第三章同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)上海交通大學(xué)電氣工程系招專業(yè)人才上一覽電力英才網(wǎng)總述勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)勵(lì)磁系統(tǒng)的類型勵(lì)磁系統(tǒng)的整流電路并聯(lián)機(jī)組間無功分配勵(lì)磁裝置的原理發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)電壓控制無功分配提高穩(wěn)定強(qiáng)行勵(lì)磁強(qiáng)行減磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)電壓控制

等值電路相量圖GGEWUEF.IEF.UGIG..xdEq.UG.IG.IP.UG.IQ.IG.φjIGxd.Eq.δGφjIQxd.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)電壓控制同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)就是通過不斷地調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來維持機(jī)端電壓為給定水平的。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)控制無功功率的分配

設(shè)單機(jī)無窮大系統(tǒng)：GIG.UG=常數(shù).發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)控制無功功率的分配由于發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制，與勵(lì)磁電流的大小無關(guān)。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)提高并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響發(fā)電機(jī)的輸出功率為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)提高并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性abc同步發(fā)電機(jī)的功角特性最大可能傳輸?shù)墓β蕵O限為

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)提高并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性它使發(fā)電機(jī)能在大于90度范圍的人工穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行，即可提高發(fā)電機(jī)輸送功率極限或提高系統(tǒng)的穩(wěn)定儲(chǔ)備。發(fā)電電機(jī)機(jī)勵(lì)勵(lì)磁磁系系統(tǒng)統(tǒng)的的任任務(wù)務(wù)提高高并并聯(lián)聯(lián)運(yùn)運(yùn)行行的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性勵(lì)磁磁對(duì)對(duì)暫暫態(tài)態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定定的的影影響響發(fā)電電機(jī)機(jī)的的暫暫態(tài)態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定定等等面面積積法法則則發(fā)電電機(jī)機(jī)勵(lì)勵(lì)磁磁系系統(tǒng)統(tǒng)的的任任務(wù)務(wù)強(qiáng)行行勵(lì)勵(lì)磁磁以以改改善善電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行行條條件件1改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)2為異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行創(chuàng)造條件3提高繼電保護(hù)工作的準(zhǔn)確性發(fā)電電機(jī)機(jī)勵(lì)勵(lì)磁磁系系統(tǒng)統(tǒng)的的任任務(wù)務(wù)水輪發(fā)電機(jī)強(qiáng)行減磁當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障突然跳閘時(shí)，由于它的調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性，不能迅速關(guān)閉導(dǎo)水葉，因而會(huì)使轉(zhuǎn)速急劇上升。如果不采取措施迅速降低發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，，則發(fā)電機(jī)電壓有可能升高到危及定子絕緣的程度，所以，在這種情況下，要求勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行減磁。對(duì)勵(lì)勵(lì)磁磁系系統(tǒng)統(tǒng)的的要要求求維持持電電壓壓水水平平和和無無功功的的合合理理分分配配控制制能能力力和和調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)范范圍圍快速速反反應(yīng)應(yīng)能能力力高度度的的可可靠靠性性快速性結(jié)構(gòu)簡單，，易于維護(hù)護(hù)足夠的阻尼尼能力同步發(fā)電機(jī)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)統(tǒng)類型勵(lì)磁磁系統(tǒng)統(tǒng)直流勵(lì)磁機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)靜止勵(lì)磁勵(lì)磁系統(tǒng)的的整流電路路整流電電路路三相橋式不可控三相橋式半控三相橋式全控勵(lì)磁控制系系統(tǒng)調(diào)節(jié)特特性和并聯(lián)聯(lián)機(jī)組間無無功分配勵(lì)磁控制系系統(tǒng)框圖同步發(fā)電機(jī)機(jī)勵(lì)磁功率單單元?jiǎng)?lì)磁調(diào)節(jié)器器手動(dòng)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器檢測發(fā)電電機(jī)的電壓壓、電流或或其它狀態(tài)態(tài)量，然后后按指定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)準(zhǔn)則對(duì)勵(lì)磁磁功率單元元發(fā)出控制制信號(hào)，實(shí)實(shí)現(xiàn)控制功功能。勵(lì)磁系統(tǒng)其他信號(hào)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的基本特特性與框圖圖比例式勵(lì)磁磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器最基本的的功能是調(diào)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)的端電壓壓。常用的的勵(lì)磁調(diào)節(jié)節(jié)器是比例例式調(diào)節(jié)器器，它的主主要輸入量量是發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，其輸出用用來控制勵(lì)勵(lì)磁功率單單元。電壓壓升高時(shí)輸輸出減小，，電壓降低低時(shí)輸出增增大。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的基本特特性與框圖圖勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器基本框圖圖勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的基本特特性與框圖圖勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的簡化框框圖勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的特性曲曲線在工作作區(qū)內(nèi)的陡陡度，是調(diào)調(diào)節(jié)器性能能的主要指指標(biāo)之一，，即測量K1綜合放大K2移相觸發(fā)K3可控整流K4UGUREFUdeUSMUAVRK——調(diào)節(jié)器的放放大倍數(shù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的基本特特性與框圖圖勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的靜態(tài)工工作特性調(diào)節(jié)器放大大系數(shù)K與組成調(diào)節(jié)器的各單單元增益的的關(guān)系為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器總的放大大倍數(shù)等于于各組成單元元放大倍數(shù)數(shù)的乘積0000UdeUAVRUAVRUdeUGUGUSMUSMUREFba勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的基本特特性發(fā)電機(jī)勵(lì)磁磁控制系統(tǒng)統(tǒng)靜態(tài)特性性發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)節(jié)特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的基本特特性勵(lì)磁控制系系統(tǒng)靜態(tài)特特性無功調(diào)節(jié)特特性在公共母線線上并聯(lián)運(yùn)運(yùn)行的發(fā)電電機(jī)組間無功功功率的分分配，主要要取決于各臺(tái)臺(tái)發(fā)電機(jī)的的無功調(diào)節(jié)節(jié)特性。