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1、n励磁控制系统框图 同步发电机励磁功率单元励磁调节器手动自动励磁调节器检测发电机的电压、电流或其它状态量，然后按指定的调节准则对励磁功率单元发出控制信号，实现控制功能。 励磁系统其他信号1励磁调解装置的基本原理励磁调解装置的基本原理 n一、一、励磁调解装置的基本原理与调节特性励磁调解装置的基本原理与调节特性 n（一）基本原理（一）基本原理n励励磁磁调调解解装装置置( (自自动动励励磁磁调调节节器器) )的的最最基基本本部部分分是是一一个个闭闭环环比比例例调节器。调节器。n它它的的输输入入量量是是发发电电机机端端电电压压，输输出出量量是是励励磁磁机机的的励励磁磁电电流流或或发发电机的励磁电流。电
2、机的励磁电流。n它的作用：它的作用：n首先是保持发电机的端电压不变；首先是保持发电机的端电压不变；n其次是保持并联机组间无功电流的合理分配其次是保持并联机组间无功电流的合理分配。2 图5.14是最原始也是最简单的励磁系统，在没有自动励磁调节装置前，发电机是依靠人工调整励磁机的励磁电阻 ，来维持发电机的端电压 不变。人工调节的作用可用图5.15中的线段ab来表示图5.15图5.143（二）调节特性（二）调节特性 n当当发发电电机机端端电电压压因因某某种种原原因因降降低低时时，励励磁磁机机的的励励磁磁电电流流大大为为增增加加，发发电电机机的的感感应应电电势势随随之之增增加加，使使发发电电机机的的端
3、端电电压压重重新新回回到基准值附近；到基准值附近；n当当发发电电机机端端电电压压因因某某种种原原因因升升高高时时，在在自自动动励励磁磁调调节节器器的的作作用下，同样使发电机的端电压回到基准值附近用下，同样使发电机的端电压回到基准值附近。n图图中中是是发发电电机机正正常常运运行行时时允允许许电电压压变变动动的的范范围围；一一般般不不超超过过额定电压的额定电压的10%10%。代表励磁系统必须具备的最低调整容量。代表励磁系统必须具备的最低调整容量。图5.15比例式的励磁调节器4（三）原理框图（三）原理框图n原理：由测量元件测得的发电机端电压与给定基准电压进行原理：由测量元件测得的发电机端电压与给定基
4、准电压进行比较，用其差值作为前置功率放大器的输入信息，再经过一比较，用其差值作为前置功率放大器的输入信息，再经过一级功率放大后输出一个与前面差值相反方向的励磁调节电流，级功率放大后输出一个与前面差值相反方向的励磁调节电流，使励磁调节器的输出量与输入量之间达到图使励磁调节器的输出量与输入量之间达到图5.155.15中线段表示中线段表示的比例关系。的比例关系。 5测量K1综合放大K2移相触发K3可控整流K4UGUREFUdeUSMIEEn励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的简化框图调节器放大系数K与组成调节器的各单元增益的关系为励磁调节器总的放大倍数等于各组成单元放大倍数的乘积 K调节器的放大倍数
5、6励磁调节器的基本特性n励磁控制系统静态特性 （外特性），也称电压调差特性 无功调节特性在公共母线上并联运行的发电机组间无功功率的分配，主要取决于各台发电机的无功调节特性。而无功调节特性是用调差系数来表征的:调差系数越小说明IQ对UG影响越小UGUG1UG20IQIQNUG7同步发电机励磁系统的动态特性同步发电机励磁系统的动态特性 n一、概述一、概述n1 1、同步发电机励磁系统的动态特性的概念、同步发电机励磁系统的动态特性的概念n同步发电机励磁自动控制系统是一个反馈自动控制系统，其动同步发电机励磁自动控制系统是一个反馈自动控制系统，其动态特性是指在外部干扰信号作用下，该系统从一个稳定运行状态特
