1、第四章 勵磁自動控制系統(tǒng)的動態(tài)特性,第一節(jié) 概述,自動勵磁控制系統(tǒng),控制對象：發(fā)電機 控制器： 勵磁調(diào)節(jié)器 執(zhí)行環(huán)節(jié)：勵磁機,反饋控制系統(tǒng),上一章：勵磁自動控制系統(tǒng)的工作原理與靜態(tài)持性。 在本章：勵磁自動控制系統(tǒng)的動態(tài)特性對于一個反饋控制系統(tǒng)，應(yīng)了解其動態(tài)性能。即在任何原因引起被控制量變動后，勵磁系統(tǒng)是否穩(wěn)定、調(diào)節(jié)過程中的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間及振蕩次數(shù)等是否滿足要求。其中穩(wěn)定性是首要問題。,上升時間 超調(diào)量 調(diào)整時間,勵磁系統(tǒng)幾個動態(tài)指標(biāo),第二節(jié) 勵磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù),典型的勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,勵磁機勵磁磁鏈 勵磁機勵磁電阻 勵磁機勵磁電流,一、勵磁機的傳遞函數(shù),（一）他勵直流勵磁機的傳遞函數(shù)

2、,磁鏈與磁通的關(guān)系,對應(yīng)不同的運行點，采用飽和系數(shù)SE來表達iEE與uEE之間的非線性關(guān)系。,勵磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù),拉氏變換之 令,一階慣性環(huán)節(jié),(二)交流勵磁機,勵磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù),可推導(dǎo)出,交流勵磁機 AC-I 模型,二、勵磁調(diào)節(jié)器各單元傳遞函數(shù),勵磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù),1. 測量比較單元：,2. 綜合放大單元，一階慣性環(huán)節(jié)：,限幅環(huán)節(jié),3. 功率放大單元：,為純滯后環(huán)節(jié),三、同步發(fā)電機傳遞函數(shù) 四、勵磁-系統(tǒng)總傳遞函數(shù),勵磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù),一階慣性：,第三節(jié) 勵磁自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,A 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),一、 典型勵磁控制系統(tǒng)的穩(wěn)定計算,根軌跡的起點與終點 漸近線與實軸交點

3、的坐標(biāo) 漸近線與實軸正方向的夾角 根軌跡分離點的坐標(biāo) 根軌跡與虛軸的交點位置及放大倍數(shù),B 繪制根軌跡的參數(shù),C 勵磁系統(tǒng)的根軌跡圖,二、 勵磁控制系統(tǒng)空載穩(wěn)定性的改善,三 勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器電路,閉環(huán)系統(tǒng)特征方程,開環(huán)傳遞函數(shù),勵磁自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定性計算 求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，求開環(huán)極點 計算以下量，以確定根軌跡的形狀 （1）根軌跡漸進線與實軸的交點及傾角 （2）根軌跡在實軸上的分離點 （3）在 軸交叉點的放大系數(shù) 根據(jù)勞斯判據(jù)，確定根軌跡與虛軸的交點 畫出根軌跡圖,勵磁控制系統(tǒng)空載穩(wěn)定性的改善,要想改善該勵磁自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須改變發(fā)電機極點與勵磁機極點間根軌跡的射出角

4、，也就是要改變根軌跡的漸近線，使之只處于虛軸的左半平面。為此必須增加開環(huán)傳遞函數(shù)的零點，使?jié)u近線平行于虛軸并處于左半平面。 因此在發(fā)電機轉(zhuǎn)自電壓處增加一條電壓速率負(fù)反饋回路。 引入電壓速率反饋后，由于新增加了一對零點，把勵磁系統(tǒng)的根軌跡引向左半平面，從而使控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性大為改善。該回路即勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器,勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器,勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器原理圖,A1輸出勵磁機磁場電流速率信號到電壓測量比較單元的輸入端。當(dāng)磁場電流躍增時，勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器輸出正微分信號，使電壓測量比較單元瞬時輸出負(fù)信號去減弱勵磁機磁場電流。反之，則增強勵磁機磁場電流，而在穩(wěn)態(tài)運行時勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器無輸出。從而構(gòu)成了軟反饋，改善了系統(tǒng)阻尼特性。,第四節(jié) 勵磁自動控制系統(tǒng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響,經(jīng)典的傳遞函數(shù)法 現(xiàn)代的狀態(tài)變量法,PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器,在遠距離輸電系統(tǒng)中，勵磁控制系統(tǒng)會減弱系統(tǒng)的阻尼能力，引起低頻振蕩。其原因可以歸結(jié)為兩條：,勵磁調(diào)節(jié)器按電壓偏差比例調(diào)節(jié)；,勵磁控制系統(tǒng)具有慣性。,當(dāng)輸電線負(fù)荷較重、轉(zhuǎn)子相位角發(fā)生振蕩時，由于勵磁調(diào)節(jié)器是采用按電壓偏差比例調(diào)節(jié)方式，所以提供的附加勵磁電流的相位具有使振蕩角度加大的趨勢。但是，勵磁調(diào)節(jié)器維持電壓是發(fā)電機運行中對其最基本的要求，又不能取消其維持電壓的功能