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励磁系统基本原理 许其品:xuqipin@ 南瑞集团公司电气控制分公司 一、励磁控制系统的主要任务 一、励磁控制系统的主要任务 ? 1、维持发电机或其他控制点的电压在给定水平 1）保证电力系统运行设备的安全。 2）保证发电机运行的经济性。 3）提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统 定的要求在许多方面是一致的。? ? 一、励磁控制系统的主要任务 ? 2、控制并联运行机组无功功率合理分配 ? 一、励磁控制系统的主要任务 3、提高电力系统的稳定性 1）励磁控制系统对静态稳定的影响 式中Eq一发电机内电势; Us一受端电网电压; XdΣ一发电机与电网间的总电抗。 一、励磁控制系统的主要任务 一、励磁控制系统的主要任务 ? 励磁系统的电压放大倍数Kou与励磁系统的时间常数Te以及转子功角δ间具有图中所示关系。 在同一转子功角下,随时间常数Te增加,为保证发电机稳定运行所允许的电压放大系数增加;在同一时间常数Te下,随转子功角δ的增加所允许的电压放大系数减少。 ? ? 一、励磁控制系统的主要任务 2）励磁控制系统对暂态稳定的影响 XΣ=Xd+XT+Xe/2 ? 一、励磁控制系统的主要任务 一、励磁控制系统的主要任务 一、励磁控制系统的主要任务 ? 提高暂态稳定性的方法：减小加速面积或增大减速面积。 即加快故障切除时间,或在提高励磁系统励磁电压响应比的同时,提高强行励磁电压倍数。 正常时,发电机的工作点在功率特性曲线1的a处；当发生短路事故时,相应功率特性曲线为曲线3。若此时提供强行励磁以迅速提高发电机内电势Eq,使功率特性曲线由bc段增加到bc‘段,由此在故障切除前减少了加速面积 (由abcd减少到abc’d)。在δ=δc故障切除后亦能增加减速面积(由曲线2的dehg增加到de’h’g)。 如面积de‘h’g等于面积def’f,则可使转子功角最大值由δm’降到δm,明显地提高了暂态稳定性。励磁顶值电压越高,电压响应比越快,励磁调节对改善暂态稳定的效果越明显。 ? 一、励磁控制系统的主要任务 3）励磁控制系统对动态稳定的影响 励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系统机电振荡阻尼变弱(甚至变负)的最重要的原因之一。 解决电压调节精度和动态稳定性之间矛盾的有效措施，是在励磁控制系统中增加其它控制信号。这种控制信号可以提供正的阻尼作用，使整个励磁控制系统提供的阻尼是正的，而使提高动态稳定极限的水平。 ? 一、励磁控制系统的主要任务 4、保护发电机及其相关设备 ? 二、励磁控制系统分类与配置 1、交流励磁机系统 ? 1）它励交流励磁机系统（三机它励励磁系统） ? 2）自励交流励磁机系统 交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电流；自动励磁调节器控制可控硅，调整其输出电流。称为两机它励励磁系统。 励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励磁机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整流后接至发电机转子，亦称为两机一变励磁系统。 ? 三、励磁控制系统的调节和控制 ? 1、PID调节及其算法 按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID调节器, 是连续系统控制中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。 比例调节可以减小控制系统惯性时间常数，但相对稳定性降低，而且不能消除稳态误差； 积分调节可以消除稳态误差； 微分调节可以提高控制系统的稳定性，相应可以增加比例调节放大倍数。 ? 三、励磁控制系统的调节和控制 三、励磁控制系统的调节和控制 ? 1.1 并联PID调节：(理想PID调节) 输入输出之间微分方程为： Kp -一-比例系数用于提高控制系统的响应速度,以减少静态偏差; Ti 一一积分时间常数用于消除静态误差; Td 一一微分时间常数用于改善系统的动态性能。 连续系统传递函数为： ? 三、励磁控制系统的调节和控制 ? 对于计算机控制,必须将上式离散化,用差分方程代替微分方程。采用梯形积分来逼近积分,采用后向差分来逼近微分,可得PID数字控制算法: 离散系统全量式差分方程为： 离散