水輪發(fā)電機(jī)起勵(lì)仿真研究

1、1水輪發(fā)電輪發(fā)電機(jī)起勵(lì)仿真研究機(jī)起勵(lì)仿真研究陳賢明王偉呂宏水劉國華王彤國電自動(dòng)化研究院南京323信箱210003Email:ecti@nari摘要摘要：本文對水輪發(fā)電機(jī)的起勵(lì)進(jìn)行了仿真研究，考慮了起勵(lì)過程中發(fā)電機(jī)空載特性飽和、轉(zhuǎn)子上阻尼繞組的影響。因?yàn)榇嬖谥喾N發(fā)電機(jī)勵(lì)磁主回路方式，這里研究了三種起勵(lì)方式，即恒定直流電壓下、它勵(lì)和自并勵(lì)晶閘管控制下的起勵(lì)，得出了影響起勵(lì)時(shí)間快慢的因數(shù)，在后兩種情況下存在著閉環(huán)調(diào)節(jié)的作用，起勵(lì)較快，然而這

2、里起勵(lì)速度也與調(diào)節(jié)器參數(shù)，比如PID的參數(shù)有關(guān)，此外轉(zhuǎn)子阻尼繞組對起勵(lì)速度也有影響。文章最后根據(jù)三峽水電廠700Mw發(fā)電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行了上述三種起勵(lì)方式的MatlabSimulink仿真，得出了有用的結(jié)果。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)，起勵(lì)，阻尼繞組，仿真ASimulationStudyofVoltageBuildupfHydraulicGeneratAbstract：Thepaperdescribesstudyresultsofvolta

3、gebuildupfhydraulicgeneratwiththreeconvensionalexcitationmethods.InconsideringtheeffectofdampingwindingParkequationsindqaxisareused.Speciallynoloadacteristic(NLC)ofgeneratisrepresentedbyanalysisexpressionsotheeffectofsat

4、urationofNLConvoltagebuildupisincluded.DefferentialequationgroupissuccesfullysolvedwithintegratsinSimulinksimulation.Finallyasimulationexampleofvoltagebuildupofa700MwsynchronousgeneratofThreeGgepowerplantisgiven.Keyds：Hy

5、draulicgeneratVoltagebuildupSaturationDampingwindingsimulation0.前言前言水輪發(fā)電機(jī)起勵(lì)是件最普通不過的事了，每次開機(jī)多有起勵(lì)升壓的問題，一般情況下，希望起勵(lì)盡可能快一些，起勵(lì)時(shí)電壓超調(diào)量盡可能小一些，當(dāng)然勵(lì)磁的國家標(biāo)準(zhǔn)對超調(diào)量己作出規(guī)定，大於規(guī)定值的勵(lì)磁系統(tǒng)，必須要重新調(diào)整，直至合格。一般情況下，水電廠對起勵(lì)快慢并沒有嚴(yán)格要求，但是對于起緊急備用的抽水蓄能電站的水輪發(fā)電機(jī)來

6、講，為了挽救故障的電網(wǎng)，希望備用機(jī)組盡快投入，減少機(jī)組起勵(lì)時(shí)間也是很必要的，一般講起勵(lì)時(shí)發(fā)電機(jī)空載，其數(shù)學(xué)模型比較簡單，可看作是時(shí)間常數(shù)為Tdo’的一階慣性環(huán)節(jié)。但通常沒考慮發(fā)電機(jī)空載特性的非線性飽和因素，考慮了飽和Tdo’己不再是常數(shù)了，再加上實(shí)際上轉(zhuǎn)子還存在著阻尼繞組，在起勵(lì)過程中d軸阻尼繞組也會(huì)有感應(yīng)作用，對起勵(lì)過程也有影響，嚴(yán)格講，這時(shí)的發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型至少為2階，對用直流勵(lì)磁機(jī)恒定電壓供電的發(fā)電機(jī)講，起勵(lì)時(shí)勵(lì)磁電壓恒定，其起勵(lì)過

7、程比較直觀。對用交流勵(lì)磁機(jī)通過晶閘管的勵(lì)磁，及靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，起勵(lì)過程還要受到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制，情況就更復(fù)雜一些，由于這時(shí)有著強(qiáng)勵(lì)作用存在，可以予期其起勵(lì)速度會(huì)加快，但也存在著電壓超調(diào)的危險(xiǎn)。本文利用Simulink仿真工具來研究影響起勵(lì)的機(jī)理，從而能更深入了解其本質(zhì)。1.水輪發(fā)電機(jī)起勵(lì)方程水輪發(fā)電機(jī)起勵(lì)方程水輪發(fā)電機(jī)起勵(lì)方程可以由同步發(fā)電機(jī)在dq軸的park微分方程組出發(fā)，電壓方程：定子：(1)dqddrippU??????(

8、2)qdqqrippU??????磁場：(3)ffffpriU???阻尼繞組：(4)dddpir1110???(5)qqqpir1110???磁鏈方程：:定子：(6)dadfaddddiLiLiL1?????(7)qaqqqqiLiL1????磁場：(8)dadffdadfiLiLiL1?????阻尼繞組：(9)ddfaddaddiLiLiL1111?????(10)qqqaqqiLiL1111????3當(dāng)ifIb=0.823則Lad=

9、λUo亦即fiLad=λM(N)=1.95λ(0.95)(17)fifi系數(shù)λ是用來求Lad’的實(shí)際值，亨利2.求解微分方程組的仿真求解微分方程組的仿真這里利用MatlabSimulink工具庫中的多種零件，組成微分方程組來求解，圖2代表了作者們建議用的積分算子[1S]解微分方程(11)至(14)的Simulink結(jié)構(gòu)圖。注意式(16)，(17)是由圖2中Inductance1模塊內(nèi)部的子模塊Saturation(圖4)實(shí)現(xiàn)的。后者以水

10、輪發(fā)電機(jī)常規(guī)空載特性的替代特性Uo’=f(if)設(shè)置的圖2水輪發(fā)電機(jī)滅磁方程Simulink結(jié)構(gòu)圖圖3電感Inductance1模塊圖4飽和Saturation子模塊圖5為對直流勵(lì)磁機(jī)恒壓起勵(lì)的仿真總結(jié)構(gòu)圖，圖2就是它的模塊SGmdl展開。Step用于加入恒勵(lì)磁電壓和啟動(dòng)仿真。Uo是定子端電壓。圖6是發(fā)電機(jī)它勵(lì)系統(tǒng)起勵(lì)仿真結(jié)構(gòu)圖，這里PID調(diào)節(jié)器輸入為定子端電壓Uo的標(biāo)幺值，參考值Ref圖5恒壓起勵(lì)仿真總結(jié)構(gòu)圖給1，其輸出為晶閘管觸發(fā)用