摘要：介紹了用分布式技術(shù)設(shè)計的發(fā)電機勵磁監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)中勵磁調(diào)節(jié)器內(nèi)的雙微機采用松耦合并行通信方式進行數(shù)據(jù)交換，調(diào)節(jié)器中的勵磁控制微機經(jīng)由通信控制微機實現(xiàn)與上位PC機的通信。介紹了系統(tǒng)的構(gòu)成、通信方案、通信協(xié)議及軟件設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電機勵磁監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)是采集發(fā)電機電壓和電流的變化及其它輸入信號，并根據(jù)控制準則控制勵磁功率單元輸出勵磁電流（供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈）的系統(tǒng)。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)對于維持電力系統(tǒng)的電壓水平、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的能力、改善電力系統(tǒng)及發(fā)電機的運行條件等起到重要的作用。微機勵磁調(diào)節(jié)器是勵磁系統(tǒng)的核心元件，除了完成控制功能外，還要實現(xiàn)人機交互、遠方通信等功能。單微機難以實現(xiàn)所有功能，故采用雙微機設(shè)計勵磁調(diào)節(jié)器，并通過通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建分布式發(fā)電機勵磁監(jiān)控系統(tǒng)。

1硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，勵磁控制微機實現(xiàn)人機交互和勵磁電流控制，通信控制微機協(xié)調(diào)上位監(jiān)控PC機和勵磁控制微機的數(shù)據(jù)交換。

勵磁控制微機采用51單片機的應(yīng)用模式，由顯示、顯示召喚、按鍵、模擬量輸入、PID參數(shù)設(shè)置、看門狗電路、同步信號輸入、觸發(fā)脈沖輸出、滅磁接點輸入等單元組成。顯示單元采用外接6片串入并出移位寄存器芯片74LS164驅(qū)動發(fā)光數(shù)碼管，顯示內(nèi)容由召喚顯示撥輪開關(guān)進行選擇，有巡回和召喚兩種顯示方式。外擴一片并行接口芯片8155，8155的A口與面板上的撥輪開關(guān)相連，用于召喚顯示；B口與八位地址開關(guān)相連，用于設(shè)定PID參數(shù)；C口用于輸出觸發(fā)脈沖，脈沖經(jīng)達林頓管放大、脈沖變壓器隔離后接到主回路可控硅的觸發(fā)極。滅磁接點、按鍵接到單片機的I／O口線，按鍵主要有增勵、減勵、運行方式恒電壓／恒電流選擇等。同步信號經(jīng)隔離后接到單片機的INT1管腳。模擬量經(jīng)ADC0809A／D轉(zhuǎn)換芯片接到單片機，采集的主要模擬量有發(fā)電機機端電壓、勵磁電流、發(fā)電機送出的無功電流、電壓給定值、勵磁電流給定值等。

摘要：介紹了針對3／3相雙繞組感應(yīng)發(fā)電機設(shè)計的勵磁系統(tǒng)，該系統(tǒng)由DSP和FPGA構(gòu)成。給出了控制系統(tǒng)的接口電路和實驗結(jié)果。

關(guān)鍵詞：DSPFPGA3／3相雙繞組感應(yīng)發(fā)電機

1系統(tǒng)簡介

3／3相雙繞組感應(yīng)發(fā)電機帶有兩個繞組：勵磁補償繞組和功率繞組，如圖1所示。勵磁補償繞組上接一個電力電子變換裝置，用來提供感應(yīng)發(fā)電機需要的無功功率，使功率繞組上輸出一個穩(wěn)定的直流電壓。

圖1中各參數(shù)的含義如下：

isa,isb,isc——補償繞組中的勵磁電流；

1勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成及分類

根據(jù)勵磁方式不同，勵磁系統(tǒng)可分為他勵和自勵交流勵磁系統(tǒng)。按整流方式是靜止或是旋轉(zhuǎn)、以及交流勵磁機是磁場旋轉(zhuǎn)或電樞旋轉(zhuǎn)的不同，又可分為以下4種勵磁方式：交流勵磁機（旋轉(zhuǎn)磁場式）加靜止硅整流器、交流勵磁機（旋轉(zhuǎn)磁場式）加靜止可控硅、交流勵磁機（旋轉(zhuǎn)電樞式）加旋轉(zhuǎn)硅整流器、交流勵磁機（旋轉(zhuǎn)電樞式）加旋轉(zhuǎn)可控硅。

