同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)1

1、總 述,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),,,,,,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),電壓控制,,,等值電路,相量圖,GEW,,,,,,,,,,,,,xd,,,,,,,,,φ,,,δG,,,φ,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),電壓控制,,,同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)就是通過(guò)不斷地調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)維持機(jī)端電壓為給定水平的。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),控制無(wú)功功率的分配 設(shè)單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)：,,,UG = 常數(shù),.,,,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),控制無(wú)功功率的分配

2、 由于發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制，與勵(lì)磁 電流的大小無(wú)關(guān)。,,,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),提高并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性,勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,發(fā)電機(jī)的輸出功率為,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),提高并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性,a,b,,c,同步發(fā)電機(jī)的功角特性,最大可能傳輸?shù)墓β蕵O限為,,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),提高并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性,它使發(fā)電機(jī)能在大于90度范圍的人工穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行，即可提高發(fā)電機(jī)輸送功率極限或提高系統(tǒng)的穩(wěn)定儲(chǔ)備。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系

3、統(tǒng)的任務(wù),提高并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性,勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響,發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定等面積法則,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),強(qiáng)行勵(lì)磁以改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù),對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的要求,,維持電壓水平和無(wú)功的合理分配,控制能力和調(diào)節(jié)范圍,快速反應(yīng)能力,高度的可靠性快速性,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù),足夠的阻尼能力,同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)類(lèi)型,,勵(lì) 磁 系 統(tǒng),,,,勵(lì)磁系統(tǒng)的整流電路,,整 流 電 路,,,,勵(lì)磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機(jī)組間無(wú)

4、功分配,勵(lì)磁控制系統(tǒng)框圖,,,,同步發(fā)電機(jī),勵(lì)磁功率單元,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,,,,,,,,,,,,,,,,手動(dòng),自動(dòng),,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器檢測(cè)發(fā)電機(jī)的電壓、電流或其它狀態(tài)量，然后按指定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則對(duì)勵(lì)磁功率單元發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制功能。,勵(lì)磁系統(tǒng),其他信號(hào),勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖,比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器最基本的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓。常用的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器，它的主要輸入量是發(fā)電機(jī)端電壓，其輸出用來(lái)控制勵(lì)磁功率單元。電壓升高時(shí)輸出

5、減小，電壓降低時(shí)輸出增大。,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器基本框圖,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的簡(jiǎn)化框圖,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)內(nèi)的陡度，是調(diào)節(jié)器性能的主要指標(biāo)之一，即,測(cè)量K1,綜合放大K2,移相觸發(fā)K3,可控整流K4,,,,,,,UG,UREF,Ude,USM,UAVR,K——調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù),勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性,調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K與組成調(diào)節(jié)器的各單元增益的關(guān)系為,勵(lì)磁調(diào)節(jié)

6、器總的放大倍數(shù)等于各組成單元放大倍數(shù)的乘積,,,,,,,,,,,,,,,,,,0,0,0,0,Ude,UAVR,UAVR,Ude,UG,UG,USM,USM,UREF,b,a,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性,,發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性,,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性,勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性,,無(wú)功調(diào)節(jié)特性,在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率的分配，主要取決于各臺(tái)發(fā)電機(jī)的無(wú)功調(diào)節(jié)特性。而無(wú)功調(diào)節(jié)特性是用調(diào)差系數(shù)來(lái)表征的:,調(diào)

7、差系數(shù)越小說(shuō)明IQ對(duì)UG影響越小,,,,,,UG,UG1,UG2,0,IQ,IQN,ΔUG,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性,勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性,,調(diào)差系數(shù)存在的意義:①能平穩(wěn)地改變無(wú)功負(fù)荷，不致發(fā)生無(wú)功功率的沖擊；②保證并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率的合理分配。,,,UG,IQ,,,,δ= 0,δ< 0,δ> 0,UG0,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性,發(fā)電機(jī)無(wú)功電流的轉(zhuǎn)移,,3-2-1IQ投入運(yùn)行到合適點(diǎn), 無(wú)沖擊1-2-3退出

8、運(yùn)行,IQ減小到零,無(wú)沖擊,,,UG,IQ,,UM,,,,1,2,3,,,IQ2,IQ1,,,并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間的無(wú)功功率分配,無(wú)差調(diào)節(jié)特性 1 無(wú)差+有差,有困難,無(wú)法穩(wěn)定,不能并聯(lián)運(yùn)行,2 無(wú)差+無(wú)差,,,UG,IQ,,,,Ⅰ δ= 0,Ⅱ’δ< 0,Ⅱ δ> 0,UⅠ,UⅡ,UⅡ’,,IQ2,,,UG,IQ,,Ⅰ,Ⅱ,UⅠ,UⅡ,,并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間的無(wú)功功率分配,有差調(diào)節(jié)特性,,,,,,,,,UG,UGⅠ,U

9、GⅡ,0,IQ,I’QⅠ,,Ⅰ,Ⅱ,UG0,,UGN,,,,,,IQⅠ,IQⅡ,I’QⅡ,IQN,我國(guó)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展及分類(lèi),20世紀(jì)初,1950s’,1960s’,1980s’,數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn) 方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略 便于修改，靈活性強(qiáng) 可以實(shí)現(xiàn)更加完備的限制和保護(hù)功能 操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便以及便于試驗(yàn)和調(diào)試,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,圖為600MW發(fā)

10、電機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng),勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,圖為300MW三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,,,基 本控 制電壓調(diào)節(jié)無(wú)功分配,,輔 助控 制瞬時(shí)電流限制最大勵(lì)磁電流限制最小勵(lì)磁電流限制電壓頻率保護(hù)失磁監(jiān)控勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS等等,,,,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理框圖,,,,,,,,,,,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,控制的數(shù)學(xué)模型 PID模型:,,離散化為,,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,控制的數(shù)學(xué)模型

11、 增量式PID調(diào)節(jié) 增量式PID調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是，因?yàn)閿?shù)字調(diào)節(jié)器只輸出增量，所以計(jì)算誤差或精度對(duì)控制量影響較小，控制的作用不會(huì)發(fā)生大幅度變化。且增量算式只與最近幾次采樣值有關(guān)，容易獲得較好的控制效果。,,勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理,基本調(diào)節(jié)方式 算法:輔助控制 瞬時(shí)電流限制 最大勵(lì)磁限制器 最小勵(lì)磁限制器 電壓／頻率（V/Hz）限制和保護(hù)