Smartgen HVR1000 取扱説明書

HVR1000

数字电压调节器

用户手册

 
HVR1000 数字电压调节器用户手册                                             第2页 共55 页 
目  次 
前  言 ..............................................................................................................................................................4 
概述 ................................................................................................................................................................6 
性能特点 .........................................................................................................................................................7 
规格 ................................................................................................................................................................8 
操作 ............................................................................................................................................................. 10 
1  说明 ...................................................................................................................................................... 10 
1.1  指示灯和接线 ................................................................................................................................ 10 
1.2  励磁电源输入 ................................................................................................................................ 11 
1.3  励磁输出 ........................................................................................................................................ 12 
1.4  发电机电压检测输入 ..................................................................................................................... 12 
1.5  发电机电流检测 ............................................................................................................................ 13 
1.6  模拟量输入 .................................................................................................................................... 14 
1.7  开关量输入 .................................................................................................................................... 14 
1.8  开关量输出 .................................................................................................................................... 15 
1.9 CAN 通信接口 ................................................................................................................................ 15 
2  励磁调节说明 ....................................................................................................................................... 16 
2.1  原理框图 ........................................................................................................................................ 16 
2.2  启动 ............................................................................................................................................... 16 
2.3  自动电压调节模式(AVR) ............................................................................................................... 18 
2.3.1  说明 ..................................................................................................................................... 18 
2.3.2 U/F 伏频坡度特性 ............................................................................................................... 19 
2.3.3  下垂控制 ............................................................................................................................. 19 
2.3.4  传输线压降补偿.................................................................................................................. 19 
2.3.5  加载补偿 ............................................................................................................................. 20 
2.3.6  运行过程 ............................................................................................................................. 21 
2.4  励磁电流调节模式(FCR) ............................................................................................................... 21 
2.5  无功功率调节模式(VAR) ............................................................................................................... 22 
2.6  功率因数调节模式(PF).................................................................................................................. 23 
保护和限制 .................................................................................................................................................. 25 
1  警告报警 ............................................................................................................................................... 25 
2  故障报警 ............................................................................................................................................... 26 
3  欠励限制 ............................................................................................................................................... 28 
4  过励限制 ............................................................................................................................................... 28 
5  定子电流限制 ....................................................................................................................................... 29 
编程参数范围及定义 ................................................................................................................................... 31 
1  参数设置内容及范围 ............................................................................................................................ 31 
2  可编程输出口 1-2 可定义内容 ............................................................................................................. 40 
2.1  可编程输出口 1-2 可定义内容一览表 ........................................................................................... 40 
2.2  自定义组合输出 ............................................................................................................................ 41 
3  开关量输入口 1-4 可定义内容 ............................................................................................................. 41 
参数设置 ...................................................................................................................................................... 43 

 
HVR1000 数字电压调节器用户手册                                             第3页 共55 页 
实时数据分析 .............................................................................................................................................. 44 
蓝牙连接 ...................................................................................................................................................... 45 
试运行 ....................................................................................................................................................... 47 
典型应用 .................................................................................................................................................... 48 
安装 ........................................................................................................................................................... 49 
1  外形及安装尺寸 ................................................................................................................................. 49 
2  安装方法及安装方式 .......................................................................................................................... 50 
故障排除 .................................................................................................................................................... 52 
附录 1（CAN 通信协议） ......................................................................................................................... 53 
附录 2  符号术语定义 .............................................................................................................................. 55 
 

