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1、2023/5/6,同步发电机励磁自动(zdng)控制系统,第一页，共39页。,总 述,第二页，共39页。,发电机励磁(l c)系统的任务,第三页，共39页。,发电机励磁(l c)系统的任务,电压(diny)控制,等值电路(dinl),相量图,GEW,xd,G,第四页，共39页。,发电机励磁(l c)系统的任务,电压(diny)控制,同步发电机的励磁自动控制系统就是(jish)通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平的。,第五页，共39页。,发电机励磁(l c)系统的任务,控制无功功率(w n n l)的分配 设单机无穷大系统：,UG=常数(chngsh),.,第六页，共39页。,发电机励
2、磁系统(xtng)的任务,控制无功功率的分配 由于发电机发出的有功功率只受调速器控制，与励磁(l c)电流的大小无关。,第七页，共39页。,发电机励磁(l c)系统的任务,提高(t go)并联运行的稳定性,励磁(l c)对静态稳定的影响,发电机的输出功率为,第八页，共39页。,发电机励磁系统(xtng)的任务,提高(t go)并联运行的稳定性,a,b,c,同步(tngb)发电机的功角特性,最大可能传输的功率极限为,第九页，共39页。,发电机励磁系统(xtng)的任务,提高并联(bnglin)运行的稳定性,它使发电机能在大于90度范围(fnwi)的人工稳定区运行，即可提高发电机输送功率极限或提高
3、系统的稳定储备。,第十页，共39页。,发电机励磁(l c)系统的任务,提高(t go)并联运行的稳定性,励磁对暂态稳定(wndng)的影响,发电机的暂态稳定等面积法则,第十一页，共39页。,发电机励磁系统(xtng)的任务,强行励磁以改善(gishn)电力系统运行条件,第十二页，共39页。,发电机励磁(l c)系统的任务,第十三页，共39页。,对励磁系统(xtng)的要求,维持(wich)电压水平和无功的合理分配,控制能力和调节(tioji)范围,快速反应能力,高度的可靠性快速性,结构简单，易于维护,足够的阻尼能力,第十四页，共39页。,同步发电机励磁(l c)系统类型,励 磁 系 统,第十五
4、页，共39页。,励磁系统的整流(zhngli)电路,整 流 电 路,第十六页，共39页。,励磁控制系统调节特性和并联机组(jz)间无功分配,励磁(l c)控制系统框图,同步(tngb)发电机,励磁功率单元,励磁调节器,手动,自动,励磁调节器检测发电机的电压、电流或其它状态量，然后按指定的调节准则对励磁功率单元发出控制信号，实现控制功能。,励磁系统,其他信号,第十七页，共39页。,励磁调节器的基本(jbn)特性与框图,比例式励磁(l c)调节器,励磁调节器最基本的功能是调节发电机的端电压。常用的励磁调节器是比例式调节器，它的主要输入量是发电机端电压，其输出用来控制(kngzh)励磁功率单元。电压
5、升高时输出减小，电压降低时输出增大。,第十八页，共39页。,励磁(l c)调节器的基本特性与框图,励磁(l c)调节器基本框图,第十九页，共39页。,励磁调节器的基本(jbn)特性与框图,励磁调节器的简化(jinhu)框图,励磁调节器的特性曲线在工作(gngzu)区内的陡度，是调节器性能的主要指标之一，即,测量K1,综合放大K2,移相触发K3,可控整流K4,UG,UREF,Ude,USM,UAVR,K调节器的放大倍数,第二十页，共39页。,励磁调节器的基本(jbn)特性与框图,励磁调节器的静态工作(gngzu)特性,调节器放大系数K与组成(z chn)调节器的各单元增益的关系为,励磁调节器总的