2勵磁系統(tǒng)的典型形式

2.1他勵交流勵磁系統(tǒng)

交流主勵磁機（ACL）和交流副勵磁機（ACFL）都與發(fā)電機同軸。副勵磁機采用自勵式，副勵磁機輸出電壓經(jīng)整流后向其勵磁繞組供電。

2.2自勵交流勵磁系統(tǒng)

1前言

雙繞組電抗分流式發(fā)電機組曾在小型水力發(fā)電站應(yīng)用較多，由于其勵磁系統(tǒng)簡單，單機運行時能適應(yīng)農(nóng)村負荷的變化，維護也比較方便，許多發(fā)電機運行了十幾年，還維持原運行方式聯(lián)入網(wǎng)上或多機組并列運行。根據(jù)我縣多臺電抗分流式發(fā)電機運行情況，當(dāng)空載調(diào)整好其電抗線圈匝數(shù)后，在負荷變化時外特性較差，不能保證電壓穩(wěn)定。目前，因電網(wǎng)覆蓋面廣，農(nóng)村小型水電站已進入了并網(wǎng)運行。在并網(wǎng)運行中，穩(wěn)定性也較差，容易產(chǎn)生振蕩，過勵或欠勵，甚至失磁等現(xiàn)象，難以調(diào)整無功功率來適應(yīng)無功負荷需要。為了解決這一發(fā)電機勵磁系型式，我們配合有關(guān)廠家對勵磁系統(tǒng)進行過多方面的改造和研究。如改變副繞組和主繞組的相位關(guān)系，改變電抗器的匝數(shù)比；在交流側(cè)加裝晶閘管分流的勵磁調(diào)節(jié)器；在并列的多臺發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組之間加裝均壓線等，效果都不理想，滿足不了發(fā)電機多機并列或并網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和無功調(diào)節(jié)的要求。因此，針對這一現(xiàn)狀，結(jié)合小型水電站的技術(shù)能力，設(shè)計了一套簡單實用的可控硅勵磁系統(tǒng)。甩掉了原勵磁系統(tǒng)中的電抗器，將發(fā)電機的主繞組和副繞組的尾端分別短接，同時改三相橋式不可控整流電路為三相橋式半控整流電路(見圖1、圖2)，其主要特點是技術(shù)和結(jié)構(gòu)簡單，僅對其接線端進行接線處理，不占用主繞組的容量，運行穩(wěn)定可靠，改造費用低。1988年在改造縣水電公司沙港電站3臺320kw雙繞組電抗分流式發(fā)電機時，就配置了該套勵磁裝置。通過幾年的運行，實踐證明，其使用維護方便，運行穩(wěn)定可靠，特別是聯(lián)網(wǎng)運行中，穩(wěn)定性更佳，無功功率能根據(jù)網(wǎng)上要求任意調(diào)節(jié)，解決了過勵或欠勵現(xiàn)象；同時，又能保證單機獨立運行或多機并列運行的電壓穩(wěn)定。我們認為該可控硅勵磁裝置結(jié)構(gòu)簡單，實用性強，適合小型水電站雙繞組電抗分流式發(fā)電機的勵磁改造，有推廣使用的價值。