HVR1000 数字电压调节器用户手册第4页共55 页

前言

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表1 版本发展历史

日期

版本

内容

2023-08-31

1.0

开始发布。

HVR1000 数字电压调节器用户手册第5页共55 页

表2 本文档所用符号说明

符号

说明

注意

该图标提示或提醒操作员正确操作。

小心

该图标表示错误的操作有可能会损坏设备。

警告

该图标表示错误的操作有可能会造成死亡、严重的人身伤害或重大的财产损失。

HVR1000 数字电压调节器用户手册第6页共55 页

1 概述

HVR1000 数字电压调节器用于调节无刷交流同步发电机励磁机的励磁电流。产品具有四种励磁调节

模式：自动电压调节(AVR)、励磁电流调节(FCR)、无功功率调节(VAR)、功率因数调节(PF)。调节器具有

CAN BUS接口，并遵循SAE J1939-75协议。

产品采用32位微处理器技术，实现了多种参数的精密测量、保护阈值调节、实时数据监控分析、灵活

全面的故障保护等功能，所有参数可使用PC通过USB接口或使用手机APP通过蓝牙进行读取和配置。其结

构紧凑、接线简单、可靠性高，可应用于各种无刷交流同步发电机如永磁励磁发电机PMG，辅助绕组励磁

发电机AREP，自励磁发电机SHUNT等。

HVR1000 数字电压调节器用户手册第7页共55 页

2 性能特点

HVR1000数字电压调节器其主要特点如下：

——四种励磁调节模式：自动电压调节(AVR)、励磁电流调节(FCR)、功率因数调节(PF)、无功功率

调节(VAR)；

——具有过励限制、欠励限制、定子电流限制、伏频(U/F)限制功能；

——自动电压调节(AVR)和励磁电流调节(FCR)模式具有软启动功能；

——励磁调节采用 PID 算法，四种调节模式的参数独立；

——可通过开关输入，模拟量电压输入、模拟量电阻输入、CAN 通信调整输出目标值；

——电流互感器二次额定电流可设置为 5A 或1A；

——在额定电压 63V 或125V 下，可连续提供电流 7A（70°C 室温）或 10A（55°C 室温）。短时最

大电流持续 10s，11A（70°C 室温）或 14A（55°C 室温）；

——加载补偿功能(LCF)；

——下垂功能，并联运行发电机可通过下垂功能自动进行无功负载分配；

——传输线压降补偿功能；

——四路可编程开关量输入，两路可编程开关量输出，一路(-10-10)V 模拟电压输入，一路(0-6000)Ω

模拟量电阻输入；

——具有 CAN 通讯接口，遵循 SAE J1939-75 协议；

——具有蓝牙通信接口，可通过手机 APP 软件进行参数读取配置和实时数据监控；

——适合于三相三线、三相四线、二相三线、单相二线，50Hz/60Hz 系统；

——可检测电压谐波 THDu，电流谐波 THDi，1-31 次谐波；

——采集并显示励磁电压、励磁电流、发电机电压、发电机电流、频率、功率等参数；

——通过 PC 软件或手机 APP 可进行实时数据曲线分析；

——具有发电过压、发电欠压、发电过频、发电欠频、电压不平衡、谐波过大、发电丢失、励磁过

压、励磁过流、旋转二极管故障等保护检测功能；

——如果使能电流互感器则具有发电过流、短路、过功率、逆功率、功率因数低、失磁报警、电流

不平衡、电流波形失真度高等报警检测功能；

——所有参数可使用 PC 通过 USB 接口或使用手机 APP 通过蓝牙配置；

——适用于各种无刷交流同步发电机如永磁励磁发电机 PMG，辅助绕组励磁发电机 AREP，自励磁

发电机 SHUNT 等；

——具有运行数据记录，电压调节器在运行过程中 1s 记录一次运行数据，可记录 8192 条运行数据，

通过 PC 软件可保存为 CSV 文件；

——具有实时时钟，历史记录功能，可循环记录 999 条事件；

——具有黑匣子功能，可循环记录 5组故障报警数据，每组数据记录故障报警发生前 50 秒，发生后

10 秒的 60 条详细数据；

——模块化结构设计，可插拔式接线端子，螺丝固定安装方式，结构紧凑，安装方便。

HVR1000 数字电压调节器用户手册第8页共55 页

3 规格

表3 性能参数

项目

内容

励磁电源

DC63V 励磁系统：

AC(100-139)V 或DC125 V

励磁电流 7A 时，500W；10A 时，720W

DC125V 励磁系统：

AC(190-277)V 单相，三相 AC(190-260)V或 DC250V

励磁电流 7A 时，920W；10A 时，1320W

频率：(50-500)Hz 或DC

功耗

<40W

励磁输出电流

额定电压：63V 或125V

连续电流：7A 70°C 室温，10A 55°C 室温

短时最大电流：10s，11A 70°C 室温，14A 55°C 室温

线圈电阻> 4 欧姆

交流控制电压

精度：0.25%THDu<5%

交流采样电压

线电压

范围：AC30V - AC720V (ph- ph)

