節(jié)器是相僅是調(diào)節(jié)勵磁電流同的。也就是緊急備用通道僅僅是調(diào)節(jié)勵磁電流，而不是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓。

緊急備用通道的勵磁電流調(diào)節(jié)器自動地跟隨主通道，因此，在主通道發(fā)生故障的情況下，自動進(jìn)行無擾動切換。從主通道向緊急備用通道的手動切換只能由被授權(quán)的特殊操作人員進(jìn)行。兩個調(diào)節(jié)器的跟隨調(diào)整使其能夠切回到主通道。

疊加控制：無功功率調(diào)節(jié)器/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器投入/退出

如果選擇自動方式，并且發(fā)電機(jī)已連接到電網(wǎng)，就可以切換到無功功率調(diào)節(jié)器（Q）/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器（cosPhi）。無功功率調(diào)節(jié)器（Q）/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器（cosPhi）是電壓調(diào)節(jié)器的上位調(diào)節(jié)器，并且在運行中只是緩慢地起作用。因此，電網(wǎng)的短時故障不會影響此上位調(diào)節(jié)器，而還是電壓調(diào)節(jié)器在起作用。自動方式的所有限制器和原來一樣起作用，如果需要的話可以控制電壓調(diào)節(jié)器包括上位調(diào)節(jié)器。

無功調(diào)節(jié)器/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器的特點是可以對其自身的給定點進(jìn)行設(shè)置（給定點積分器）。當(dāng)上位調(diào)節(jié)器斷開時，給定點設(shè)置總是跟隨實際值（當(dāng)前的無功功率Q/當(dāng)前的功率因數(shù)）。這就意味著發(fā)電機(jī)的運行點從電壓調(diào)節(jié)器過渡到上位調(diào)節(jié)器不能立即起作用。而只是在上位調(diào)節(jié)器的設(shè)定點由HIGHER一升高/LOWER降低命令調(diào)整后，無功功率Q/功率因數(shù)也相應(yīng)地改變。

失磁保護(hù)（P/Q）

發(fā)電機(jī)運行點在超出其穩(wěn)定極限時，失磁保護(hù)動作，跳發(fā)電機(jī)。

利用功率圓圖上的五個點設(shè)定保護(hù)曲線。保護(hù)曲線與P/Q限制器的限制曲線相似。但P/Q保護(hù)曲線在P/Q限制曲線基礎(chǔ)上左移5%到10%。由于同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定極限與機(jī)端電壓有關(guān)，P/Q保護(hù)曲線也與發(fā)電機(jī)端電壓成比例校正。發(fā)電機(jī)工作點超過保護(hù)曲線時，觸發(fā)定時器，經(jīng)過可整定的延時后發(fā)出跳發(fā)電機(jī)命令。定時器延時啟動信號也可用于報警。

過激磁保護(hù)（V/Hz觸發(fā)器）

用于防止同步發(fā)電機(jī)和變壓器過磁通。過激磁保護(hù)首先根據(jù)發(fā)電機(jī)頻率和設(shè)定值計算出當(dāng)前的機(jī)端電壓允許值，如果發(fā)電機(jī)實際電壓超過允許值，就會觸發(fā)定時器延時。在延時結(jié)束前，如果電壓仍沒有返回到允許值，則發(fā)出跳閘信號。

額定端電壓時凸極同步發(fā)電機(jī)的典型功率圓圖和對應(yīng)的運行極限位置

定子電流限制器

該限制器用于防止發(fā)電機(jī)定子過熱，在過勵和欠勵側(cè)均有效。其工作原

理與最大勵磁電流限制器的工作原理相似。主要差別在于定子電流限制器沒有一個確定的最大定子電流限制值，當(dāng)時間趨于零時，限制值理論上可趨于無限大（Imax=oo），通過適當(dāng)?shù)膮?shù)整定，可以得到接近于定子繞組最大允許熱能△Emax的反時限特性。

定子電流限制器分欠勵側(cè)和過勵側(cè)兩部分，其限制量均為定子電流的平

均值。當(dāng)發(fā)電機(jī)過勵時，欠勵側(cè)定子電流限制器截止，反之亦然。通過檢測負(fù)載的功率因數(shù)，可保證定子電流限制器雙方向（過勵和欠勵）動作的正確性。顯然，定子電流限制器不能影響發(fā)電機(jī)的有功電流分量。如果發(fā)電機(jī)的有功電流分量高

于定子電流限制器的限制值，為避免誤動作，限制器會自動將發(fā)電機(jī)無功功率調(diào)整為零。

最大勵磁電流限制器和最小勵磁電流限制器

如果系統(tǒng)繼發(fā)故障，允許再次強(qiáng)勵，如果此時冷卻時間尚未結(jié)束，剩余能量達(dá)到△emax所需的時間（即在此強(qiáng)勵電流下允許運行的時間）比第一次強(qiáng)勵時間要短。如果冷卻時間已經(jīng)結(jié)束（限制器復(fù)位），限制器將允許勵磁電流在強(qiáng)勵允許的正常時間段中保持在頂值水平，可以用外部信號干預(yù)過熱限制值Itherm，如表示發(fā)電機(jī)冷卻氣體的溫度信號，該信號可以被附加到過熱限制值Itherm上。

同步發(fā)電機(jī)正常運行過程中（無限制器動作），最大勵磁電流限制器的限制值是強(qiáng)勵頂值電流限制值Imax，即AVR可以在必要時提供強(qiáng)勵頂值電流。在系統(tǒng)故障需要強(qiáng)行勵磁來排除故障時，如果勵磁電流的實際值超過過熱限制值，調(diào)節(jié)器就會起動一個剩余功率積分器，將電流偏差值△i2（其中△i=Ifield-Itherm）對時間積分，其結(jié)果正比于勵磁繞組的加熱能量。如果勵磁電流持續(xù)高于過熱限制值，那么積分器的輸出∫△i2dt二△E將會增加。當(dāng)積分器的輸出值超過

△Emax時，最大勵磁電流限制器的限制值將從Imax降低到Itherm。上述工作由過熱檢測器完成。當(dāng)勵磁電流降到正常值以下后，剩余功率積分器啟動反向冷卻積分，按冷卻時間常數(shù)Tcooling降低其輸出。