摘要：马拉松（Marathon）DVR2000E数字电压调节器是用于控制无刷同步发电机输出电压的核心部件，通过精确调节励磁电流来保证电压稳定。非常适合对电压稳定性要求极高的场所，如数据中心、医院、半导体工厂的备用电源系统，同时是构建多台发电机组并联运行和适应环境相对恶劣或电磁干扰强的工业、船舶及海上平台应用。

 

一、原理与应用

 

1、核心工作原理

  DVR2000系列作为数字电压调节器，其核心功能是将发电机的输出电压稳定在设定的范围内。其核心工作原理是一个“监测-对比-调节”的闭环控制系统。

（1）信号监测：调节器通过端子E1、E2、E3（对应A、B、C三相）实时检测发电机的三相输出电压。同时，通过B相电流互感器（CT）检测负载电流。

（2）信号处理与对比：内部的微处理器将检测到的电压有效值与用户设定的目标电压值进行比较，计算出电压偏差。

（2）输出调节：微处理器根据偏差，通过功率放大器调整从端子F+和F-输出的直流励磁电流的大小。这个电流直接输送给发电机的励磁机磁场绕组。

（3）闭环控制：改变励磁电流会改变发电机主转子的磁场强度，从而影响最终的输出电压。整个过程持续快速进行，形成一个闭环，使发电机输出电压始终维持在设定值，静态调整精度可达±0.25%。

2、典型应用场景与兼容性

  DVR2000系列主要应用于采用永磁励磁机的无刷同步发电机组中。其典型应用场景包括：

（1）数据中心、医院、工厂的备用电源系统：作为柴油发电机组的核心控制部件，确保在市电中断时提供电压、频率稳定的应急电力。

（2）船舶电力系统、孤岛电站：作为主电源或并联电站的一部分，提供高品质的电力，并通过其并联功能实现容量的灵活扩展。

  由于其性能稳定可靠，它已成为行业内的一个参考标准。市场上许多其他品牌的自动电压调节器（AVR）在设计时都注明与马拉松DVR2000系列兼容。

 

二、DVR2000E的特性

 

  根据马拉松发电机DVR2000E的功能图（如图1所示），每一功能块的详细述说是在DVR2000E功能块里提供，它的运行包括四个运行模式、四个保护功能，提供突然启动、无功下垂补偿、低频补偿和一个辅助模拟输入，每个运行个性将在下面叙述。

1、运行模式

  DVR2000E通过Windows和手掌机操作系统通信软件提供多达四种可选的运行模式，自动电压调整模式、手动模式（标准模式）、无功和功率因数模式，其中后两种是可选的。

2、自动电压调整模式

  在自动电压调整模式（AVR），DVR2000E调节发电机输出的电压有效值，通过检测发电机输出电压、调整直流输出励磁电流来维持电压在整定点调整范围内，该电压整定点是通过面板上升或下降接触输入进行调整的，或者通过Windows或手掌机操作通信软件来完成。在一定条件下，调整点也可以通过下垂功能或低频功能来修正。

3、手动模式

  这个模式也可称为磁场电流调整模式（FCR），DVR2000E维持直流励磁在一定的水平。这个电流整定点可以通过上升或下降接触输入或通过Windows或手掌机操作通信软件来达到0～3A DC的调整。对于初始启动，若调节器在手动模式下并整定在0.25A，发电机大约应达到半电压，在调节器调到AVR模式前允许检查一下接线和检测引线，增加磁场电流0.5A，发电机电压将接近空载额定电压。

4、无功（乏）控制模式（选择）/C型

  在无功控制模式下，发电机与无穷大电网并联运行时，DVR2000E（C）维持发电机的乏（伏安-无功）在一整定的水平，DVR2000E（C）利用检测到的发电机输出电压和电流值来计算发电机的乏，然后调整直流电励磁电流来维持乏的整定点。通过前面板开关，Windows或手掌机操作系统软件使得无功控制时使能或使不能。当应用软件时，无功控制是使能或使不能是通过无功/功率因数控制（52J/K）接触输入电路来实现的，无功整定点从100%吸收到100%发出是通过前面板的开关升和降触点输入或Windows或手掌机操作软件来调节的。