6、放大倍数等于各组成单元放大倍数的乘积,0,0,0,0,Ude,UAVR,UAVR,Ude,UG,UG,USM,USM,UREF,b,a,第二十一页，共39页。,励磁调节器的基本(jbn)特性,发电机励磁控制系统静态(jngti)特性,发电机调节(tioji)特性,第二十二页，共39页。,励磁调节器的基本(jbn)特性,励磁控制系统静态(jngti)特性,无功调节(tioji)特性,在公共母线上并联运行的发电机组间无功功率的分配，主要取决于各台发电机的无功调节特性。而无功调节特性是用调差系数来表征的:,调差系数越小说明IQ对UG影响越小,UG,UG1,UG2,0,IQ,IQN,UG,第二十三页，
7、共39页。,励磁(l c)调节器的基本特性,励磁控制系统(kn zh x tn)静态特性,调差系数存在的意义:能平稳地改变无功负荷，不致发生无功功率的冲击；保证(bozhng)并联运行的发电机组间无功功率的合理分配。,UG,IQ,=0,0,0,UG0,第二十四页，共39页。,励磁(l c)调节器的基本特性,发电机无功电流(dinli)的转移,3-2-1IQ投入运行(ynxng)到合适点,无冲击1-2-3退出运行(ynxng),IQ减小到零,无冲击,UG,IQ,UM,1,2,3,IQ2,IQ1,第二十五页，共39页。,并联运行机组(jz)间的无功功率分配,无差调节(tioji)特性 1 无差+有
8、差,有困难(kn nn),无法稳定,不能并联运行,2 无差+无差,UG,IQ,=0,0,0,U,U,U,IQ2,UG,IQ,U,U,第二十六页，共39页。,并联运行(ynxng)机组间的无功功率分配,有差调节(tioji)特性,UG,UG,UG,0,IQ,IQ,UG0,UGN,IQ,IQ,IQ,IQN,第二十七页，共39页。,我国励磁(l c)调节器的发展及分类,20世纪(shj)初,1950s,1960s,1980s,第二十八页，共39页。,数字式励磁调节器的优点 方便地实现复杂的控制策略 便于修改，灵活性强 可以实现更加完备的限制和保护功能 操作简单、维护方便以及(yj)便于试验和调试,励
9、磁调节装置(zhungzh)原理,第二十九页，共39页。,励磁(l c)调节装置原理,图为600MW发电机自并励励磁(l c)系统,第三十页，共39页。,励磁调节装置(zhungzh)原理,图为300MW三机励磁(l c)系统励磁(l c)调节器,第三十一页，共39页。,励磁调节(tioji)装置原理,基 本控 制电压调节(tioji)无功分配,辅 助控 制瞬时电流限制最大励磁电流限制最小励磁电流限制电压频率(pnl)保护失磁监控励磁系统稳定器PSS等等,第三十二页，共39页。,励磁(l c)调节装置原理,数字式励磁(l c)调节器原理框图,第三十三页，共39页。,励磁调节(tioji)装置原
10、理,控制(kngzh)的数学模型 PID模型:,离散(lsn)化为,第三十四页，共39页。,励磁调节(tioji)装置原理,控制的数学模型 增量式PID调节 增量式PID调节的优点是，因为数字调节器只输出增量，所以计算误差或精度对控制量影响较小，控制的作用不会发生大幅度变化。且增量算式(sunsh)只与最近几次采样值有关，容易获得较好的控制效果。,第三十五页，共39页。,励磁(l c)调节装置原理,基本调节方式 算法:辅助控制 瞬时电流限制 最大励磁(l c)限制器 最小励磁(l c)限制器 电压频率（V/Hz）限制和保护 发电机失磁监控,第三十六页，共39页。,励磁(l c)调节装置原理,最小励磁(l c)限制,功率园方程(fngchng)如下：,第三十七页，共39页。,励磁(l c)调节装置原理,功率(gngl)园,M 为静态稳定(wndng)功率极限,考虑实际运行因素，最小励磁限制应在N 之内,当发电机运行在Q 0 的部分时，发电机为进相运行状态,第三十八页，共39页。,励磁(l c)调节装置原理,励磁(l c)调节器的运行,第三十九页，共39页。,
