AVR是發電機控制系統中的“大腦”和“穩定器”，它的核心任務是維持發電機輸出電壓的穩定，無論負載如何變化（例如大型設備啟動或停止）、發動機轉速（頻率）如何微小波動。

一、AVR 是什么？

AVR（Automatic Voltage Regulator），中文全稱“自動電壓調節器”，是同步交流發電機勵磁系統的一個關鍵電子部件。

簡單來說，它的工作原理是：

1. 監測（Sense）：實時監測發電機的輸出電壓。
2. 比較（Compare）：將監測到的電壓與一個預設的參考電壓值（例如 400V 或 230V）進行比較。
3. 計算與調節（Regulate）：如果監測到的電壓偏離了預設值，AVR會立即計算出需要增加或減少的勵磁電流。
4. 輸出（Output）：通過改變供給發電機勵磁繞組（磁場） 的電流大小，來改變磁場的強弱，從而最終將發電機的輸出電壓穩定在預設的水平。

核心關系： 勵磁電流 ↑ → 磁場強度 ↑ → 發電機輸出電壓 ↑ 反之亦然。

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二、AVR 的主要功能

1. 穩壓（核心功能）：在額定工作范圍內，將輸出電壓波動控制在極小的范圍內（通常為±0.5%至±2.5%）。
2. 軟啟動（Soft Start）：在發電機啟動過程中，逐步建立電壓，避免對發電機和連接的負載產生電壓沖擊。
3. 無功功率調節：通過調節勵磁電流，可以控制發電機的功率因數。
4. 并聯運行支持：多臺發電機并聯運行時，AVR與調速器協同工作，確保各機組間合理分配無功功率。
5. 保護功能：現代AVR通常集成了多種保護功能，如：
   · 過壓保護（Over Voltage）
   · 欠壓保護（Under Voltage）
   · 過勵保護（Over Excitation）
   · 低頻保護（Under Frequency / Hz）：當轉速（頻率）過低時，會減少勵磁，防止AVR和勵磁系統過載。

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三、AVR 的常見類型與工作原理

柴油發電機的AVR主要有以下幾種技術類型：

1. 模擬式 AVR (Analog AVR)
   · 原理：使用傳統的運算放大器、電容、電阻等分立元件構成控制電路。
   · 優點：成本較低，對瞬時過載的反應有時更快。
   · 缺點：穩定性易受溫度、元件老化影響，精度相對較低，功能單一。
2. 數字式 AVR (Digital AVR)
   · 原理：以微處理器（MCU）為核心，通過軟件算法進行控制。
   · 優點：
     · 高精度和高穩定性：不受環境溫度影響。
     · 功能強大：易于集成多種保護、通信（如RS485）、參數設置和診斷功能。
     · 靈活性：通過軟件升級或修改參數即可適應不同型號的發電機。
   · 趨勢：已成為現代發電機的主流配置。
3. 基于勵磁方式的工作分類
   · 自勵式（Self-Excited）：AVR從發電機主定子繞組（或輔助繞組）取電，經過整流和調節后為勵磁機提供勵磁電流。這是最常見的方式。
   · 他勵式（Separately-Excited）：AVR的電源來自一個獨立的永磁發電機（PMG）。
     · PMG 系統的優勢：即使在發電機輸出端發生嚴重短路等極端情況下，PMG仍能為AVR提供可靠的電源，保證其強大的強勵能力和維持電壓的能力，極大地提高了發電機的短路支撐性和可靠性。常用于高性能、要求苛刻的機組。

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四、常見故障與排查

AVR是一個精密電子設備，可能因各種原因故障。

常見故障現象：

· 無電壓輸出：發電機發電，但測不出電壓。
· 電壓不穩定：電壓波動大，忽高忽低。
· 電壓過高：遠超過額定電壓（如450V以上）。
· 電壓過低：無法調到額定電壓。

常見原因與排查步驟：

1. 檢查連接：首先確保所有到AVR的接線端子（傳感線S1/S2、勵磁輸出F+/F-、電源線）牢固、無松動、無腐蝕。
2. 檢查傳感信號：確保AVR能正確接收到來自發電機端的電壓信號。
3. 檢查勵磁繞組：用萬用表測量勵磁繞組的電阻，檢查是否開路或短路。
4. 檢查旋轉二極管（如果有）：在帶有旋轉整流器的無刷發電機中，損壞的整流二極管是導致無電壓輸出的常見原因。
5. 消磁（Residual Magnetism）丟失：發電機長期閑置后，轉子中的剩磁可能消失，導致AVR無法建立電壓。解決方法：用外部直流電源（如12V電池）瞬間對勵磁繞組（F+和F-）充磁（注意極性！操作前請務必查閱手冊）。
6. AVR本身故障：在排除了所有外部因素后，如果問題依舊，很可能是AVR本身損壞，需要更換。

注意： 非專業人員在進行上述檢查時，請務必斷開啟動電池，并在專業指導下進行，高壓危險！

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五、知名 AVR 品牌

許多發電機廠商會使用自家或第三方品牌的AVR。

· 國際品牌：斯坦福（Stamford）、利萊森瑪（Leroy-Somer）、康明斯（Cummins） 等原廠AVR。
· 專業AVR制造商：Basler, Mecc Alte, Deep Sea Electronics (DSE), GAC, Kipor 等。
· 替代品/兼容AVR：市場上有許多性能良好、性價比高的兼容AVR，更換時需確保型號、參數與原裝件匹配。

總結

AVR雖小，卻是柴油發電機的“心臟起搏器”，它確保了電力輸出的質量和可靠性。理解它的工作原理、功能和常見故障，對于發電機的操作、維護和故障診斷至關重要。當遇到電壓問題時，系統性的排查通常從外部線路和元件開始，最后再考慮AVR本身。