第四章 同步发电机的自动励磁调节装置.
同步发电机励磁控制系统及特性分析
第二节 同步发电机的励磁控制系统
三、静止励磁系统（发电机自并励系统）
300MW及以上机组励磁系统一般采用
发电机
无刷励磁和自并励方式。
TA
IEF
G ~
静止励磁系统(发电机自并励系统)中
一、直流励磁机系统
采用同轴的直流发电机作为励磁机，通过励磁调节器改变直流励磁机电 流，从而改变供给发电机转子的励磁电流，达到调节发电机电压和无功 的目的。
主要问题： （1）直流励磁机受换向器所限，其制造容量不大。 （2）整流子、电刷及滑环磨损，降低绝缘水平，运行维护麻烦。 （3）励磁调节速度慢，可靠性低。 按照励磁机励磁绕组的供电方式不同，可分为自励式和他励式两种。
负荷的无功电流是造成 E 与U 数值差的主要原因，
q
G
发电机的无功电流越大 ，差值越大。
第一节 概述
同步发电机的外特性必然是下降的，当励磁电流一定时，发电机端电压随无 功负荷增大而下降，必须通过不断的调节励磁电流来维持机端电压维持在给 定水平。
第一节 概述
(二)控制无功功率的分配
1.同步发电机与无穷大系统母线并联运行问题
第二节 同步发电机的励磁控制系统
同步发电机励磁控制系统的分类：
（1）直流励磁机系统：自励式直流励磁机系统、他励式直 流励磁机系统。 （2）交流励磁机系统：他励可控整流式交流励磁机系统、 自励式交流励磁机系统、具有副励磁机交流励磁机系统、 无刷励磁系统； （3）静止励磁系统
第二节 同步发电机的励磁控制系统
第四章 同步发电机励磁控制系统及特性分析
第一节：概 述:励磁控制系统的作用（重点） 第二节：同步发电机的励磁控制系统 第三节：励磁调节器 第四节：同步发电转子磁场的强励与灭磁
第4讲同步发电机励磁控制系统及特性分析(2)详解
模/数变换
数/模变换
放大驱动
开关量输入/输出回路 开关量输入信 号处理 光电 隔离 开关量驱动输 出电路 开关量 输入
并行打印机接口
通信接口 串行接口 通 讯 网络接口
并行 接口
电 站 / 变 电 站 测 控 对 象
去执元 件行
2018/9/14
North China Electric Power University
第三节
励磁调节器
励磁调节单元（自动调压器）的最基本部分是一个闭环比 例调节器，它的输入量是发电机电压，输出量是励磁机的励磁 电流或者是发电机的转子电流 他的功能有二： 1、保持发电机端电压不变
2、保持并联机组间的无功负荷的合理分配
I EF
同步发电机 励磁功率 单元 手动 自动 励磁调节器
U G I G
2018/9/14
North China Electric Power University
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1 励磁调节器的发展历程
机电型励磁调节器
副励磁机 ～ 400HZ 励磁机 ～ 发电机 G ~ TA TV 调差 同步 起励电源
电磁型励磁调节器
电子型励磁调节器 数字型励磁调节器
自励恒压
移相 触发
综合放大
第四讲 同步发电机励磁控制系 统及特性分析（2）
主讲人：李岩松
North China Electric Power University
华北电力大学 电气与电子工程学院 liyansong811@
第四章 同步发电机励磁控制系统和特性分析
2018/9/14
本章讲述电力系统的自动 调压问题，包含发电机的自动 调节励磁系统，也包括和用户 的电压稳定问题。 North China Electric Power University page2
发电机的自动励磁调节装置及调节形式实习报告
发电机的自动励磁调节装置及调节形式姓名：摘要Xxx年x月x日至x月x日，学校为我们组织了为期x天的电厂实习，地点是xxxxxxxxxxxx。