分辨率：0.1V

精度：0.2%

交流频率

范围：10Hz - 100Hz

分辨率：0.01Hz

精度：0.1Hz

交流电流

额定：5A 或1A

范围：0A - 15A（额定 5A 时）或 0A - 3A（额定 1A 时）

分辨率：0.1A

精度：0.5%

模拟量输入

电阻输入

范围：0Ω - 6000Ω

分辨率：0.1

精度：1Ω（2000Ω以下）

电压输入

范围：-10V - 10V

分辨率：0.001V

精度：1%

开关量输出口 1-2

5A AC250V 无源输出（继电器输出）

开关量输入口 1-4

低接通阈值电压 1.2V

CAN 接口

隔离接口，使用 Belden 9841 线缆或等效

通信距离和波特率详见：表 6 CAN-bus 传输距离和波特率关系表

蓝牙接口

蓝牙 4.0，最远通信距离 50 米

振动

(8-2000)Hz: 5g

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项目

内容

IEC 60068-2-6

冲击

50g，11ms，半正弦，完成从三个方向的冲击测试，每次测试总共有 18 个冲

击。

IEC 60068-2-27

碰撞

25g，16ms，半正弦

IEC 60255-21-2

外形尺寸

239mm x 154mm x 71mm

工作温度

(-40~+70)°C

工作湿度

(20~93)%RH

贮存温度

(-40~+80)°C

重量

1.45kg

HVR1000 数字电压调节器用户手册第10 页共55 页

4 操作

4.1 说明

4.1.1 指示灯和接线

图1 指示

表4 指示灯介绍

指示灯类型

功能

描述

报警指示（红色）

报警

当模块有严重报警时，快速闪烁（1秒5次）；

当模块有一般报警时，慢速闪烁（1秒1次）；

当模块无报警时，熄灭。

状态指示（绿色）

状态

当模块电源正常时，常亮；

有警告和故障读秒时，慢速闪烁（1秒1次）。

表5 接线端子接线描述

标号

功能

导线规格

备注

F+

励磁输出正极

1.5mm2

励磁输出。

F-

励磁输出负极

1.5mm2

L

CAN L

0.5mm2

建议使用阻抗为 120Ω 的屏蔽线，屏蔽线单端接地。

将TR 和H端子短接则接入 120Ω 终端电阻。

传输距离详见：表 6CAN-bus 传输距离和波特率关系

表。

H

CAN H

0.5mm2

TR

CAN TR

/

D1

开关量输入口 1

1.0mm2

接公共端有效。

D2

开关量输入口 2

1.0mm2

接公共端有效。

D3

开关量输入口 3

1.0mm2

接公共端有效。

D4

开关量输入口 4

1.0mm2

接公共端有效。

HVR1000 数字电压调节器用户手册第11 页共55 页

标号

功能

导线规格

备注

COM

开关量输入口公共端

1.0mm2

开关量输入口公共端。

AI1

+

模拟量输入 1

1.0mm2

电压型模拟量输入。

-

1.0mm2

AI2

模拟量输入 2

1.0mm2

电阻型模拟量输入。

1.0mm2

DI1

开关量输出 1

1.5mm2

5A AC250V 无源输出（继电器输出）。

1.5mm2

DI2

开关量输出 2

1.5mm2

5A AC250V 无源输出（继电器输出）。

1.5mm2

P1

电源输入 P1

1.5mm2

励磁电源输入。

P2

电源输入 P2

1.5mm2

P3

电源输入 P3

1.5mm2

U

发电机 U相电压监视输入

1.0mm2

连接至发电机输出 U相（推荐 2A 保险丝）。

V

发电机 V相电压监视输入

1.0mm2

连接至发电机输出 V相（推荐 2A 保险丝）。

W

发电机 W相电压监视输入

1.0mm2

连接至发电机输出 W相（推荐 2A 保险丝）。

IA

电流互感器 A相监视输入

1.5mm2

外接电流互感器二次线圈（额定 5A 或1A）。

IA*

1.5mm2

IB

电流互感器 B相监视输入

1.5mm2

外接电流互感器二次线圈（额定 5A 或1A）。

IB*

1.5mm2

IC

电流互感器 C相监视输入

1.5mm2

外接电流互感器二次线圈（额定 5A 或1A）。

IC*

1.5mm2

USB

/

TYPE-C 接口，可向模块供电，可使用 PC 软件对电压

调节器进行参数编程、实时监控数据和升级程序。

蓝牙

/

支持手机通过蓝牙对电压调节器进行参数编程、实时

数据监控。

注意：该电压调节器上的USB接口可直接连接PC进行参数编程，在待机和运行时均可。

小心：严禁发电机运行时，进行程序升级。

4.1.2 励磁电源输入

励磁电源输入为励磁控制输出提供电源，并为电压调节器提供工作电源。

