接线的发电机组，由于主变压器自然调差系数（变压器阻抗）较大，为了提高发电机组对系统的电压（无功）支撑能力，一般励磁调节器中无功调差系数选择为负值（零也可以），小机组还可以设置为正值，来补偿主变压器电压降，但补偿压降不能超过主变实际压降。对于扩大单元接线的各发电机，励磁调节器中无功调差系数必须选择为正值，且各发电机无功调差系数要整定。 2.3.4 软起励
软起励功能是为了在起励时防止机端电压超调。励磁接收到开机令后即开始起励升压，当机端电压大于10%额定值后，调节器以一个可调整的速度逐步增加给定值使发电机电压逐渐上升直到设定值。 2.3.5 自动跟踪机
自动跟踪功能保证了从自动电压调节（AVR）模式到磁场电流调节（FCR）模式、A通道到B通道的平稳切换。切换可能是由于故障（如PT断线）引起的自动切换或人工切换。
跟踪指两个独立的自动通道之间的跟踪，跟踪信号来源于运行通道控制信号和备用通道控制信号的差值。双通道切换逻辑框图如图2.3：
图2.3 双通道切换逻辑框图
2.3.6脉冲输出
闭环调节模块计算得到的触发角度，经相控脉冲形成环节，产生所要求触发角度的相
控脉冲，由功率放大环节放大后输出至整流桥。 2.4.限制及保护程序
调节器将采样及计算所得到的相关数值，与预先整定的限制保护值相比较，分析发电机组的实时工况，判断发电机的工作区域，对过负荷和欠负荷工况进行限制，防止发电机进入不安全或不稳定区域，从而保护机组的安全可靠运行。
图2.4给出了在额定机端电压下凸极同步发电机的典型功率圆图及对应的运行限值。
图2.4 典型的凸极同步发电机功率圆图
限制器的目的是维护发电机的安全稳定运行，以避免由于保护继电器的动作而出现的事故停机。
所有限制器都有一个实际值和一个预置值，实际值代表被限制的数值，而限制器应在预置值处激活（即起作用）。每个限制器都产生一个误差信号Δ，来源于实际值和预置值之间的差值。
当过励限制器起作用时，它将把励磁减少到最大允许的水平上，而当欠励限制器起作用时，它将把励磁增加到所需要的最小水平上。在正常运行过程中，发电机在功率圆的允许范围内工作。PID控制器的输入是机端电压偏差信号?(act?ref)即主误差信号。如果由于某些运行的原因，过励限制器的误差信号?lim变得低于主误差信号，那么它就优先于主误差信号。这种原理也同样适用于欠励限制的情况，但显然在另一个方向上。过励限制器的误差信号?lim?、欠励限制器的误差信号?lim?和主误差信号?(act?ref)都输出到优先权选择器，决定这些信号的优先权。
2.4.1低励磁限制
发电机励磁不足反映在各个电气参量中，主要表现为：励磁电流低、进相深度大（负无功功率大）和定子电流增大，为保证发电机安全运行，针对反映低励磁的主要电气量有相应的限制手段，在NES5100调节器中，用P/Q限制来实现。
P/Q限制器本质上是一个欠励限制器，用于防止发电机进入不稳定运行区域。发电机实际运行范围比发电机运行安全范围小得多，总留有足够的安全裕度，即实际的无功欠励限制曲线比进相允许曲线低得多。一般地，无功欠励曲线为直线或折线方式，NES5100励磁调节器为五点折线，用五个无功功率值对应五个有功功率水平来设定限制曲线。如图2.5所示，图中0ABCDEF围成的区域为进相允许范围，超出0ABCDEF区域为深度进相，发电机正常运行应避免进入该范围。
EPFDCBA图2.5 欠励P/Q曲线图
无功功率欠励限制原理为：装置实时检测发电机有功功率和无功功率，根据点与直线位置计算公式，判断实际允许点离欠励限制曲线的远近（模值）和内外（符号），当运行点越过欠励限制曲线，装置即以无功功率作为被调节量，调节偏差即为运行点至欠励曲线的距离，从而保证发电机允许点回到安全允许区域。