在实习期间，我们参观了电厂的每个部分，就比如：xxxxxxxxxxxxx,在这段期间我通过参观和向带队师傅的学习，认识了很多的生产设备，零件和工具，更加懂得了电厂的生产流程。
在那么多的学习中我选择了发电机的自动励磁调节装置及调节形式来写报告。
1自动励磁调节装置发电机励磁的原理：利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理. 自动励磁调节装置的工作原理：自动励磁装置根据发电机电压，负荷电流的变化，相应改变可控硅整流回路的可控硅导通角，使整流桥送入的电流发生变化。
为取得励磁调节的快速性主励磁机一般采用100---200Hz中频交流同步发电机，副励磁机采用400---500Hz中频发电机。
副励的励磁可用永磁机或自励恒压式。
自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。
被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的。
同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以保证控硅的正确触发。
调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。
稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元。
励磁系统稳定单元用于改善励磁系统的稳定性。
限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。
必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元，一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。
自动励磁调节装置的作用：（１）电力系统正常运行时，能自动调节励磁装置，维持发电机或系统某点（如高压母线）电压水平。
大大提高电压调节质量以及减轻运行人员的劳动强度。
自动励磁调节装置的作用。
同步发电机励磁系统与励磁调节器
同步发电机励磁系统与励磁调节器一般来说，与同步发电机励磁回路电压建立、调整以及必要时使其电压消失的有关元件和设备总称为励磁系统。
励磁系统包括发电机绕组，励磁电源，励磁装置及调节电压有关的其他设备。
同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。
一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称为励磁功率输出部分。
另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流或自动灭磁等以满足运行的需要，一般称为励磁控制部分或称之为励磁调节器。
励磁系统的主要作用：一、电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平。
当发电机无功负荷变化时，一般情况下机端电压要发生相应变化，此时自动励磁调节装置应能供给要求的励磁功率，满足不同负荷情况下励磁电流的自动调节，维持机端或系统某点电压水平。
二、合理分配发电机间的无功负荷。
发电机的无功负荷与励磁电流有着密切的关系，励磁电流的自动调节，要影响发电机间无功负荷的分配，所以对励磁系统的调节特征有一定的要求。
三、在电力系统发生短路故障时，按规定的要求强行励磁。
四、提高电力系统稳定性。
五、快速灭磁，当发电机或升压变压器内部发生故障时，要求快速灭磁，以降低故障所造成的损害。
同步发电机的励磁方式一、直流发电机供电的励磁方式二、交流励磁机经整流供电的励磁方式三、静止电流供电的励磁方式。