2工作原理

該勵磁裝置由三相橋式半控整流電路、自動勵磁調(diào)節(jié)器以及殘壓起動電路組成。運行時，發(fā)電機副繞組產(chǎn)生的三相交流電通過由可控硅（1—3）SCR和整流二極管（1—3）Z組成的三相橋式半控整流電路整流后，供給勵磁繞組L1；勵磁電流的大小，決定于可控硅的導(dǎo)通角β，而可控硅的導(dǎo)通角β由自動勵磁調(diào)節(jié)器ZLT自動控制。當(dāng)發(fā)電機的端電壓高于整定值時，自動勵磁調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖信號推遲，使可控硅的導(dǎo)通角β減小，勵磁電流減小，發(fā)電機端電壓降低；當(dāng)發(fā)電機的端電壓低于整定值時，自動勵磁調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖信號提前，使可控硅的導(dǎo)通角增大，從而導(dǎo)致勵磁電流增大，發(fā)電機端電壓升高。通過運行實測，靜態(tài)調(diào)壓范圍﹢10%～﹢15%，運行電壓穩(wěn)定值為±2%，瞬時最大電壓降小于10%，電壓恢復(fù)時間小于0.2s。由于機組起動時，主副繞組中產(chǎn)生的剩磁電壓比較低（約為額定值的2%～3%），這時，勵磁調(diào)節(jié)器還不能正常工作，可控硅不導(dǎo)通，只有利用由按鈕QA、熔斷器RD、電壓繼電器CJ、整流二極管5Z等組成的殘壓起勵電路進行起勵操作（按住按鈕QA）；當(dāng)發(fā)電機端相電壓上升到100V左右，電壓繼電器CJ啟動，其常閉接點斷開起勵回路，自動進入自動勵磁調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)，避免了可能產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象，把機組穩(wěn)定在正常情況下。

3安裝

按照圖2提供的勵磁系統(tǒng)接線，要改變原勵磁系統(tǒng)接線的部位，主要有3處：一是拆除電抗器，將發(fā)電機的主繞組和副繞組尾端分別短接；二是原三相橋式整流電路中的3只共陰極整流二極管換為3只可控硅；三是在三相橋式整流電路輸出端并接一只正向壓降低的硅整流二極管，起續(xù)流二極管的作用。

隨著電力系統(tǒng)向智能電網(wǎng)發(fā)展的趨勢的確立和實現(xiàn)．百萬千瓦級發(fā)電機組的大規(guī)模投入使用，多種不同類型發(fā)電和儲能系統(tǒng)的接入，作為發(fā)電機和電網(wǎng)電壓控制的主要支持系統(tǒng)一勵磁系統(tǒng)，將迎來技術(shù)更新和新的發(fā)展機遇，以適應(yīng)智能電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)保和使用安全的目標要求。盡管當(dāng)前勵磁系統(tǒng)的發(fā)展在可靠性、功能和性能等方面有了很大提高，但是就智能電網(wǎng)的要求和特征而言，未來智能化的勵磁系統(tǒng)與現(xiàn)有的勵磁系統(tǒng)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，控制方式，技術(shù)應(yīng)用和目標要求等方面將有很大的不同。

1未來勵磁系統(tǒng)的新特征

(1)勵磁控制系統(tǒng)的量測信號數(shù)字化，連接和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化。常規(guī)勵磁調(diào)節(jié)器所需的模擬量和開關(guān)量，由數(shù)字化的傳感器連接終端設(shè)備，如光CT，光和電網(wǎng)廣域測量等，通過網(wǎng)絡(luò)傳送；加載于設(shè)備上的智能控制器和發(fā)電電壓控制單元，通過高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)，相互連接，接受數(shù)據(jù)指令，實現(xiàn)對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的控制和監(jiān)測。

(2)勵磁設(shè)備智能化。勵磁設(shè)備的主體功率整流器、滅磁裝置和勵磁變壓器分別設(shè)有智能控制器。分散安裝在各自的設(shè)備中，執(zhí)行相關(guān)的控制、限制保護和監(jiān)測等功能，由各自的智能控制器分散化的實現(xiàn)；而常規(guī)電壓調(diào)節(jié)器對發(fā)電機電壓和無功調(diào)節(jié)和控制的功能，由發(fā)電電壓控制單元實現(xiàn)，該單元可現(xiàn)地就近安裝，也可遠距離集中裝設(shè)，進行集中而冗余的控制。