励磁电源输入端子为P1、P2、P3，可通过永磁励磁发电机PMG，辅助绕组励磁发电机机AREP，自励

磁发电机SHUNT提供。

励磁输入电源可以使用单相或三相三线电源供电，单相电源时可通过任意两个励磁电源输入端子供

电。

交流供电范围为：AC100V - AC277V。

建议最小剩磁电压 AC6V。

HVR1000 数字电压调节器用户手册第12 页共55 页

图2 励磁电源输入接线图

4.1.3 励磁输出

励磁输出为励磁机提供直流励磁功率输入。励磁输出端子为F+、F-。

在70°C 室温工作条件下，可提供 7A 连续工作电流，短路时可提供 10s 最大励磁电流为 11A；在 55°C

室温工作条件下，可提供 10A 连续工作电流，短路时可提供 10s 最大励磁电流为 14A。

图3 励磁输出接线图

4.1.4 发电机电压检测输入

三相发电机电压检测端子为U、V、W。

该检测端子交流输入范围：AC30V - AC720V (ph- ph)。

可通过系统设置->交流输入采样设置接线为三相（U-V-W）、二相（V-W）、二相（U-W）。

自动电压调节模式（AVR），发电电压检测为三相时，发电端电压为三相线电压的平均值。

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图4 发电电压检测接线图

4.1.5 发电机电流检测

三相发电电流检测端子为：IA(IA、IA*)、IB(IB、IB*)、IC(IC、IC*)。

电流互感器二次侧电流额定值可设置为 5A 或1A，额定 5A 检测范围：0A - 15A，额定 1A 检测范围：

0A - 3A。

可设置 CT 接线为：IA-IB-IC、IA、IB。

当发电电压检测设置为三相三线（U-V-W）时，CT 接线可设置为：IA-IB-IC、IA、IB。

图5 三相三线发电电压检测 CT 接线图

当发电电压检测设置为二相(V-W)时，CT 接线设置固定为 IA。

图6 二相(V-W) CT 接线图

当发电电压检测设置为单相二相(U-W)时，CT 接线设置固定为 IB。

HVR1000 数字电压调节器用户手册第14 页共55 页

图7 二相（U-W）CT 接线图

4.1.6 模拟量输入

具有两个模拟量输入口，模拟量输入1（电压型）端子为AI1；模拟量输入2（电阻型）端子为AI2。

AI1的输入范围为(-10-10)V，AI2的输入范围为(0-6000)Ω，推荐使用(2-5)KΩ电位器。

注：模拟量输入均为非隔离的。

图8 模拟输入接线图

4.1.7 开关量输入

具有四个开关量输入口，所有输入均为接COM有效。

注：低接通阈值电压1.6V，断开阈值电压1.8V。

图9 开关量输入接线图

HVR1000 数字电压调节器用户手册第15 页共55 页

4.1.8 开关量输出

具有两个无源继电器输出。继电器容量为5A AC250V。

图10 开关量输出接线图

4.1.9 CAN 通信接口

具有一个CAN通信接口，通信遵循SAE J1939-75协议。

建议使用阻抗为120Ω的屏蔽线，屏蔽线单端接地。将TR和H端子短接则接入120Ω终端电阻。

图11 CAN 通信接线图

表6 CAN-bus 传输距离和波特率关系表

序号

通信距离(m)

最高波特率(bps)

1

700

50k（终端电阻为 120Ω）

2

280

125k（终端电阻为 120Ω）

3

140

250k（终端电阻为 120Ω）

4

70

500k（终端电阻为 120Ω）

HVR1000 数字电压调节器用户手册第 16 页共55 页

4.2 励磁调节说明

4.2.1 原理框图

图12 原理框图

4.2.2 启动

软启动

软启动功能在自动电压调节模式(AVR)和励磁电流调节模式(FCR)可控制发电机启动时发电机端电压

或励磁电流的变化速度，如软启动曲线图所示。

软启动时间：(0.1~120.0)s，默认3s，软启动时间为从软启动开始到100%目标值的时间。

启动阈值：(0.1~100.0)%，默认20%，当发电机端电压或励磁电流达到启动阈值时，开始自动调节。

初始占空比：(0~100.0)%，默认0，励磁调节初始PWM值。

在发电机软启动过程中，发电机的U/F伏频特性依然有效，并优先控制发电机电压。

HVR1000 数字电压调节器用户手册第17 页共55 页

图13 软启动曲线图

阈值启动模式

阈值启动功能适用于自动电压调节模式(AVR)，电压调节器输出设置的初始占空比，当电压调节器检

测到发电机端电压大于设置的启动阈值时，电压调节开始有效。目标电压按照设置的U/F伏频特性进行调

节。

阈值启动模式的停止励磁输出条件：当发电频率小于设置的停止励磁的频率值，且励磁电源输入电压

小于设置的停机励磁时供电电压阈值时，延时设置的时间，励磁停止输出。

图14 阈值启动曲线图

HVR1000 数字电压调节器用户手册第18 页共55 页

4.2.3 自动电压调节模式(AVR)