励磁电流是通过励磁变压器、励磁电流器取自同步发电机机端或外部辅助电流。
励磁调节器的构成励磁自动调节指的是发电机的励磁电流根据机端电压的变化按预定要求进行调节，以维持端电压为给定值。
所以自动调节励磁系统可以看作为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。
同步发电机的励磁调节方式可分为按电压偏差调节和按定子电流，功率因数的补偿调节两种。
下面主要介绍按电压偏差调节方式。
励磁调节器基本方框图为了调节同步发电机的端电压V f,,应测量端电压的变化值。
为了便于测量，设置了端电压变换机构，这样量测机构的输出电压k l V f 和V f 成正比例。
同步发电机自动励磁
调试步骤与注意事项
调试步骤
检查励磁系统的所有设备是否正常，包括励磁机、 整流器、调节器等。
按照励磁系统的设计要求，调整励磁机的输入电 压和电流，观察励磁机的输出是否正常。
调试步骤与注意事项
测试励磁调节器的调节功能，确保其 能够根据输入信号的变化进行相应的 调节。
对励磁系统进行空载和负载试验，检 查系统的稳定性和响应速度。
02
同步发电机自动励磁系统 的组成
励磁功率单元
直流励磁机
作为励磁系统的电源，为发电 机转子提供励磁电流。
交流励磁机
通过整流和逆变，将交流电转 换为直流电，为发电机转子提 供励磁电流。
静止励磁机
采用半导体整流技术，直接将 交流电转换为直流电，为发电 机转子提供励磁电流。
开关励磁机
通过控制开关的通断，实现励 磁电流的调节。
用于调节主励磁绕组的磁场强度，实 现发电机的电压和无功功率的调节。
其他辅助设备
灭磁电阻器
在发电机停机或故障时，用于吸收转子励磁绕组中的能量，保护 励磁系统不受损坏。
电压互感器和电流互感器
用于监测发电机的电压和电流，为励磁调节器提供反馈信号。
断路器和隔离开关
用于控制励磁系统的电源通断和安全隔离。
03
同步发电机自动励磁 系统
目录
• 同步发电机自动励磁系统概述 • 同步发电机自动励磁系统的组成 • 同步发电机自动励磁系统的控制策略
目录
• 同步发电机自动励磁系统的调试与维护 • 同步发电机自动励磁系统的未来发展
01
同步发电机自动励磁系统 概述
定义与工作原理
定义
同步发电机自动励磁系统是用于 控制同步发电机输出电压的装置 ，通过调节励磁电流来改变发电 机的输出电压。
同步发电机自动励磁
如发电机直接接入无穷大电力系统，即XB=0，XL=0，则发电机端 电压等于系统电压，并随系统电压的变化而变化，此时发电机励磁 调节系统不再有调节发电机端电压的作用。
注意：真正无穷大系统是不存在的，只是发电机端电压受励磁 电流的影响较小罢了。
由以上分析可知：
结论:
同步发电机励磁控制系统对发电机端电压的调节控制作用是与接 入系统容量的大小有关，
率。其大小为
Pm
E qU G Xd
图5.7 同步发电机 的功角特性
从理论上讲，只要系统所取用的有功功率 P Pm ，发电机的功 角 90 ， 其运行是静态稳定的。否则，发电机就不能稳定运行。
从以上分析可知发电机运行的功角δ愈小，其抗干扰能力愈强，运
行的静态稳定性愈好。另一方面，功角δ愈小发电机输出功率亦越
其接入系统容量越大，对发电机端电压的调节控制作用就越小；
其接入系统容量越小，对发电机端电压的调节控制作用就越大，
通常在由一台发电机供电的小系统中，仅靠发电机的励磁控制系 统对发电机端电压的调节作用，就能满足系统对电压质量的要 求。
注意：真正无穷大系统是不存在的，只是发电机端电压受励磁 电流的影响较小罢了。
（1）单机运行时：
在正常运行时，励磁电流 IEF在发电机励磁线圈FLQ 中建立磁场，使定子绕组 产生感应电势Eq，在不考 虑铁心饱和程度影响时， 感应电势的大小与励磁电 流的大小成正比，因此通 过调整IEF的大小就可使Eq 发生相应的变化 .