另外，根据发电机进相运行控制原理，发电机允许进相范围与发电机端电压成一定比例关系，为了保证发电机任何时候都具有足够的安全裕度，欠励限制曲线也按照相似的关系，根据发电机电压进行调整。
0Q
Q?PQVR?f(P,Ug)??Kp1?sT11?sT2
图2.6 欠励限制模型
2.4.2 过励磁限制
发电机过励磁也反映为各个电气参量变化，主要表现为：励磁电流高、无功功率过负荷和定子过电流，为保证发电机安全运行，针对反映过励磁的主要电气量有相应的限制手段，主要包括：励磁过流过热限制、无功功率过励限制、瞬时强励限制和伏赫兹（V/Hz）限制。 ? 励磁过流过热限制
励磁过流过热限制也称为励磁过电流反时限限制，主要用来防止转子回路过热。发电机磁场过流过热是发电机运行过程中常见工况，当系统电压较低时，发电机输出无功过大，发电机励磁电流超过其最大允许长期连续运行电流，必须对励磁电流进行限制，防止长时过流导致过热损坏发电机励磁绕组。励磁绕组发热与励磁电流平方和维持时间的乘积成正比关系，即磁场电流及其允许运行时间成反时曲线，电流越小，允许允许时间越长。
发电机绕组热量的累积需要一定的时间，同样，绕组热量的散发（冷却）也需要一定的时间。发电机绕组发生过电流过热，励磁调节装置磁场电流反时限制动作，将磁场电流迅速调节到长期允许运行值，磁场电流降低，磁场电流反时限制返回。磁场电流虽然下降至安全值，但由于过流造成的热集聚短时内还没有回到长期允许安全值，即绕组未冷到过流发生前的水平，如果此时由于某种原因，发电机磁场又发生过电流，励磁调节装置仍按照以前限制曲线所确定的时间控制，则发电机组磁场所累积的热量将超出磁场允许的热量，绕组将由于过热损坏。因此，当两次过电流间隔小于绕组冷却时间时，磁场过电流允许时间必须相应减小，以有效防止绕组过热。
励磁过电流反时限动作原理如下：励磁装置检测发电机励磁电流，当励磁电流超过励磁电流过流反时限启动值时，励磁装置根据励磁电流进行计时，当励磁热容量超过磁场绕组允许热容量时，限制动作，将发电机励磁电流调节至长期运行允许值。当励磁电流低于启动值后，励磁装置根据励磁电流计算其冷却速度，并计算剩余能容，如果剩余能容不为零时，励磁电流再次超过启动电流时，则动作时间要相应缩短，以保证发电机磁场绕组不因过热而损坏。
过励过程可能是一种近似恒定过励过程，例如调节器故障引起过励，有可能是这种过程，过渡过程结束后，励磁电流IFD为固定值。
过励也可能是一种逐步发生、逐步增大过励值的慢过程。如系统电压逐步下降，可以导致发电机的IFD从小于IFD?到等于IFD?，再大于IFD?。过励值也在不断变化。
限制器动作后，应保持发电机转子电流小于IFD?，以便把过励过程中产生的过多的热量释放出去。一般取0.90∽0.95IFD?。 ? 无功功率过励延时限制
在NES5100调节器中，无功功率过励延时限制亦通过P/Q限制来实现。发电机无功功率过励区域与无功功率欠励区域一样，均比发电机允许安全范围小得多，总留有足够的安全裕度，即实际的无功功率过励限制曲线比过励允许曲线低。一般地，无功功率过励曲线为直线或折线方式，NES5100励磁调节装置无功功率过励曲线为五点折线，如图2.7所示。图中0ABCDEF围成的区域为实际运行允许范围，外部为过励范围，发电机应避免长时间停留在该范围。
PFEDCBQ
0A图2.7过励限制曲线图
无功功率过励限制为延时限制，一般动作延时时间为5秒。无功功率过励限制原理为：装置实时检测发电机有功功率和无功功率，根据点与直线位置计算公式，判断实际运行点离过励限制曲线的远近（模值）和内外（符号），当运行点越过过励限制曲线进入图中过励区域，过励限制即启动计时，延时时间到后，装置即以无功功率作为被调节量，调节偏差即为运行点至过励曲线的距离，从而保证发电机运行点回到安全运行区域内。