第4讲 同步发电机励磁控制系统及特性分析(2)

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1、North China Electric Power University第四讲 同步发电机励磁控制系统及特性分析（2）主讲人：李岩松华北电力大学电气与电子工程学院North China Electric Power Universitypage22022-5-30第四章 同步发电机励磁控制系统和特性分析 本章讲述电力系统的自动调压问题，包含发电机的自动调节励磁系统，也包括和用户的电压稳定问题。North China Electric Power Universitypage32022-5-30第三节第三节 励磁调节器励磁调节器G励磁机励磁机baEFIGUEFIEEIGUGI同步发电机同步发电

2、机励磁功率励磁功率单元单元励磁调节器励磁调节器EFIREFUGIGU手动手动自动自动基准基准其他其他信号信号 励磁调节单元（自动调压器）的励磁调节单元（自动调压器）的最基本部分是一个闭环比最基本部分是一个闭环比例调节器例调节器，它的输入量是发电机电压，输出量是励磁机的励磁，它的输入量是发电机电压，输出量是励磁机的励磁电流或者是发电机的转子电流电流或者是发电机的转子电流他的功能有二：他的功能有二：1、保持发电机端电压不变、保持发电机端电压不变2、保持并联机组间的无功负荷的合理分配、保持并联机组间的无功负荷的合理分配North China Electric Power Universitypage

3、42022-5-301 1 励磁调节器的发展历程励磁调节器的发展历程机电型励磁调节器机电型励磁调节器电磁型励磁调节器电磁型励磁调节器电子型励磁调节器电子型励磁调节器数字型励磁调节器数字型励磁调节器 机电型励磁调节器的任务是调节电压，其调节线圈中的电流与机电型励磁调节器的任务是调节电压，其调节线圈中的电流与发电机电压成正比，调节线圈中产生的磁场力作用于变阻器，从而发电机电压成正比，调节线圈中产生的磁场力作用于变阻器，从而改变励磁机磁场电阻以达到调节电压的目的。改变励磁机磁场电阻以达到调节电压的目的。 由于它操作中需要克服摩擦力，故而具有不灵敏区由于它操作中需要克服摩擦力，故而具有不灵敏区Nort

4、h China Electric Power Universitypage52022-5-301 1 励磁调节器的发展历程励磁调节器的发展历程机电型励磁调节器机电型励磁调节器电磁型励磁调节器电磁型励磁调节器电子型励磁调节器电子型励磁调节器数字型励磁调节器数字型励磁调节器 电磁型励磁调节器是以磁放大器为基础，构成电磁型电压调电磁型励磁调节器是以磁放大器为基础，构成电磁型电压调节器，各个单元均由电磁单元构成，时间常数较大，但是可靠节器，各个单元均由电磁单元构成，时间常数较大，但是可靠性高，任务是维持电压水平和无功功率分配性高，任务是维持电压水平和无功功率分配North China Electric

5、 Power Universitypage62022-5-301 1 励磁调节器的发展历程励磁调节器的发展历程机电型励磁调节器机电型励磁调节器电磁型励磁调节器电磁型励磁调节器电子型励磁调节器电子型励磁调节器数字型励磁调节器数字型励磁调节器 电子型励磁调节器是以电子元件为基础所构成的，没有时电子型励磁调节器是以电子元件为基础所构成的，没有时间滞后，综合放大能力强，发展成为间滞后，综合放大能力强，发展成为“对励磁系统具有多种综合对励磁系统具有多种综合控制调节能力的励磁调节器控制调节能力的励磁调节器”。基本上由。基本上由“调差调差”“”“测量比测量比较较”“”“综合放大综合放大”“”“移相触发移相触

6、发”等单元组成，实现电压调节和无等单元组成，实现电压调节和无功负荷分配等基本调节功能功负荷分配等基本调节功能North China Electric Power Universitypage72022-5-301 1 励磁调节器的发展历程励磁调节器的发展历程机电型励磁调节器机电型励磁调节器电磁型励磁调节器电磁型励磁调节器电子型励磁调节器电子型励磁调节器数字型励磁调节器数字型励磁调节器 数字型励磁调节器实质上是一台专用的微型计算机励磁控制数字型励磁调节器实质上是一台专用的微型计算机励磁控制系统，核心是主机，主机通过总线、接口电路与具体的控制对象系统，核心是主机，主机通过总线、接口电路与具体的控制

7、对象的过程通道连接，采集发电机组的运行状态信息，输出脉冲调节的过程通道连接，采集发电机组的运行状态信息，输出脉冲调节励磁功率单元（晶闸管），实现对发电机励磁的综合调节控制。励磁功率单元（晶闸管），实现对发电机励磁的综合调节控制。North China Electric Power Universitypage82022-5-302 2 数字式励磁调节器的基本构成数字式励磁调节器的基本构成North China Electric Power Universitypage92022-5-302 2 数字式励磁调节器的基本构成数字式励磁调节器的基本构成North China Electric Pow

8、er Universitypage102022-5-303 3 励磁调节器的控制算法励磁调节器的控制算法PID调节控制的算法方程式：调节控制的算法方程式： KjtjTeTdtte00 TKTeKTeTdttde1PID差分变换的离散方程式：差分变换的离散方程式： 00( )( )1( )( )tpidtpdide tYtK e tKe t dtKdtde tKe te t dtTTdt 11kdpjiTTY kKe keje ke kTTNorth China Electric Power Universitypage112022-5-30PIDPID调节调节KjDIPTKTeKTeTTjTe

9、TTKTeKKTU0位置式位置式增量式增量式 增量式增量式PID调节算法与位置式并无本质区别，由于输出调节算法与位置式并无本质区别，由于输出增量，计算误差或精度对控制量影响较小，控制作用不会发增量，计算误差或精度对控制量影响较小，控制作用不会发生大幅度的变化，而且输出只与最近几次采样值有关，容易生大幅度的变化，而且输出只与最近几次采样值有关，容易获得较好的控制效果获得较好的控制效果 11212pidY kY kK e k e kKe kK e ke ke k North China Electric Power Universitypage122022-5-30第四节第四节 同步发电机转子的强

10、励与灭磁同步发电机转子的强励与灭磁GT T1 1T T2 2L L 在电力系统发生故障时，系统母线电压极度降低，系统无功在电力系统发生故障时，系统母线电压极度降低，系统无功缺额很大，需要在很短的时间内补足无功缺额以使系统迅速恢缺额很大，需要在很短的时间内补足无功缺额以使系统迅速恢复正常，这就要求有关的复正常，这就要求有关的发电机转子磁场能够迅速增强，发电机转子磁场能够迅速增强，达到尽可能高的数值达到尽可能高的数值。 在事故情况下，转子励磁电压的最大值及其建立的速度（响在事故情况下，转子励磁电压的最大值及其建立的速度（响应速度）是两个十分重要的指标应速度）是两个十分重要的指标 强励顶值强励顶值与

11、与响应比响应比。此外，为了使得发电机的励磁效果及时发挥，需要考虑：此外，为了使得发电机的励磁效果及时发挥，需要考虑：1、励磁机的响应速度要快，励磁机的时间常数小、励磁机的响应速度要快，励磁机的时间常数小2、发电机转子磁场的建立速度要快。、发电机转子磁场的建立速度要快。转子强励问题转子强励问题North China Electric Power Universitypage132022-5-301 1 励磁机的时间常数励磁机的时间常数G+-DEEFUEEIEEEEREEL他励型直流励磁机的时间常数他励型直流励磁机的时间常数EdtdILRIEEEEEEEEEEEEtRLT EEREEL励磁机励磁线