其电势平衡方程为
EqUGjIGXd
IG——发电机定子电流(亦是负荷电流) Xd——发电机直轴电抗 发电机稳态运行时的向量图如图 5.3(c)所示，由向量关系可得
保持同步发电机稳定运行是保证电力系统可靠供电的首要条件。 当系统受到各种干扰或发生各种故障时，系统稳定运行的平衡 条件就被打破，系统将从一种运行状态过渡到另一种运行状态。 电力系统运行的稳定性就是指从一种稳定运行状态能否过渡到 另一种稳定运行状态的能力，它分为静态稳定和暂态稳定两类。 现在，又把电力系统受到干扰后，涉及自动调节和控制装置作 用的长过程的运行稳定问题称为动态稳定。 下面主要分析发电机的励磁自动控制系统对静态稳定和暂态稳 定的影响。
同步发电机自动调节励磁装置
பைடு நூலகம்
交流励磁机经旋转二极管整流
<图12-7a>
------无刷励磁系统
静止硅整流励磁系统中，励磁电流通过转子滑 环和碳刷引入发电机励磁绕组，受碳刷材料和压 力的限制，励磁电流过大时，则此方式不适应。
交流励磁机与通常的交流发电机结构不同其直 流励磁绕组（磁极）是在定子上，而三相交流绕 组与硅二级管整流器和主发电机的励磁绕组装在 同一转轴上。因此，交流励磁机的输出经整流后 可直接送至发电机励磁绕组，无需滑环和电刷等 接触元件，实现无刷励磁。
同步发电机自动调节励磁装置
同步发电机将原动机的机械功率转换成 电磁功率。为完成这一转换，必须在发 电机内建立一个旋转磁场。即在发电机 转子绕组(励磁绕组)通以直流电流，产生 相对转子静止的磁场，转子在原动机拖 动下旋转，对定子形成旋转磁场。
励磁电流的大小决定了发电机空载电势 的大小，直接影响发电机的运行性能。
流2000A左右。600MW汽轮发电机的励磁电流 可达5000A。
本厂#1、#2发电机额定励磁电流5308A， 最高励磁电流（强励电流）11400A，强励时间 10s，最高励磁电压1060V。
交流励磁机系统------他励励磁系统
交流励磁机经静止二极管整流 有刷励磁，适用于励磁电流（滑环）
电流小于8000A~10000A的同步发电机。 <三种典型方框图>。
同步发电机的励磁系统主要由励磁功率 单元和励磁调节器（励磁装置AVR）两大 部分组成。<励磁系统构成框图>
励磁功率单元是为发电机转子绕组提 供直流励磁电流的励磁电源；
励磁调节器根据控制要求的输入信号 和给定的调节基准控制励磁功率单元的 输出。
自动装置选择题
第一章备用电源自动投入装置1、AAT装置低电压继电器的动作电压一般整定为（）可满足要求。
（A）额定工作电压的25％（B）额定工作电压的50％（C）额定工作电压的70％（D）不应低于额定工作电压的70％答：选（A）2、AAT装置过电压继电器的动作电压一般整定为（）可满足要求。
（A）额定工作电压的25％（B）额定工作电压的50％（C）额定工作电压的70％（D）不应低于额定工作电压的70％答：选（C）3、AAT装置的动作时间为（）。
（A）以1～1.5秒为宜（B）零秒（C）较长时限（D）5秒答：选（A）4、停用AAT装置时应( )。
（A）先停交流后停直流（B）先停直流后停交流（C）交直流同时停答：选（B）5、AAT装置是利用中间继电器KM的延时返回常开接点保证动作一次，但对于KM延时时间为( )。
（A）以1--1.5秒为宜（B）大于一倍断路器QF合闸时间（C）小于两倍QF合闸时间（D）大于一倍QF合闸时间而小于两倍QF合闸时间答：选（D）6、AAT装置动作的动作条件是（）。
（A）工作电源有压，备用电源无压（B）工作电源无压，备用电源无压（C）工作电源有压，备用电源有压（D）工作电源无压，备用电源有压答：选（D）7、应用AAT装置的明备用接线方式指正常时（）。
（A）有接通的备用电源或备用设备（B）有断开的备用电源或备用设备（C）有断开的工作电源或工作设备（D）没有断开的备用电源或备用设备答：选（B）8、应用AAT装置的暗备用接线方式指（）。