6、性是指在外部干扰信号作用下，该系统从一个稳定运行状态变化到另一个稳定运行状态的时间响应特性。态变化到另一个稳定运行状态的时间响应特性。图图5.355.35是同步发电机在是同步发电机在额定转速下突然加入励额定转速下突然加入励磁时发电机电压从零升磁时发电机电压从零升至额定值时的时间响应至额定值时的时间响应曲线。曲线。8n图中给出的三个动态指标定义如下。图中给出的三个动态指标定义如下。n 超调量。超调量。n在在励励磁磁系系统统自自动动调调节节暂暂态态过过程程中中发发电电机机端端电电压压最最大大值值与与稳稳态态值值的差值对稳态值的百分数。的差值对稳态值的百分数。n其数学表达式为其数学表达式为 t tp
7、 p 发电机端电压出现最大值的时间；发电机端电压出现最大值的时间；U UG G(t(tp p) ) 发电机端电压的最大值；发电机端电压的最大值； 发电机端电压稳态值发电机端电压稳态值。9n 调节时间。调节时间。n从从给给定定信信号号到到发发电电机机端端电电压压值值与与稳稳态态值值的的偏偏差差不不大大于于稳稳态态值值的的2%2%所经历的时间。所经历的时间。n 摆动次数摆动次数N N。n在调节时间内，发电机端电压摆动的周期数。在调节时间内，发电机端电压摆动的周期数。n分分析析发发电电机机励励磁磁控控制制系系统统的的动动态态特特性性，首首先先应应求求出出描描述述系系统统运运动动特特性性的的数数学学模
8、模型型，然然后后应应用用“自自动动控控制制理理论论”对对动动态态特特性进行分析。性进行分析。10人人机接口机接口调节控制输出调节控制输出励磁调节装置原理基基 本本控控 制制电压调节无功分配辅辅 助助控控 制制瞬时电流限制最大励磁电流限制最小励磁电流限制电压频率保护失磁监控励磁系统稳定器PSS等等数字式励磁调节器数字式励磁调节器硬件硬件+ +软件软件信息采集单元信息采集单元主控制单元主控制单元11励磁调节装置原理n数字式励磁调节器原理框图数字式励磁调节器原理框图12微机型励磁调节器软件结构微机型励磁调节器软件结构n 软件的组成软件的组成n发发电电机机的的励励磁磁调调节节是是一一个个快快速速实实时
9、时的的闭闭环环调调节节，对对发发电电机机端端电电压压的的变变化化要要有有很高的响应速度，以维持端电压在给定水平；很高的响应速度，以维持端电压在给定水平；n同同时时，为为了了保保证证发发电电机机的的安安全全运运行行，励励磁磁调调节节装装置置还还必必须须具具有有对对发发电电机机及及励励磁系统起保护作用的一些限制功能，如强励和低励限制等。磁系统起保护作用的一些限制功能，如强励和低励限制等。n微微机机型型励励磁磁调调节节装装置置的的调调节节、限限制制及及控控制制等等功功能能，都都是是通通过过软软件件实实现现的的。它它不不仅仅取取代代了了模模拟拟式式励励磁磁调调节节装装置置中中某某些些调调节节和和限限制
10、制电电路路，而而且且扩扩充充了了许许多多模模拟电路难以实现的功能，充分体现了微机型励磁调节装置的优越性。拟电路难以实现的功能，充分体现了微机型励磁调节装置的优越性。n微机型励磁调节装置的软件由微机型励磁调节装置的软件由监控程序和应用程序监控程序和应用程序组成。组成。n监监控控程程序序就就是是计计算算机机系系统统软软件件，主主要要为为应应用用程程序序的的编编制制、调调试试和和修修改改等等服服务务，而而与与励励磁磁调调节节没没有有直直接接的的关关系系，但但仍仍作作为为软软件件的的组组成成部部分分设设置置在在微微机机型型励励磁磁调节装置中。调节装置中。n应应用用程程序序包包括括主主程程序序和和调调节节控控制制程程序序，是是实实现现励励磁磁调调节节和和完完成成数数据据处处理理、控控制制计计算算、控控制制命命令令的的发发出出及及限限制制、保保护护等等功功能能的的程程序序，以以及及用用于于实实现现交交流流信信号的采样及数据处理、触发脉冲的软件分相和机端电压的频率测量等功能。号的采样及数据处理、触发脉冲的软件分相和机端电压的频率测量等功能。13