而無無功調(diào)節(jié)特特性是用調(diào)調(diào)差系數(shù)來表表征的:調(diào)差系數(shù)越越小說明IQ對(duì)UG影響越小UGUG1UG20IQIQNΔUG勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的基本特特性勵(lì)磁控制系系統(tǒng)靜態(tài)特特性調(diào)差系數(shù)存存在的意義義:①能平穩(wěn)地地改變無功功負(fù)荷，不不致發(fā)生無無功功率的的沖擊；②保證并聯(lián)聯(lián)運(yùn)行的發(fā)發(fā)電機(jī)組間間無功功率率的合理分分配。UGIQδ=0δ<0δ>0UG0勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器的基本特特性發(fā)電機(jī)無功功電流的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移3-2-1IQ投入運(yùn)行到到合適點(diǎn),無沖擊1-2-3退出運(yùn)行,IQ減小到零,無沖擊UGIQUM123IQ2IQ1并聯(lián)聯(lián)運(yùn)運(yùn)行行機(jī)機(jī)組組間間的的無無功功功功率率分分配配無差差調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)特特性性1無差差+有差差有困困難難無法法穩(wěn)穩(wěn)定定不能能并并聯(lián)聯(lián)運(yùn)運(yùn)行行2無差差+無差差UGIQⅠδ=0Ⅱ’δ<0Ⅱδ>0UⅠUⅡUⅡ’’IQ2UGIQⅠⅡUⅠUⅡ并聯(lián)聯(lián)運(yùn)運(yùn)行行機(jī)機(jī)組組間間的的無無功功功功率率分分配配有差差調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)特特性性UGUGⅠUGⅡ0IQI’’QⅠⅠⅡUG0UGNIQⅠIQⅡI’’QⅡIQN我國國勵(lì)勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的發(fā)發(fā)展展及及分分類類機(jī)械式機(jī)電型磁放大器電磁型電子模擬放大器電子型CPU存儲(chǔ)邏輯數(shù)字型20世紀(jì)紀(jì)初初1950s’’1960s’’1980s’’數(shù)字字式式勵(lì)勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)方便便地地實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)復(fù)復(fù)雜雜的的控控制制策策略略便于于修修改改，，靈靈活活性性強(qiáng)強(qiáng)可以以實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)更更加加完完備備的的限限制制和和保保護(hù)護(hù)功功能能操作作簡簡單單、、維維護(hù)護(hù)方方便便以以及及便便于于試試驗(yàn)驗(yàn)和和調(diào)調(diào)試試勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原原理理勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原原理理圖為為600MW發(fā)電電機(jī)機(jī)自自并并勵(lì)勵(lì)勵(lì)勵(lì)磁磁系系統(tǒng)統(tǒng)勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原原理理圖為為300MW三機(jī)機(jī)勵(lì)勵(lì)磁磁系系統(tǒng)統(tǒng)勵(lì)勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器人—機(jī)接口調(diào)節(jié)控制輸出勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原原理理基本本控制制電壓壓調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)無功功分分配配輔助助控制制瞬時(shí)時(shí)電電流流限限制制最大大勵(lì)勵(lì)磁磁電電流流限限制制最小小勵(lì)勵(lì)磁磁電電流流限限制制電壓壓頻頻率率保保護(hù)護(hù)失磁磁監(jiān)監(jiān)控控勵(lì)磁磁系系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定定器器PSS等等等數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器硬件+軟件信息采集單元主控制單元?jiǎng)?lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原原理理數(shù)字字式式勵(lì)勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器原原理理框框圖圖勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原原理理控制制的的數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型PID模型型:離散散化化為為勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原原理理控制制的的數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型增量量式式PID調(diào)節(jié)節(jié)增量量式式PID調(diào)節(jié)節(jié)的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是是，，因因?yàn)闉閿?shù)數(shù)字字調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器只只輸輸出出增增量量，，所所以以計(jì)計(jì)算算誤誤差差或或精精度度對(duì)對(duì)控控制制量量影影響響較較小小，，控控制制的的作作用用不不會(huì)會(huì)發(fā)發(fā)生生大大幅幅度度變變化化。。且且增增量量算算式式只只與與最最近近幾幾次次采采樣樣值值有有關(guān)關(guān)，，容容易易獲獲得得較較好好的的控控制制效效果果。。勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原原理理基本本調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)方方式式算法法:輔助助控控制制瞬時(shí)時(shí)電電流流限限制制最大大勵(lì)勵(lì)磁磁限限制制器器最小小勵(lì)勵(lì)磁磁限限制制器器電壓壓／／頻頻率率（（V/Hz）限限制制和和保保護(hù)護(hù)發(fā)電電機(jī)機(jī)失失磁磁監(jiān)監(jiān)控控勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原原理理最小小勵(lì)勵(lì)磁磁限限制制功率率園園方方程程如如下下：：勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原原理理功率率園園M為靜靜態(tài)態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定定功功率率極極限限考慮慮實(shí)實(shí)際際運(yùn)運(yùn)行行因因素素，，最最小小勵(lì)勵(lì)磁磁限限制制應(yīng)應(yīng)在在N’’之內(nèi)內(nèi)當(dāng)發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)運(yùn)運(yùn)行行在在Q<0的部部分分時(shí)時(shí)，，發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)為為進(jìn)進(jìn)相相運(yùn)運(yùn)行行狀狀態(tài)態(tài)勵(lì)磁磁調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)裝裝置置原