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1、1本 科 生 实 验 报 告实 验 课 程 电 力 系 统 控 制 技 术 学 院 名 称 核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 专 业 名 称 电 气 工 程 及 其 自 动 化 学 生 姓 名 饶 宏 学 生 学 号 201206050303 指 导 教 师 罗 耀 耀 实 验 地 点 6c903 实 验 成 绩 二 一五 年四 月 二 一五 年 六 月2实验一、典 型 方 式 下 的 同 步 发 电 机 起 励 实 验一、实验目的 了 解 同 步 发 电 机 的 几 种 起 励 方 式 ， 并 比 较 它 们 之 间 的 不 同 之 处 。 分 析 不 同 起 励 方 式 下 同
2、步 发 电 机 起 励 建 压 的 条 件 。 二、原理说明同 步 发 电 机 的 起 励 方 式 有 三 种 ： 恒 发 电 机 电 压 Ug 方 式 起 励 、 恒 励 磁 电 流 Ie 方式起励和恒给 定电压U R 方式起励。其中，除了恒U R 方式起励只能在他励方式下有效外，其余两种方式起励 都可以分别在他励和自并励两种励磁方式下进行。恒U g 方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起励”和“跟踪系统电压起励”两种起 励方式。 设定电压起励， 是指电压设定值由运行人员手动设定， 起励后的发电机电压稳定在手动 设定的给定电压水平上； 跟踪系统电压起励， 是指电压设定值自动跟踪系统电压，
3、 人工不能干预， 起励后的发电机电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有效跟踪范围为8 5% 115%额 定 电 压“跟踪系 统电压起励”方式是发电机正常发电运行默认的起励方式，可以为准同期并列操作创造电压条件，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。恒I e 方 式 起 励 ， 也 是 一 种 用 于 试 验 的 起 励 方 式 ， 其 设 定 值 由 程 序 自 动 设 定 ， 人 工 不 能干 预 ， 起励后的发电机电压一般为2 0%额 定 电 压 左 右 。恒U R(控 制 电 压 )方 式 只 适 用 于 他 励 励 磁 方 式 ， 可 以 做 到 从 零 电 压 或 残
4、压 开 始 人 工 调 节逐 渐 增加励磁而升压，完成起励建压任务。三、实验内容与步骤 选定实验 台上的 “励磁方式” 为 “微机控制” “励磁电源” 为 “他励” ， 微机励磁装置 菜 单里的“励磁调节方式 ”为“恒U g”和 “恒 Ug 预定值”为4 00V。 “ 发 电 机 组 起 励 建 压 ” 观 测 控 制 柜 上 的 “发 电 机 励 磁 电 压 ”表 和 “发 电 机 励 磁 电 流 ”表 的 指 针 摆 动 。 选定“微 机控制” “自励” “恒U g”和“恒U g 预定值”为40 0V。 选定“微 机控制” “他励” “恒I e”和“恒I e 预定值”为1 400mA。 选
5、定“微 机控制” “自励” “恒I e” 和“恒I e 预定值”为14 00mA。 选定“微 机控制 “他励 “恒U R” 和“ 恒U R 预定值”为50 00mV。 实验二 伏赫限制实验一、实验目的1了解伏赫限制的意义。2熟悉伏赫限制的工作原理。二、原理说明V/Hz（伏/赫）限制就是限制发电机的端电压与频率的比值，其目的是防止发电机在空3载、甩负荷和机组启动期间，由于电压升高或频率降低使发电机励磁电流增大，导致发电机铁芯饱和而引起发电机转子过热。已知公式： U=4.44KN1fBS式中：U发电机的相电势；N每相绕组的串联匝数；KN1绕组系数；B发电机的磁感应强度；S发电机铁芯截面积对于给定的
6、发电机，N 和 S 是常数，令 K=4.44NKN1S ，则 U/f =BK根据整定的最大允许伏赫比 Bmax 和当前频率 f，计算出当前允许的最高电压 Umax=Bmaxf,将其与当前发电机端电压 Ug 比较，取两者中间的最小值作为 Uref 进行调节 Uref=min Uref ,Umax调节的结果必然是发电机端电压 Ug=Uref，即满足 U/fBmax,达到伏赫限制的目的。考虑到机组并网运行时，比值 U/f 一般不会越限，故伏赫限制器解列运行时投入，并网后退出。三、实验内容与步骤以下内容均由 THLWL-3 微机励磁装置完成，励磁采用“他励” 。 合上控制柜上的所有电源开关；然后合上实
7、验台上的所有电源开关。合闸顺序：先总开关，后三相开关，再单相开关。 选定 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台面板上的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机控制”位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置。 发电机组起励建压，使原动机转速为 1500rmp，发电机电压为 420V。 设置 THLWL-3 微机励磁装置的“伏赫限制系数”为“8595” 。 按下 THLWL-3 微机调速装置上的“” 键或“”键，调节发电机组频率下降至 45 Hz，每间隔 1Hz 记录发电机电压，直到伏赫限制灯亮（伏赫限制动作） ，记录此时的发电机电压和频率。记录相关数据在表 3-2-5-1 中。表