（A）正常时有接通的备用电源或备用设备（B）正常时有断开的备用电源或备用设备（C）正常工作在分段母线状态，靠分段断路器取得互为备用（D）正常工作在分段断路器合闸状态，取得备用答：选（C）第二章自动重合闸装置2、要保证重合闸装置只动作一次，装置的准备动作时间应为（）。
（A)0.8-1秒（B)10-15秒（C)15-20秒（D)1-10秒答：选（C）（B)拒绝重合闸（C)多次重合（D）同步重合6、重合闸装置若返回时间太长，可能出现( )。
船舶电站第04章船舶同步发电机电压及无功功率自动调整
三、无功功率分配的稳定性讨论
1.发电机的调压特性
U
UN
ΔU
O
IQ
2.无差特性 无差特性是呈水平直线的调压特性，即当无功电流IQ 变化时，端电压变化ΔU=0的特性。当IQ变化时，去 磁的电枢反应变化，必定引起端电压的变化(单机运 行时)，但ΔU=0说明自动励磁调整装置AVR在起作 用，调节属可控类型。
(4)虽然可控硅励磁装置体积小、重量轻，但元件多 。若某一元件不可靠，必将影响整个装置的可靠性。
第四节 可控相复励原理
结构
以相复励为励磁装置主体，加上根据电压偏差信 号实现调节的电压校正器(AVR )部分组成。
功能
相复励部分保证了发电机的自激起压及强励性能 ，而且动态性能好，但相复励调节精度不太高。
US %
U SM U N UN
100%
U D %
U DM U0 UN
100%
u
式中：UN ——发电机额定电压，V； U0 ——动态变化前的电压，V。
UDmin
USmin
UDMAX
USMAX
t
t0
t1
T0
T1
国标规定--1
1991年版中华人民共和国船舶检验局《内 河钢船建造规范》3. 2. 2条规定
根据负载电流的大小变化作出的调整作用 叫复励作用；
根据负载电流的相位变化作出的调整作用 叫相位补偿作用。
综合起来叫做相复励作用。
励磁电流：
设发电机磁路不饱和，令 E K1If，则
I f
1 U K1
jX d K1
I
空载时I=0，为了维持空载电压，发电机需 要空载励磁电流；负载时，为了保持端电压 U不变，励磁电流必须增加第二部份，用来 补偿电枢反应的作用。
电力系统自动装置原理-第04章_同步发电机励磁自动控制系统的动态特性(1-2)
• 分离角和汇合角恒等于90。
29
根轨迹的渐近线
• 若开环有限极点数n >开环有限零点数m，则将有 nm条根轨迹分支沿着渐近线伸向无穷远处。渐近
线与实轴的交点和交角分别为：
交点
n
m
pj zi
a j1
i1 (n m)
交角 = (2k+1) /(nm) ( k = 0, 1, 2, nm1 )
第四章 同步发电机励磁自动控制系统的动态特性
1
第1节 概述
一、同步发电机励磁自动控制系统动态特性应满足 的基本要求
二、同步发电机励磁自动控制系统的动态特性指标
2
动态特性应满足的基本要求
①控制系统应能稳定运行（自身空载和带载情况下稳 定运行、对电力系统的稳定运行具有积极作用或负 面影响较弱不致影响电力系统的稳定运行）；
②动态特性要良好。
3
动态特性指标
①励磁电压响应比：励磁电压在最初0.5秒内上升的平均速率。
②由励磁电压响应曲线定义的指标：发电机空载、额定转速条 件下，突然加入励磁使发电机端电压从零升至额定值时的时间
响应曲线的上升时间（tr）、超调量（p）和调整时间（ts）可
以作为动态特性指标 。
上升时间（tr）：由稳态值的10%上升到90%（或5%至95%或 0%至100%）的时间 。通常，对欠阻尼二阶系统，取0%至 100%；对过阻尼二阶系统， 取10%至90% 。
19
第3节 励磁自动控制系统的稳定性
一、概念回顾 二、励磁控制系统空载稳定性分析 三、励磁控制系统空载稳定性的改善
20
概念回顾
1．基本概念 ①控制理论分类 ②古典控制论的分析方法 ③根轨迹的定义 ④根轨迹的求取方法 2．根轨迹的直接作法（设以开环放大倍数K为参变量） 作图规则包括：
