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1、试验一 典型方式下的同步发电机起励试验一、试验目的 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UR 方式起励。其中，除了恒UR 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展。恒 Ug 方式起励，现代励磁调整器通常有“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
2、压设定值自动跟踪系统电压，人工不能干预，起励后的发电机电压稳定在与系统电压一样的电压水平上，有效跟踪范围为85%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制造电压条件，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。恒 Ie 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 20%额定电压左右。恒 UR(掌握电压)方式只适用于他励励磁方式，可以做到从零电压或残压开头人工调整渐渐增加励磁而升压，完成起励建压任务。三、试验内容与步骤常规励磁装置起励建压在第一章试验已做过，此处以微机励磁为主
3、。 选定试验台上的“励磁方式”为“微机掌握”，“励磁电源”为“他励”，微机励磁装置菜单里的“励磁调整方式”为“恒Ug”和“恒Ug 预定值”为 400V。 参照第一章中的“发电机组起励建压”步骤操作。 观测掌握柜上的“发电机励磁电压”表和“发电机励磁电流”表的指针摇摆。 选定“微机掌握”，“自励”，“恒 Ug”和“恒Ug 预定值”为 400V。操作步骤同试验 1。 选定“微机掌握”，“他励”，“恒 Ie”和“恒 Ie 预定值”为 1400mA。操作步骤同试验 1。 选定“微机掌握”，“自励”，“恒 Ie” 和“恒Ie 预定值”为 1400mA。操作步骤同试验 1。 选定“微机掌握”，“他励”，“
4、恒 UR” 和“恒UR 预定值”为 5000mV。操作步骤同试验 1。四、试验报告 比较起励时，自并励和他励的不同。 比较各种起励方式有何不同。试验二 励磁调整器掌握方式及其相互切换试验一、试验目的 了解微机励磁调整器的几种掌握方式及其各自特点。 通过试验理解励磁调整器无扰动切换的重要性。二、原理说明励磁调整器具有四种掌握方式：恒发电机电压U ，恒励磁电流I ，恒给定电压U 和恒geRe无功Q。其中，恒U 为开环掌握，而恒U ，恒 I 和恒Q 三种掌握方式均承受PID 掌握，RgPID 掌握原理框图如图 2-3-1 所示，系统由 PID 掌握器和被控对象组成，PID 算法可表示为：e(t) =
5、 r(t)- c(t)2-3-1u(t) = Ke(t) +1/ TPI e(t)dt + TDde(t)/ dt2-3-2其中：u(t)调整计算的输出；K 比例增益；PT 积分常数；T 微分常数。ID因上述算法用于连续模拟掌握，而此处承受采样掌握，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，则第n 次采样的调整量为：u(n) = Ke(n) + T / TPI e(i) + TD/ Te(n)- e(n -1)+ u02-3-3式中：u 偏差为 0 时的初值。0则第 n-1 次采样的调整量为：u(n -1) = Ke(n -1) + T / TPI
6、 e(i) + TD/ Te(n -1)- e(n - 2) + u02-3-4两式 2-3-3 和 2-3-4 式相减，得增量型PID 算法，表示如下：Du(n )= u n() u- n ( =- 1 )KP式中：K 比例系数；Pe(n) - e(n -1)+ KIe(n) + Ke(n) - 2e(n -1) + e(n - 2)D2-3-5K 积分系数， KIITT=KPI；K 微分系数， KDD= TKDTP每种掌握方式对应一套PID 参数KP、KI 和 KD，可依据要求设置，设置原则：比例系数加大，系统响应速度快，减小误差，偏大，振荡次数变多，调整时间加长，太大，系统趋于不稳定；积
7、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，可使超调量削减，调整时间缩短，偏大时，超调量较大，调整时间加长。为了保证各掌握方式间能无扰动的切换，本装置承受了增量型PID 算法。试验预备：以下内容均由THLWL-3 微机励磁装置完成，励磁承受“它励”；系统与发电机组间的线路承受双回线。具体操作如下： 合上掌握柜上的全部电源开关；然后合上试验台上的全部电源开关。合闸挨次：先总开关，后三相开关，再单相开关。 选定试验台面板上的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机掌握” 位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置。 使试验台上的线路开关QF1，QF3，QF2，QF6