8、 3-2-5-1 发电机频率 f（Hz） 50 49 48 47 机端电压 Ug（V） 419.6 416.6 416.3 415.7 发电机组停机。实验三、励磁调节器控制方式及其相互切换实验一、实验目的 了 解 微 机 励 磁 调 节 器 的 几 种 控 制 方 式 及 其 各 自 特 点 。 通 过 实 验 理 解 励 磁 调 节 器 无 扰 动 切 换 的 重 要 性 。二、原理说明励 磁 调 节 器 具 有 四 种 控 制 方 式 ： 恒 发 电 机 电 压 Ug， 恒 励 磁 电 流 Ie， 恒 给 定 电 压 UR 和恒无功 Q。 其 中 ， 恒 UR 为 开 环 控 制 ， 而
9、恒 Ug， 恒 Ie 和恒Q 三种控制方式均采用P ID 控制 ， 系 统 由 PID 控 制 器 和 被 控 对 象 组 成 ， PID 算法可表示为： e(t) r(t) - c(t) 2-3-1u(t) KP e(t) 1/ TI e(tdt TD de(t) / dt 2-3-24其 中 ： u(t)调 节 计 算 的 输 出 ；KP比 例 增 益 ； TI积 分 常 数 ； TD微 分 常 数 。因上述算法用于连续模拟控制， 而此处采用采样控制， 故对上述两个方程离散化， 当采样周 期T 很 小 时 ， 用 一 阶 差 分 代 替 一 阶 微 分 ， 用 累 加 代 替 积 分 ，
10、则 第 n次 采 样 的 调 节 量为 ：u(n) KPe(n) T / TI e(i)+TD / Te(n) - e(n -1)u0 2-3-3式 中 ： u0偏 差 为 0 时 的 初 值 。 则第n-1 次 采 样 的 调 节 量 为 ：2-3-4两式2-3-3 和2-3-4 式 相 减 ， 得 增 量 型 PID 算法，表示如下：u(n) u(n) - u(n -1) KP e(n) - e(n -1) KI e(n) KD e(n) - 2e(n -1) e(n - 2)T 2-3-5每种控制方式对应一套P ID 参数（K P、K I和K D， 可根据要求设置，设置原则：比例系数加
11、大， 系统响应速度快， 减小误差， 偏大， 振荡次数变多， 调节时间加长， 太大， 系统趋于不稳定； 积分系数加大，可提高系统的无差度，偏大，振荡次数变多；微分系数加大，可使超调量减少， 调节时间缩短，偏大时，超调量较大，调节时间加长。为了保证各控制方式间能无扰动的切换，本装置采用了增量型P ID 算法。 三、实验准备：以下内容均由T HLWL-3 微机励磁装置完成，励磁采用 “它励” ；系统与 发电机组间的线路 采用双回线。四、具体操作： 合 上 控 制 柜 上 的 所 有 电 源 开 关 ； 然 后 合 上 实 验 台 上 的 所 有 电 源 开 关 。 合 闸 顺 序 ：先 总 开 关，
12、后三相开关，再单相开关。 选 定 实 验 台 面 板 上 的 旋 钮 开 关 的 位 置 ： 将 “励 磁 方 式 ”旋 钮 开 关 打 到 “微 机 控 制 ”位 置 ； 将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置。 使 实 验 台 上 的 线 路 开 关 QF1， QF3， QF2， QF6， QF7 和Q F4 处 于 “合 闸 ”状态 ， QF5 处于“分闸”状态。1恒U g 方 式 设置 THLWL-3 微机励磁装置的 “励磁调节方式” 为 “恒 Ug”， 具体操作 如下： 进入主菜 单，选定“系统设置” ， 接着按下“确认”键，进入子菜单，然后不断按下 “”键，翻页找到 子菜单“励磁调
13、节方式” ，再次按下“确认 ”键。最后按下“”键，选择“恒U g”方式。 设置T HLWL-3 微机励磁装置的“恒U g 预定值”为“40 0V”，具体操作同上。 发电机组 起励建压 （操作见第一章， 使原动机转速为15 00rmp， 发电 机电压为额定电压 4 00V。 发 电 机 组 不 并 网 ， 通 过 调 节 原 动 机 转 速 来 调 节 发 电 机 电 压 的 频 率 ， 频 率 变 化 在45Hz 55Hz 之 间 ， 频 率 数 值 可 从 THLWL-3 微 机 励 磁 装 置 读 取 。 具 体 操 作 ： 按 下THLWT-3 微机调速装 置面板上的“”键或“”键来调节
14、原动机的转速。 从T HLWL-3 微 机 励 磁 装 置 读 取 发 电 机 电 压 、 励 磁 电 流 和 给 定 电 压 的 数 值 并 记 录 到表3-2-3-1 中。表3-2-3-15序号发电机频率fg（ Hz）发电机电压Ug（ V）励磁电流Ie（ A）励磁电压Ue（ V）1 47.0 3398398.5 1.351 3.932 48.0 397.4 1.299 4.013 49.0 398.7 1.245 4.064 50.0 400.1 1.199 4.135 51.0 398.8 1.151 4.196 52.0 399.3 1.117 4.227 53.0 399.5 1.069 4.262恒I e 方式 设置T HLWL-3 微机励磁装置的“励磁调节方式”为“恒I e”，具体操作 同恒U g 方式实 验步骤 设置T HLWL-3 微机励磁装置的“恒I e 预定值”为“14 00mA”， 具体操 作同恒U g 方式 实验步骤。 重复恒U g 方 式 实 验 步 骤