(3)勵磁系統(tǒng)將綜合應(yīng)用最新和先進的通信、電力電子、控制、決策支持和電力系統(tǒng)穩(wěn)定等技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和智能化的控制方式，使勵磁系統(tǒng)更加可靠。在任何異常和故障發(fā)生初始，就能采取有效的校正措施，保證發(fā)電機的勵磁控制；更加安全，在外部干擾和電網(wǎng)擾動時，能準確的操作和控制，使影響和損失降到最低；更加經(jīng)濟，勵磁系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計以最低的成本提供所期望的功能為準則，通過對設(shè)備實時在線地監(jiān)測和運行狀態(tài)評估，使設(shè)備能夠在更大的負荷下使用，發(fā)揮最佳的能力；更加高效，采用效率更高的功率整流電路，低功耗和節(jié)能的器件及設(shè)備：更加穩(wěn)定，先進的電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制技術(shù)理論和方法，將得到實質(zhì)性的應(yīng)用和推廣，最大限度的發(fā)揮勵磁系統(tǒng)對提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用；更加環(huán)保節(jié)能。大大減少連接電纜損耗和附加損耗，采用對電網(wǎng)諧波電流注入少。開關(guān)涌流擾動小的功率和滅磁電路。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一．前言

新鄉(xiāng)火電廠#5發(fā)電機為三機交流勵磁系統(tǒng)，原滅磁系統(tǒng)設(shè)計采用的是短弧柵原理的DM2型來分斷發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路進行滅磁。由于該開關(guān)在材質(zhì)、結(jié)構(gòu)上存在的不足，運行中發(fā)現(xiàn)了不少問題，給勵磁系統(tǒng)的可靠性帶來了隱患。為此，我們采用主勵磁機磁場回路滅磁方式取代常規(guī)的發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路滅磁開關(guān)進行滅磁，對#5機滅磁系統(tǒng)進行了改造，并進性了全面的滅磁性能試驗，事實證明該項改造是成功的。這是我們對發(fā)電機滅磁理論和滅磁方式長期研究的實踐，也是我們?yōu)槿珖凶龀隽擞幸娴膰L試。

二．滅磁方式的發(fā)展歷程

在主要采用直流勵磁機作為發(fā)電機勵磁電源的年代，普遍采用發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路裝設(shè)大容量直流滅磁開關(guān)的滅磁方式。對直流勵磁機系統(tǒng)采用這種滅磁開關(guān)，有以下原因和作用：

1、直流勵磁機殘壓較高，即使直流勵磁機電流減少到零，如果發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路不斷開，發(fā)電機機端電壓仍可能達到額定值的20左右，這樣可能造成發(fā)電機電壓不能降低到故障點電弧的熄滅電壓以下，大大擴大發(fā)電機的損壞程度。

2、早期的發(fā)電機轉(zhuǎn)子阻尼較弱，運行功率因數(shù)較低，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路里裝設(shè)滅磁開關(guān)可以提高滅磁速度，效果較好。

本文作者：胡明旭王維華工作單位：哈電集團現(xiàn)代制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司

1風(fēng)電設(shè)備型式的演化

齒輪箱存在的主要問題是噪聲、磨損、功率損耗、維修、油污等,特別是在高達百米的高塔上作業(yè),頻繁地進行維修、更換部件,使廠家不堪承受,目前尚無保證其壽命的成熟技術(shù)。然而,為了達到更高的速比,使用多級齒輪箱更適宜。單級齒輪箱的速比選為6,齒輪箱功率損耗與速度成比例,三級齒輪箱損耗功率是額定功率的3%,單級是額定功率的1.5%。從1991年開始,推出無齒輪箱發(fā)電機系統(tǒng),即所謂的直驅(qū)式發(fā)電機,主要是為了避免齒輪箱故障和減少維護量。為了和電網(wǎng)聯(lián)接,這種風(fēng)電設(shè)備還需要一個全功率電力電子變流器。然而配套的低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩發(fā)電機和全功率變流器是相當(dāng)貴的,因此,那時大多數(shù)采用直驅(qū)式直流或交流電勵磁的發(fā)電機,后來推出永磁鋼勵磁,從而消除了勵磁損耗。為了增加功率和降低轉(zhuǎn)速,直驅(qū)式發(fā)電機變得越來越大和更加昂貴,為此提出了采用一個單級齒輪箱(速比為6或者更高)的裝置,這一系統(tǒng)雖然仍有帶齒輪箱、直驅(qū)式系統(tǒng)昂貴的發(fā)電機及全功率變流器等缺點,但與直驅(qū)式系統(tǒng)相比,它可以使發(fā)電機成本降低,效率提高。這個系統(tǒng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩仍然相當(dāng)高,轉(zhuǎn)速相當(dāng)?shù)?擁有一個大的直徑和氣隙,就有大的勵磁電流和高的損耗。然而,變流器的額定容量可以降到30%,從成本和效率方面占有優(yōu)勢。這種單級齒輪箱的使用,使得整機外形尺寸顯著縮小。

