励磁基本原理.ppt

励磁系统原理;第1局部励磁系统的几种主要类型;励磁系统的组成与分类;直流励磁机励磁系统：70年代以前;交流励磁机励磁系统：80、90年代，直流励磁机制造容量有限，大型机组采用。俗称三机励磁。;无刷励磁系统：三机励磁的变形。用于励磁电流大〔6000A以上〕的超大型机组，比方核电；或有腐蚀性气体的环境，比方石油加工的自备电厂。;自并励励磁系统：自并励静止励磁系统取代直流励磁机和交流励磁机励磁系统是技术开展的必然。国内所有的新建水电站和大局部的火电厂都使用自并励励磁系统。;第2局部自并励励磁系统的根本构成;自并励励磁系统是当今主流励磁系统。已在大、中型发电机组中普遍采用。其主要技术特点：

接线简单、结构紧凑；

取消励磁机，发电机组长度缩短，减小轴系振动，节约本钱；

典型的快速励磁系统；

调节性能优越，通过附加PSS控制可以有效提高电力系统稳定性。;2.1自并励励磁系统的主要组成局部;2.2励磁变压器;2.3可控硅整流桥;晶闸管的伏安特性;晶闸管的导通与关断条件;三相全控桥电路结构;Ud=1.35U2cosa，a为整流桥触发控制角

I2＝0.816Id

Ud、Id－－直流输出侧电压、电流；

U2、I2－－交流输入侧线电压、相电流；;三相全控桥电路的典型波形;;可控硅流过电流，会在可控硅两端产生电压降〔一般1～2V〕，造成可控硅发热，温度升高。可控硅内部的最大承受结温〔PN结〕是125℃。

可控硅散热方法：可控硅压装散热器，并启动冷却风机进行风冷散热。;可控硅过流保护：每可控硅串联快速熔断器。

可控硅换相尖峰过电压保护：可控硅两端并联R、C吸收电路，或采用集中式阻容保护。

由于可控硅换相尖峰电压产生于励磁变的漏感，集中式阻容保护可以直接吸收，保护效果更好。;三相全控桥的集中式阻容保护电路：C1主要吸收;2.4灭磁系统;灭磁系统的构成原理图;发电机正常运行中，励磁电压比较小，控制单元不能触发可控硅开通，灭磁电阻回路中没有电流通过。

当灭磁开关分断后进行灭磁时，转子电感两端出现较大的反向电压，同时控制单元快速接通反向可控硅触发回路，把灭磁电阻接入、灭磁电阻回??开通，转子电流就可以快速转移到灭磁电阻回路，通过灭磁电阻把电流转换为热量释放。;

;灭磁过程中，移能成功的条件：

灭磁开关要有足够高的弧压，才能顺利实现移能。

UR、HPB型灭磁开关的弧压，都在4000V以上。;线性电阻，汽轮发电机励磁系统经常采用；灭磁时间较长。

氧化锌ZnO非线性电阻，国内生产，应用普遍；灭磁时间短，较为理想。

SiC非线性电阻，国外生产，经常采用英国MI公司的产品，超大型机组应用较多，比方：三峡、龙滩、拉西瓦等；灭磁时间适中。

水轮发电机要求快速灭磁，普遍采用非线性电阻灭磁方案。

单片ZnO阀片的工作能容量是15KJ，而单片SiC阀片的工作能容量为62.5KJ。在超大型水轮发电机组中，灭磁能量很大，比方10MJ，需要几百片非线性电阻阀片串、并联连接。并联均能或并联均流问题突出。SiC阀片容量大、其伏安特性更适合并联，所以，在超大型发电机的励磁系统中普遍使用。;逆变灭磁：正常停机时采用。不需要分断灭磁开关，控制可控硅整流桥处于逆变状态，使转子绕组中能量通过励磁变反送到发电机端电源侧及回路电阻中消耗，实现灭磁。在自并励励磁系统中，由于在逆变灭磁过程中，发电机端电压也在不断减小，吸收能量不断减小，所以，逆变灭磁的时间比较长。空载额定状态下，逆变灭磁时间一般到达10s。

灭磁系统灭磁：在发电机事故、过压或系统故障情况下停机时，励磁电流较大，希望能快速灭磁，消除故障、防止事故扩大化，采用分断灭磁开关的方法将能量转移到灭磁电阻中实现快速灭磁。灭磁系统灭磁的时间一般在5s以下。;2.5励磁调节器;励磁调节器构成;第3局部励磁调节器的主要功能;现有的励磁控制理论;自动方式，是励磁调节控制的主要运行方式，由两局部组成：自动电压调节器，即AVR；及PSS附加控制。

AVR为机端电压负反响闭环控制，用于自动维持机端电压恒定、稳定。为使励磁系统有良好的静、动态性能，AVR可采用两级超前－滞后校正环节。

PSS〔电力系统稳定器〕做为AVR的附加控制，用于增加电力系统的正阻尼，从而抑制电力系统有功低频振荡。它不降低励磁系统AVR调节的增益，不影响励磁控制系统的暂态性能。PSS已成为励磁调节器的标配环节，在国内外电力系统中都得到了广泛应用。;AVR的数学控制模型;PID控制;Kavr关系到发电机端电压的调节精度。在保证AVR闭环调节稳定的前提下，Kavr越大，机端电压的调节精度越高，越能维持机端电压的恒定。

超前－滞后环节的参数整定，保证AVR闭环控制稳定