第四章 励磁自动控制系统的动态特性解读
1
E
T
K 1 K T
3 3
j
s
s
0
M e2
2
K
4
K
Eq
'
'
K
E
5
s d0
S E
励磁系统
de
U G
S
E
U
REF
K
6
• 上图中K1~K6是与发电机和网络参数以及发电机运行点有关 的参数，为一定条件下两个偏差之比，即
M e K1
' ' Eq Eq 0
M e K2 ' Eq
-
1 TE s K E
UE
SE
他励直流励磁机的传递函数框图
TE N / K K E RE G RE GSE SE
2 交流励磁机的传递函数
i EE LE u EE R E
UE
AE
假设其转速为恒定，忽略其电枢回路的 暂态过程，则交流励磁机等效电路和其 饱和特性曲线如左
可求得励磁机的励磁回路方程 diEE u EE i EE RE LE dt
0
X Xe Xq Xe ' I q0 Xd Xe
' d
' Xq Xd
I q 0U sin 0
UEQ 0 Xq Xe
cos 0
' Xd Xe K3 Xd Xe
' 1 E q K4 K 3 ' Xd Xd ' U sin 0 Xd Xe
U
REF
S
E
K 1T
同步发电机自动励磁调节作用
浅谈同步发电机自动励磁调节作用【摘要】当前，在电力系统中同步发电机励磁系统主要是通过励磁调节来充分发挥发电机的作以提高电力系统稳定性。
且随着电网的扩大，电网的稳定和安全运行的问题日益突出，因此，发电机励磁系统自动励磁调节作用在电力系统中的重要性也就愈来愈为人们所关注。
【关键词】自动励磁稳定调节作用前言励磁系统为同步发电机的重要组成部分，其直接影响发电机的运行特性，对电力系统的稳定安全的运行有者重要的影响。
近年来国内大型发电机组应用自并励磁系统的方式已经得到广泛普及，因采用自并励磁系统发电机组比采用无刷励磁系统发电机组造价低，性能价格比高。
一、自动励磁调节系统的构成励磁系统是供给同步发电机励磁电源的一套系统，它一般由两部分组成：一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作功率单元；另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁调节器。
励磁控制器的硬件结构已经从传统的模拟式调节单元发展到了以微机计算机为核心的数字式，现阶段16位机已经成为自此控制器cpu的主流，它的输入信号来自电压互感器和电流互感器，通过软件调节输入量去控制功率单元，数字式自动励磁调节器借助其软件优势，在调节规律和辅助功能等方面可以有很大的灵活性，对应于软件的励磁控制方式也是从最初的比例控制发展到pid控制方式以及avr+pss控制方式，近年来线型最优控制和非线型励磁控制理论已经得到了充分的眼界并在我国看是应用。
二、同步发电机励磁发展历史和现状控制理论的发展是由单变量到多变量，由线性到非线性，最终向智能控制方向迈进，励磁控制规律也经历了与之完全相适应的发展过程。
励磁控制器的控制规律研究一直是控制领域和电力系统一个极为活跃的课题。
同步发电机的励磁控制技术总是随着控制理论的发展而发展的，控制理论的每一步发展都将引起同步发电机励磁控制技术的突破。
从20世纪40年代开始，励磁控制规律主要经历了以下几个发展阶段（1）古典励磁控制首先从单机系统的分析和研究开始，提出了按机端电压偏差调节的比例调节方式。
第4章：同步发电机的励磁自动控制系统
（3）提高继电保护装置工作的正确性 励磁自动控制系统通过调节发电机的励磁
电流以提高系统电压，增大短路电流，使继电 保护装置可靠动作。
5．防止水轮发电机过电压
与原曲线相比，有三点不同： ○1 极限输送功率增加； ○2 系统的静态储备增加； ○3 稳定运行区域扩大，其扩大的部分为人工稳定运行区。
（2）励磁系统对暂态稳定的影响