2風(fēng)輪機特性

2.1功率P=(1/2)QCr2v3(1)式中:P為功率,MW;Q為空氣密度,kg/m3;r為轉(zhuǎn)輪半徑,m;v為風(fēng)速,m/s;C為功率系數(shù),即空氣動力效率,%;d為葉尖速比,葉尖周速/風(fēng)速;a為槳葉節(jié)距角。2.2主要參數(shù)以P=3MW,額定轉(zhuǎn)速為15r/min,額定風(fēng)速v=12m/s,平均風(fēng)速…v=7m/s,轉(zhuǎn)輪直徑為90m,最優(yōu)葉尖速比8,最大空氣動力效率(轉(zhuǎn)輪)為48%,空氣密度Q=1.225kg/m3為例進行結(jié)構(gòu)布置方案對比。

3結(jié)構(gòu)布置方案對比

摘要：勵磁系統(tǒng)是水電站的關(guān)鍵設(shè)備，也是水電站相對于變電站的主要區(qū)別之一，本文提出了一種滿足IEC-61850通信標準的數(shù)字化勵磁系統(tǒng)設(shè)計方案，并列表分析了相對傳統(tǒng)水電站，在數(shù)字化勵磁系統(tǒng)設(shè)計中需要解決的關(guān)鍵點，為數(shù)字化水電站的整體建設(shè)打下了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：IEC-61850通信標準；數(shù)字化水電站；數(shù)字化勵磁系統(tǒng)；具體實施方案

近年來，國家電網(wǎng)已明確提出建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展目標，并大力發(fā)展水電、抽水蓄能等清潔能源項目。數(shù)字化變電站建設(shè)則是其中重要的組成部分。在國內(nèi)電網(wǎng)大力推廣已建設(shè)并運行的數(shù)字化變電站[1]中，IEC-61850[2]通信標準的應(yīng)用、完善也得到很大發(fā)展，變電站的數(shù)字化技術(shù)（滿足IEC-61850通信標準）已趨于成熟，變電站內(nèi)各類滿足該標準的設(shè)備均已投入運行，設(shè)備性能安全穩(wěn)定，相關(guān)設(shè)備廠家也有了響應(yīng)特定需求的成熟產(chǎn)品，并具備研究開發(fā)新產(chǎn)品的實力，目前已具備建設(shè)數(shù)字化水電站的基礎(chǔ)。

