同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)第一頁，共四十頁，2022年，8月28日總述勵磁系統(tǒng)的任務(wù)勵磁系統(tǒng)的類型勵磁系統(tǒng)的整流電路并聯(lián)機組間無功分配勵磁裝置的原理第二頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù)電壓控制無功分配提高穩(wěn)定強行勵磁強行減磁第三頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(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.第四頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù)電壓控制同步發(fā)電機的勵磁自動控制系統(tǒng)就是通過不斷地調(diào)節(jié)勵磁電流來維持機端電壓為給定水平的。第五頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù)控制無功功率的分配

設(shè)單機無窮大系統(tǒng)：GIG.UG=常數(shù).第六頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù)控制無功功率的分配由于發(fā)電機發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制，與勵磁電流的大小無關(guān)。第七頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù)提高并聯(lián)運行的穩(wěn)定性勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定的影響發(fā)電機的輸出功率為第八頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù)提高并聯(lián)運行的穩(wěn)定性abc同步發(fā)電機的功角特性最大可能傳輸?shù)墓β蕵O限為第九頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù)提高并聯(lián)運行的穩(wěn)定性它使發(fā)電機能在大于90度范圍的人工穩(wěn)定區(qū)運行，即可提高發(fā)電機輸送功率極限或提高系統(tǒng)的穩(wěn)定儲備。第十頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù)提高并聯(lián)運行的穩(wěn)定性勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響發(fā)電機的暫態(tài)穩(wěn)定等面積法則第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù)強行勵磁以改善電力系統(tǒng)運行條件1改善異步電動機的自啟動2為異步發(fā)電機運行創(chuàng)造條件3提高繼電保護工作的準確性第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù)水輪發(fā)電機強行減磁當(dāng)水輪發(fā)電機組發(fā)生故障突然跳閘時，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，因而會使轉(zhuǎn)速急劇上升。如果不采取措施迅速降低發(fā)電機的勵磁電流，，則發(fā)電機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，要求勵磁自動控制系統(tǒng)能實現(xiàn)強行減磁。第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日對勵磁系統(tǒng)的要求維持電壓水平和無功的合理分配控制能力和調(diào)節(jié)范圍快速反應(yīng)能力高度的可靠性快速性結(jié)構(gòu)簡單，易于維護足夠的阻尼能力第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)類型勵磁系統(tǒng)直流勵磁機交流勵磁機靜止勵磁第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁系統(tǒng)的整流電路整流電路三相橋式不可控三相橋式半控三相橋式全控第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機組間無功分配勵磁控制系統(tǒng)框圖同步發(fā)電機勵磁功率單元勵磁調(diào)節(jié)器手動自動勵磁調(diào)節(jié)器檢測發(fā)電機的電壓、電流或其它狀態(tài)量，然后按指定的調(diào)節(jié)準則對勵磁功率單元發(fā)出控制信號，實現(xiàn)控制功能。

勵磁系統(tǒng)其他信號第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖比例式勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器最基本的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機的端電壓。常用的勵磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器，它的主要輸入量是發(fā)電機端電壓，其輸出用來控制勵磁功率單元。電壓升高時輸出減小，電壓降低時輸出增大。第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調(diào)節(jié)器基本框圖第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調(diào)節(jié)器的簡化框圖勵磁調(diào)節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)內(nèi)的陡度，是調(diào)節(jié)器性能的主要指標之一，即測量K1綜合放大K2移相觸發(fā)K3可控整流K4UGUREFUdeUSMUAVRK——調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K與組成調(diào)節(jié)器的各單元增益的關(guān)系為勵磁調(diào)節(jié)器總的放大倍數(shù)等于各組成單元放大倍數(shù)的乘積0000UdeUAVRUAVRUdeUGUGUSMUSMUREFba第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性發(fā)電機調(diào)節(jié)特性第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性無功調(diào)節(jié)特性在公共母線上并聯(lián)運行的發(fā)電機組間無功功率的分配，主要取決于各臺發(fā)電機的無功調(diào)節(jié)特性。而無功調(diào)節(jié)特性是用調(diào)差系數(shù)來表征的:調(diào)差系數(shù)越小說明IQ對UG影響越小UGUG1UG20IQIQNΔUG第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性調(diào)差系數(shù)存在的意義:①能平穩(wěn)地改變無功負荷，不致發(fā)生無功功率的沖擊；②保證并聯(lián)運行的發(fā)電機組間無功功率的合理分配。UGIQδ=0δ<0δ>0UG0第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性發(fā)電機無功電流的轉(zhuǎn)移3-2-1IQ投入運行到合適點,無沖擊1-2-3退出運行,IQ減小到零,無沖擊UGIQUM123IQ2IQ1第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日并聯(lián)運行機組間的無功功率分配無差調(diào)節(jié)特性1無差+有差有困難無法穩(wěn)定不能并聯(lián)運行

2無差+無差

UGIQⅠ

δ=0Ⅱ’δ<0Ⅱ

δ>0UⅠUⅡUⅡ’IQ2UGIQⅠⅡUⅠUⅡ第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日并聯(lián)運行機組間的無功功率分配有差調(diào)節(jié)特性UGUGⅠUGⅡ0IQI’QⅠⅠⅡUG0UGNIQⅠIQⅡI’QⅡIQN第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日我國勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展及分類機械式機電型磁放大器電磁型電子模擬放大器電子型CPU存儲邏輯數(shù)字型20世紀初1950s’1960s’1980s’第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的優(yōu)點

方便地實現(xiàn)復(fù)雜的控制策略便于修改，靈活性強可以實現(xiàn)更加完備的限制和保護功能操作簡單、維護方便以及便于試驗和調(diào)試勵磁調(diào)節(jié)裝置原理第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)裝置原理圖為600MW發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)裝置原理圖為300MW三機勵磁系統(tǒng)勵磁調(diào)節(jié)器第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日人—機接口調(diào)節(jié)控制輸出勵磁調(diào)節(jié)裝置原理基本控制電壓調(diào)節(jié)無功分配輔助控制瞬時電流限制最大勵磁電流限制最小勵磁電流限制電壓頻率保護失磁監(jiān)控勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS等等數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器硬件+軟件信息采集單元主控制單元第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)裝置原理數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器原理框圖第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)裝置原理控制的數(shù)學(xué)模型PID模型:離散化為

第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)裝置原理控制的數(shù)學(xué)模型增量式PID調(diào)節(jié)

增量式PID調(diào)節(jié)的優(yōu)點是，因為數(shù)字調(diào)節(jié)器只輸出增量，所以計算誤差或精度對控制量影響較小，控制的作用不會發(fā)生大幅度變化。且增量算式只與最近幾次采樣值有關(guān)，容易獲得較好的控制效果。第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)裝置原理基本調(diào)節(jié)方式算法:輔助控制瞬時電流限制最大勵磁限制器最小勵磁限制器電壓／頻率（V/Hz）限制和保護發(fā)電機失磁監(jiān)控

第三十六頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)裝置原理最小勵磁限制功率園方程如下：第三十七頁，共四十頁，2022年，8月28日勵磁調(diào)節(jié)裝置原理功率園M為靜態(tài)穩(wěn)定功率極限考慮實際運行因素，最小勵磁限制應(yīng)在N’之內(nèi)