8、，QF7 和 QF4 处于“合闸”状态， QF5 处于“分闸”状态。1. 恒U 方式g 设置THLWL-3 微机励磁装置的“励磁调整方式”为“恒U ”，具体操作如下：进g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“励磁调整方式”，再次按下“确认”键。最终按下“”键，选择“恒U ”g方式。 设置THLWL-3 微机励磁装置的“恒U 预定值”为“400V”，具体操作同上。g 发电机组起励建压操作见第一章，使原动机转速为1500rmp，发电机电压为额定电压 400V。 发电机组不并网，通过调整原动机转速来调整发电机电压的频率，频率变化在45Hz55
9、Hz 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“”键来调整原动机的转速。 从THLWL-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。序号发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压给定电压f HzgU VgI AeU VeU VR145.0246.0347.0448.0549.0650.0400751.0852.0953.01054.01155.0表 3-2-3-12. 恒 I 方式e 设置THLWL-3 微机励磁装置的“励磁调整方式”为“恒I ”，具体操作同恒 U 方eg式试验步骤 设置
10、THLWL-3 微机励磁装置的“恒Ie预定值”为“1400mA”， 具体操作同恒Ug方式试验步骤。 重复恒U 方式试验步骤、，从THLWL-3 微机励磁装置读取发电机电压、励磁g序号发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压给定电压电流和给定电压的数值并记录于表 3-2-3-2 中。表 3-2-3-2fgHzUgVIeAUeVU VR145.0246.0347.0448.0549.0650.0400751.0852.0953.01054.01155.03. 恒UR 方式 设置THLWL-3 微机励磁装置的“励磁调整方式”为“恒UR”，具体操作同恒 Ug 方式试验步骤 设置THLWL-3 微机励磁装置
11、的“恒UR 预定值”为“4760mV”， 具体操作同恒Ug方式试验步骤。 重复恒Ug 方式试验步骤、，从THLWL-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于表 3-2-3-3 中。4. 恒Q 方式 重复恒Ug 方式试验步骤、和。 发电机组与系统并网。具体操作见试验一 并网后，通过调整调速装置使发电机组发出肯定的有功，通过调整励磁或系统电压使发电机组发出肯定的无功。要求保证发电机功率因数为 0.8。具体操作如下：按下 THLWT-3 微机调速装置面板上的“”键或“”键来增大或减小有功功率；降低15kVA 自耦调压器的电压,使发电机发出肯定的无功功率。 选择“恒Q”方式，具
12、体操作如下：按下THLWL-3 微机励磁装置面板上的“恒Q” 键。注：并网前按下“恒 Q”键是非法操作，装置将视该操作为无效操作。 转变系统电压，从THLWL-3 微机励磁装置读取发电机电压、励磁电流、给定电压和无功功率数值并记录于表 3-2-3-4 中。表 3-2-3-3序号发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压给定电压fgHzUgVIeAUeVURV145.0246.0347.0448.0549.0650.0400751.0852.0953.01054.01155.0表 3-2-3-4序系统电压 发电机电压发电机电流励磁电流给定电压有功功率无功功率号UsVU VgI AgI AeURVPkW
13、QkVar1380237033604350539064007410注：四种掌握方式相互切换时，切换前后运行工作点应重合。5. 负荷调整 设置子菜单“励磁调整方式”为“恒Ug”方式，操作参照恒Ug 方式试验步骤。 将系统电压调到 300V调整自耦调压器到 300V，发电机组并网，具体操作参照第一章。 调整发电机发出的有功和无功到额定值,即：P=2kW,Q=1.5kVar。调整有功，即按下THLWT-3微机调速装置面板上的“”键或“”键来增大或减小有功功率；调整无功， 即按下THLWL-3 微机调速装置面板上的“”键或“”键来增大或减小无功功率。 从THLWL-3 微机调速装置读取功角，从 THLWL-3 微机调速装置读取励磁电流和励磁电压，并记录数据于表 3-2-3-5 重复步骤，调整发电机发出的有功和无功为额定值的一半。 重复步骤 重复步骤，调整发电机输出的有功和无功接近