1數(shù)字化水電站勵磁系統(tǒng)設(shè)計概述

相對于數(shù)字化變電站，水電站領(lǐng)域則暫未出現(xiàn)完整且成熟的數(shù)字化解決方案。參考數(shù)字化變電站的設(shè)計方案，依據(jù)《DL/T1547-2016智能水電廠技術(shù)導(dǎo)則》[3-4]，基于“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850通信標準”的思路，數(shù)字化水電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為“過程層”、“單元層”、“站控層”，采用過程層網(wǎng)絡(luò)（GOOSE網(wǎng)、SV網(wǎng)）、站控層網(wǎng)絡(luò)（MMS網(wǎng)）的3層2網(wǎng)結(jié)構(gòu)層次。數(shù)字化水電站的所有電氣設(shè)備均應(yīng)滿足IEC-61850通信規(guī)約。勵磁系統(tǒng)[5]是水電站發(fā)電機的重要組成部分，它通常由勵磁功率單元、勵磁調(diào)節(jié)單元和滅磁單元3部分構(gòu)成，通過勵磁系統(tǒng)中的勵磁調(diào)節(jié)器對勵磁功率單元進行控制，達到調(diào)節(jié)發(fā)電機無功功率和電壓的效果。勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足系統(tǒng)在正常和事故情況下的調(diào)節(jié)需要。在數(shù)字化水電站中，勵磁系統(tǒng)除完成水輪發(fā)電機組的開機、停機、增減無功功率、緊急停機等任務(wù)外，還應(yīng)能滿足IEC61850數(shù)據(jù)建模及通信功能，全面支持與站控層網(wǎng)（MMS網(wǎng)）、過程層網(wǎng)（GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)）兩網(wǎng)通信。同時，應(yīng)能接受監(jiān)控系統(tǒng)提供無功功率給定值，完成無功功率的閉環(huán)控制。為滿足實際應(yīng)用需求，勵磁系統(tǒng)在邏輯上被劃分為許多個可以獨立訪問和處理的邏輯設(shè)備。勵磁系統(tǒng)裝置布置在數(shù)字化水電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的單元層，合并單元[6]、智能終端[7]、輔控單元等裝置或智能設(shè)備布置在過程層（圖1）。數(shù)字化電站站控層的上位機滿足IEC61850通信標準的要求，通過MMS網(wǎng)將勵磁系統(tǒng)的信號上送監(jiān)控系統(tǒng)上位機。數(shù)字化勵磁系統(tǒng)應(yīng)滿足可與GOOSE網(wǎng)及SV網(wǎng)交換機相連接，采集過程層的數(shù)據(jù)。過程層的數(shù)字化則要求CT、PT及現(xiàn)地元件輸出的數(shù)據(jù)均為數(shù)字化形式，CT、PT與合并單元相連接（電子式互感器[8]通過光纜連接，電磁式互感器通過電纜連接），電流、電壓數(shù)據(jù)數(shù)字化后通過光纜與SV網(wǎng)交換機連接，現(xiàn)地元件則要求經(jīng)電纜連接至智能終端，將開關(guān)量或模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并經(jīng)光纜傳輸至GOOSE網(wǎng)交換機。參考數(shù)字化變電站的設(shè)計模式，電流、電壓模擬量數(shù)據(jù)的傳輸方式有組網(wǎng)模式（網(wǎng)采）和點對點模式（直采）兩種，基于最大化精簡電纜或者光纖數(shù)量及利用網(wǎng)絡(luò)安全、快速、數(shù)據(jù)共享等的傳輸優(yōu)勢原則，本文推薦SV網(wǎng)采用組網(wǎng)模式進行采樣。

2水電站勵磁系統(tǒng)數(shù)字化具體實施方案

摘要：微型軸流式血泵是目前人工心臟結(jié)構(gòu)研究的熱點，外磁驅(qū)動是一種新型的血泵驅(qū)動方式。文中介紹了血泵外磁驅(qū)動電路的設(shè)計方案。通過該方案能夠產(chǎn)生雙向勵磁電流，可直接驅(qū)動電機以實現(xiàn)血泵的外磁驅(qū)動。

關(guān)鍵詞：軸流式血泵磁場雙向電流功率放大器

在人工心臟研究過程中，血泵驅(qū)動能源的提供方式是人工心臟研究的關(guān)鍵問題之一[1][2]。目前的外磁驅(qū)動方式采用體外旋轉(zhuǎn)磁場作為驅(qū)動能源，并通過體外旋轉(zhuǎn)永磁體的旋轉(zhuǎn)來帶動體內(nèi)永磁體的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)非接觸式磁場驅(qū)動。相比常規(guī)的能量傳遞方式，非接觸式磁場驅(qū)動技術(shù)沒有任何經(jīng)皮導(dǎo)線，因而可避免內(nèi)外貫通，從而大大降低了感染機會，提高了病人的生活質(zhì)量。本文對這種驅(qū)動方式中的外磁驅(qū)動電路進行了設(shè)計研究。

