1、第三章 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng),招專業(yè)人才上一覽電力英才網(wǎng),總 述,2,學(xué)習(xí)交流PPT,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),3,學(xué)習(xí)交流PPT,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,GEW,xd,G,4,學(xué)習(xí)交流PPT,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。,5,學(xué)習(xí)交流PPT,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)：,UG = 常數(shù),.,6,學(xué)習(xí)交流PPT,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)。,7,學(xué)習(xí)交流PPT,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁

2、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,8,學(xué)習(xí)交流PPT,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,a,b,c,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,9,學(xué)習(xí)交流PPT,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。,10,學(xué)習(xí)交流PPT,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)暫態(tài)穩(wěn)定的影響,發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定等面積法則,11,學(xué)習(xí)交流PPT,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),強(qiáng)行勵(lì)磁以改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件,12,學(xué)習(xí)交流PPT,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),

3、13,學(xué)習(xí)交流PPT,對(duì)勵(lì)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(hù),足夠的阻尼能力,14,學(xué)習(xí)交流PPT,同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)類型,勵(lì) 磁 系 統(tǒng),15,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁系統(tǒng)的整流電路,整 流 電 路,16,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機(jī)組間無功分配,勵(lì)磁控制系統(tǒng)框圖,同步發(fā)電機(jī),勵(lì)磁功率單元,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,手動(dòng),自動(dòng),勵(lì)磁調(diào)節(jié)器檢測(cè)發(fā)電機(jī)的電壓、電流或其它狀態(tài)量，然后按指 定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則對(duì)勵(lì)磁功率單元發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制功能。,勵(lì)磁系統(tǒng),其他信號(hào),17,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖,比例

4、式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器最基本的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓。常用的勵(lì)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(jī)端電壓，其輸出用來控制勵(lì)磁功率單元。電壓升高時(shí)輸出減小，電壓降低時(shí)輸出增大。,18,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器基本框圖,19,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的簡化框圖,勵(lì)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(biāo)之一，即,測(cè)量K1,綜合放大K2,移相觸發(fā)K3,可控整流K4,UG,UREF,Ude,USM,UAVR,K調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù),20,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性,調(diào)節(jié)器放

5、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(lì)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,0,0,0,0,Ude,UAVR,UAVR,Ude,UG,UG,USM,USM,UREF,b,a,21,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性,發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性,22,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性,勵(lì)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(yùn)行的發(fā)電 機(jī)組間無功功率的分配，主要 取決于各臺(tái)發(fā)電機(jī)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(duì)UG影 響越小,UG,UG1,UG2,0,IQ,IQN,UG,23,學(xué)習(xí)交流PPT,

6、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性,勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性,調(diào)差系數(shù)存在的意義: 能平穩(wěn)地改變無功負(fù)荷，不致發(fā)生無功功率的沖擊； 保證并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間無功功率的合理分配。,UG,IQ,= 0, 0, 0,UG0,24,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性,發(fā)電機(jī)無功電流的轉(zhuǎn)移,3-2-1 IQ投入運(yùn)行到合適點(diǎn), 無沖擊 1-2-3 退出運(yùn)行,IQ減小到零,無沖擊,UG,IQ,UM,1,2,3,IQ2,IQ1,25,學(xué)習(xí)交流PPT,并聯(lián)運(yùn)行機(jī)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(yùn)行,2 無差+無差,UG,IQ, = 0, 0, 0,U,U,U,IQ2,UG,IQ,U,

7、U,26,學(xué)習(xí)交流PPT,并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間的無功功率分配,有差調(diào)節(jié)特性,UG,UG,UG,0,IQ,IQ,UG0,UGN,IQ,IQ,IQ,IQN,27,學(xué)習(xí)交流PPT,我國勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展及分類,20世紀(jì)初,1950s,1960s,1980s,28,學(xué)習(xí)交流PPT,數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn) 方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略 便于修改，靈活性強(qiáng) 可以實(shí)現(xiàn)更加完備的限制和保護(hù)功能 操作簡單、維護(hù)方便以及便于試驗(yàn)和調(diào)試,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,29,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,圖為600MW發(fā)電機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng),30,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,圖為300MW三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,31,學(xué)習(xí)交流PPT

8、,勵(lì)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(shí)電流限制 最大勵(lì)磁電流限制 最小勵(lì)磁電流限制 電壓頻率保護(hù) 失磁監(jiān)控 勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 等等,32,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理框圖,33,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)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,34,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)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(diǎn)是，因?yàn)閿?shù)字調(diào)節(jié)器只輸出增量，所以計(jì)算誤差或精度對(duì)控制量影響較小，控制的作用不會(huì)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。,35,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)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(shí)電流限制 最大勵(lì)磁限制器 最小勵(lì)磁限制器 電壓頻率（V/Hz）限制和保護(hù) 發(fā)電機(jī)失磁監(jiān)控,36,學(xué)習(xí)交流PPT,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,最小勵(lì)磁限制,功率園方程如下：,37,學(xué)習(xí)