5、功率因数控制模式（选择）/C型

  在功率因数控制模式里，发电机与无穷大电网并联运行时能维持发电机功率因数在整定水平上，DVR2000E（C）是利用检测到的发电机输出电压和电流值来计算功率因数，然后控制直流励磁电流来达到维持功率因数在整定点的。功率因数控制使能和使不能是通过前面板、Windows或手掌机实现的。当使用软件时，使能和使不能是通过无功/功率因数控制（52J/K）接触输入电路来实现的。功率因数在0.6滞后和0.6超前之间是通过前面板开关上升和下降接触输入或通过Windows或手掌机操作软件实现的。

6、无功下垂补偿

  在发电机并联运行期间，DVR2000E提供了一个无功下垂补偿特性来帮助无功负载的分配。当这个特性使能时，DVR2000E利用检测到的发电机输出电压和电流量来计算发电机负载的无功部分，然后按此修正电压调整率的整定点。功率因数1.0发电机负载差不多不改变发电机的输出电压，一个滞后功率因数负载会导致发电机输出电压减小，一个超前功率因数负载（容性）会导致发电机输出电压的一个增加。下垂以B相线电流（5A电流加到CT1和CT2端子上）和0.8功率因数可调至10%，下垂特性使能与使不能是通过并联发电机补偿接触输入电路（端子52L和52M）实现，若无功/功率因数选择存在，52J/K的输入必须闭合才会使得下垂特性使不能。

7、低频

  当发电机频率下降到选择的转折频率整定点之下时，电压整定点自动由DVR2000E调整，以致发电机电压按照选择的V/Hz曲线变化，前面板上和在马拉松-DVR2000E-32里的低频动作指示灯就会闪。转折频率是从40～65Hz可调，V/Hz曲线可以整定至1～3这样的斜率，通过Windows或手掌机操作通信软件用0.01的增量调整。预置值为59Hz和斜率1。

8、柴油发电机空载

（1）空载特性修正低频曲线

  当发电机频率减少到转折频率下的一个可编程的量（空载启动的频率）和当速度改变率大于空载启动比率时，该特性有效。当柴油发电机启动时下垂量是有空载下垂的，即通过整定的百分值，柴油发电机空载启动的时间是由空载下垂时间（s）来整定的。

（2）空载调整

  柴油发电机空载调整是通过Windows或手掌机操作系统通信软件来实现。空载启动频率是在低频转折角以下的数值进入，转折角的地方柴油发电机空载特性可被启动，一个0.9～9Hz的频率值可以以0.1Hz的增量来进入，0.9Hz是个预设点，空载启动0～25.5Hz的速度是以25m·s的速率（Hz/25m·s）计算，可以用每25m·s0.1Hz的增量进入，当频率改变率超过这方面的整定，柴油发电机空载特性被启动，0.1Hz的速率是预设点。

① 空载下垂（%）定义：柴油发电机运行在空载模式时，发电机频率每减少1.5%，发电机输出电压的下降百分比，此百分比可调范围为1%～20%，步长为1%，预设值为10%。

② 空载下垂时间（s）定义：柴油发电机空载模式起作用到通过正常的低频运行模式的时间长度，下垂时间从1～5s，用1s作为可调增量，1s为预设值。

 

图1  马拉松发电机DVR2000E电压调节器功能框图

 

总结：

马拉松DVR2000系列的核心作用是作为发电机的“智能大脑”，精确控制输出电压，确保供电的稳定与安全。简单来说，DVR2000不仅让发电机“发得出电”，更能“发得好电”，并且在各种复杂和苛刻条件下保护发电机安全运行。

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