1血泵工作原理及交變磁場的產(chǎn)生

1.1磁場驅(qū)動軸流式血泵工作原理

植入式血泵的驅(qū)動一般都采用外磁場驅(qū)動，主要原理是：利用體外的旋轉(zhuǎn)磁場來驅(qū)動血泵內(nèi)永磁體（血泵葉輪部分）的轉(zhuǎn)動，從而達到無接觸驅(qū)動。

電子電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電力電子技術(shù)能夠?qū)﹄娔苓M行有效的控制，保證電力系統(tǒng)中各個裝置系統(tǒng)的功能不被損害，繼而最大限度的實現(xiàn)保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，繼而為社會發(fā)展帶來穩(wěn)定的電能。

1電子電力技術(shù)的發(fā)展

電力電子技術(shù)產(chǎn)于20世紀的美國通用電氣公司的晶閘管，在此之后電子電力技術(shù)被廣泛應(yīng)用在不同的社會領(lǐng)域之中，自此開啟了電子電力新紀元。電子電力技術(shù)的誕生促進了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，第一代的電子電力技術(shù)的典型器件就是晶閘管，由于晶閘管有著較好的電氣性能以及控制性能，在之后的一段時間內(nèi)迅速的取代了對人們有害的水銀整流器。在上個世紀七十年代下電子電力技術(shù)得到進一步發(fā)展，門極可關(guān)斷晶閘管此類的全控型電子電力器件得到了迅速的發(fā)展，這些全控型的電子電力器件被廣泛應(yīng)用在開關(guān)頻率較高的場所，在上世紀八十年代中，以絕緣柵極雙極型晶體管為代表復(fù)合型電子電力器件橫空出世，該電子電力器件有著開關(guān)速度快、驅(qū)動功率小、載流能力大的特征，已成為當(dāng)下電子電力技術(shù)中的主要應(yīng)用器件。目前，我國的電子電力技術(shù)已經(jīng)進入硬件結(jié)構(gòu)標準化、器件高頻化以及產(chǎn)品智能化的電子電力技術(shù)的新時代。隨著我國計算機技術(shù)水平的提升，新元器件的研發(fā)也已經(jīng)進入全新的時代，電子電力器件的大功率研發(fā)以及應(yīng)用，仍舊是我國電子電力器件研發(fā)的重中之重。此外對于電子電力技術(shù)的節(jié)能環(huán)保也是電子電力系統(tǒng)發(fā)展的未來主要發(fā)展方向，在人們對于電力系統(tǒng)的需求在不斷增加，因此不僅需要提升電機系統(tǒng)的性能還要提升電機系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)用，因此電子電力技術(shù)就是需要實現(xiàn)電力系統(tǒng)的變頻調(diào)速。