4.2.3.1 说明

可通过参数配置或AVR模式输入口将励磁调控模式设为自动电压调节模式(AVR)。

AVR输出值有五种调节方法：

1. 设置AVR输出电压值（固定值）；

2. 通过开关量UP输入或DOWN输入调节输出电压值；

3. 通过改变模拟量输入电压(-10-10)V，调节输出电压值；

4. 通过改变模拟量电阻(0-6000)Ω，调节输出电压值；

5. 通过CAN通信调节输出电压值。

辅助调节输出电压为以上调节方式的调节偏差总和的平均值。如果有三种方式调节，调节偏差值等于

这三种调节偏差总和除以3。

举例：

1. 当电压微调为2.0V时：

电压微调偏差EV = -10%+ (10% - -10%)*2.0/(5.0-0) = -6.0%；

2. 当电阻微调为1000Ω时：

电阻微调偏差ER =-10%+ (10% - -10%)*1000/(5000-0)= -4.0%；

3. 当CAN接收报文ID 0x0C100211数据：58 1B 00 00 00 00 00时：

0x1B58转换为十进制为7000

，

7000*(0.01%) = 70.00%；

CAN通信微调偏差EC = -10%+ (10% - -10%)*70.00% = 4.0%；

4. 总偏差ET = (EV+ER+EC)/3 = -2.0%；

电压目标值 = 400*(100%+ET)= 392V。

HVR1000 数字电压调节器用户手册第 19 页共55 页

4.2.3.2 U/F 伏频坡度特性

启动频率(Fstart)：(10.0~100.0)%，默认10.0%。

转折频率(Fknee)：(70.0~100.0)%，默认96.0%。

U/F坡度(SLOPE)：(0.5~5.0)，默认1.0。变化1%的额定频率，变化SLOPE%的额定电压。U/F伏频特

性图如下所示。

图15 U/F 伏频特性

4.2.3.3 下垂控制

并联运行发电机可通过下垂功能自动进行无功负载分配。

下垂范围：(0.1~10.0)%，默认3.0%。

当无功功率为0%时，目标电压不变，当无功功率为100%时，目标电压减小设置的补偿电压。

举例：设置下垂为5%，额定电压为400V，当无功功率为0%时，目标电压为400V，当无功功率为100%，

目标电压为400*95%=380V。下垂控制电压曲线如下图所示。

图16 下垂控制电压曲线

4.2.3.4 传输线压降补偿

传输线压降补偿范围：(0.0~20.0)%，默认3.0%。

当视在功率为0%时，目标电压不变，当视在功率为100%时，目标电压增加设置的补偿电压。

举例：设置传输线压降补偿为5%，额定电压为400V，当视在功率为0%时，目标电压为400V，当视在

功率为100%，目标电压为400*105%=420V。传输线压降补偿电压曲线如下图所示。

此功能用于补偿传输电缆比较长，负载电流增大会引起传输线压降较大的场合。

HVR1000 数字电压调节器用户手册第20 页共55 页

图17 传输线压降补偿曲线

4.2.3.5 加载补偿

下降值(Ulcf)：(70.0~100.0)%，默认90.0%。

持续延时(Tlcf)：(0~10000)ms，默认1000ms。

上升坡度(Trise)：(0.0~10.0)%/s，默认0.2s/%。

当发电频率下降到转折频率(Fknee)后，目标电压下降到设置的电压值Ulcf，瞬间降低发动机的输出功率，

当频率开始回升时目标电压按Trise设置逐渐上升，提高机组突加载性能。当延时Tlcf时间后本次加载补偿完

成。在加载补偿过程中，发电机的U/F伏频坡度特性依然有效，并优先控制发电机电压。

此功能用于机组突加负载时，通过降低发电机端电压，减少机组输出功率，达到改善机组突加性能的

目的。

图18 加载补偿时电压频率曲线

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