2電子電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

2.1電子電力技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。2.1.1靜止勵磁控制技術(shù)的應(yīng)用。發(fā)電機組設(shè)備中的勵磁控制系統(tǒng)是發(fā)電機組中的重要組成部分，其重要作用就是為了調(diào)節(jié)發(fā)電機組設(shè)備中的勵磁。各大電力系統(tǒng)找那個應(yīng)用電子電力技術(shù)是為了減少電力系統(tǒng)在應(yīng)用過程中的設(shè)備損耗程度，提升電力系統(tǒng)的工作效率。靜止勵磁控制技術(shù)來源于晶閘管中的電子電力技術(shù)中的整流技術(shù)，該技術(shù)有著技術(shù)成熟、價格低廉的技術(shù)優(yōu)勢，由于省去了勵磁機中的慣性焊接，進而提升了靜止勵磁控制技術(shù)的調(diào)節(jié)速度，為發(fā)電機組設(shè)備的運行提供了穩(wěn)定以及快速運用的氛圍。2.1.2變速恒頻勵磁控制技術(shù)的應(yīng)用。在水力發(fā)電機以及風(fēng)力發(fā)電機中應(yīng)用變速恒頻勵磁控制技術(shù)能夠有效控制發(fā)電機的輸出頻率，進而實現(xiàn)在水力發(fā)電機和風(fēng)力發(fā)電機的最大功率效用。影響水力發(fā)電機發(fā)電功率的主要因素就是水流量以及水頭的壓力，而水力發(fā)電機組的最佳轉(zhuǎn)速是能夠隨著水頭的變化幅度進行變化。發(fā)風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電的最大有效功率這是需要風(fēng)力發(fā)電機的有效功率與風(fēng)速成三次方程正比，該中情況下通過應(yīng)用變速恒頻勵磁控制技術(shù)能夠保證水力發(fā)電機以及風(fēng)力發(fā)電機的輸出率頻率恒定，繼而保證發(fā)電機發(fā)電的最大功率。2.1.3變頻調(diào)速控制技術(shù)的應(yīng)用。風(fēng)機水泵在沒有應(yīng)用變頻調(diào)速控制技術(shù)前，雖然風(fēng)機水泵的運行效率不高，但風(fēng)機水泵的耗電量極高，因此需要對風(fēng)機水泵進行環(huán)保節(jié)能，通過應(yīng)用低高壓變頻器中的變頻調(diào)速控制技術(shù)來調(diào)整風(fēng)機水泵的運轉(zhuǎn)速度和運行效率，繼而實現(xiàn)風(fēng)機水泵的節(jié)能環(huán)保。2.2電子電力技術(shù)在電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。直流輸電技術(shù)有著輸電容量大，輸電過程中穩(wěn)定性高，同時還具備能夠靈活調(diào)節(jié)輸電距離的優(yōu)勢，尤其是在遠距離的輸電過程中，高壓直流輸電技術(shù)能夠在同等環(huán)境下，降低電能在輸電過程中的電能損耗，提升原理輸電的效率。在電子電力技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，直流輸電技術(shù)也得到了發(fā)展和完善，繼而延伸了輕型直流輸電技術(shù)，該輸電技術(shù)能夠確保將直流電輸送到無交流電源負荷出，在輕型輸電環(huán)節(jié)中通過應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)輕型輸電環(huán)節(jié)的無源逆變。在高壓直流環(huán)節(jié)中應(yīng)用電子電力技術(shù)，就是將直流輸電線路的兩端接上晶閘管、逆變器以及控制器件來組件成一個基本的電路單元，該電路控制單元不僅擁有成本低廉的價格優(yōu)勢，同時還能保證電力系統(tǒng)輸電過程中電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。在同等條件下，應(yīng)用該技術(shù)的電力系統(tǒng)在電力輸送過程中，電能的損耗會更少，電流輸送過程中的穩(wěn)定性高，直流電流輸送環(huán)節(jié)中的整體電壓有所降低。2.3電子電力技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。目前為止，全球范圍內(nèi)的所有國家都面臨著能源緊張的困境，因此對于能源的節(jié)約和開發(fā)有著極為重要的意義。通過應(yīng)用先進的電子電力系統(tǒng)能夠有效實現(xiàn)電力系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保，這對于社會的可持續(xù)發(fā)展有著現(xiàn)實意義。電力電子技術(shù)應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營之中，能夠減少企業(yè)的經(jīng)營成本以及生產(chǎn)稱不能，通過降低企業(yè)的用電費用支出，來提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電子電力技術(shù)也同樣減少家庭用電的費用支出，為社區(qū)居民的生活提供良好的用電環(huán)境。

電子電力技術(shù)的節(jié)能應(yīng)用就是通過提升電氣裝置運行過程中的運行功率，通過消耗有功功率和無功功率來提升電氣裝置運行過程中的電能職能，減少電力系統(tǒng)運行過程中無功率損耗量，提升電力系統(tǒng)的質(zhì)量。若電力系統(tǒng)中的無功功率不能達到平衡會提升電機的額定容量導(dǎo)致電機運行中的有功功率以及電能的損耗，只能通過提升電力系統(tǒng)設(shè)備容量，但提升設(shè)備容量不能提升其經(jīng)濟效益，因此在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電子電力技術(shù)有著現(xiàn)實的意義。