提高励磁系统的强励能力，即提高电压强励倍数 和电压上升速度，被认为是提高电力系统暂态稳定性 最经济、最有效的手段之一。
P0
功角特性曲线I：对应于故障前双回线运行； 功角特性曲线Ⅱ：对应于一回线故障时的运行状况； 功角特性曲线Ⅲ：对应于故障切除后一回线运行。
第4章 同步发电机的励磁 自动控制系统
4.1 同步发电机励磁系统的任务
一. 电力系统无功功率控制的必要性
1．维持系统电压正常水平
P/Q
Q
P
系统无功功率平衡关系式：
Q Q Q n
m
l
i1
Gi
j 1
Lj
k 1
k
U
无功电源主要由两部分组成，一部分是发 电机，一部分是补偿设备。发电机供给的无 功功率起主要作用，补偿设备供给的无功功 率起次要作用。
故障期间和故障切除后，励磁系统施加的作用是 力图促使发电机的内电动势 Eq 上升而增加电磁功率 输出，使 Pm增加（即曲线幅值增加），功角特性曲线 Ⅱ和Ⅲ幅值增加，既减小了加速面积，又同时增加了 减速面积。
要求励磁系统首先必须具备快速响应的能力。 为此，一方面要求缩小励磁系统的时间常数，另一 方面应尽可能提高强行励磁的倍数。
第四章 励磁自动控制系统的动态特性
第一节
概 述
z z
z
图4－1 励磁控制系统动态典型时 间响应曲线
6
第二节 励磁控制系统的传递函数
一、励磁机的传递函数
1. 典型的励磁控制系统结构框图
放大 励磁机 同步电机
UG
∑
-
+
其它信号 ∑
励磁系统 稳定器
基准输入
电压测量比较
+
对励磁控制 系统进行分 析，首先要 求写出控制 系统各个单 元的传递函 数。典型的 励磁控制系 统结构框图 如图4-2所 示。
KG GG (s) = ′s 1+Tdo
励磁控制系统的传递函数框图按图4-2，励磁机采用图4-5（b）的框图，励 磁控制系统传递函数框图如图4－13所示。
′ SE
四、 励磁控制系统的传递函数
UREF
∑ -
KA 1 + TA s
+
∑
1 K E + TE s
KG ′s 1 + Tdo
U
KR 1 + TR s
i EE* = U E* (1 + S E ) u EE* = U E* (1 + S E ) + LE × di EE × du E* R E du E* dt di EE du E* = u E* (1 + S E ) + Te × du × dt E* du E* = u E* (1 + S E ) + TE × dt
UG ( s ) K A K G ( 1+ TR s ) = ′ s )( 1+ s ) + K A KG K R U REF ( s ) ( 1+ TA s )( K E + TE s )( 1+ Tdo
同步发电机励磁自动调节
第四章：同步发电机励磁自动调节较、综合放大单元因发生故障，而退出工作，所以属于一种非正常工作方式。
当稳压电源出故障时，工作在“手控闭环”运行方式；当稳压电源无故障时，工作在“手控开环”运行方式。
感应调压器—交流主励磁机—发电机的运行方式，由于需要由运行人员手动调节感应调压器，改变发电机的励磁，所以是一种“手动”运行方式。
此时，发电机励磁系统无自动调节的功能。
所以，只有在励磁系统进行切换或副励磁机、自动调节器故障以及进行发电机升压试验时才使用。
备用励磁机—发电机的运行方式是在发电机的主副励磁机、励磁调节器以及励磁整流柜因故都退出运行，由备用励磁机直接供给发电机励磁的一种运行方式，此时，备用励磁机的调节由运行人员手动进行。
第九节微机型励磁调节器本节的内容包括微机型励磁调节器的构成和主要性能特点。
本节的学习路线：借助本章第四节学过的模拟型半导体励磁调节器的构成和工作原理，计算机控制系统的构成，理解微机型励磁调节器的硬件电路和软件框图及性能特点。
学习微机型励磁调节器硬件电路构成时，根据计算机控制系统主要是由模拟量输入回路、开关量输入/输出回路、主机、人机接口四部分构成，可知微机型励磁调节器的硬件电路也应该包括这四部分，但考虑到对于执行原件是大功率的晶闸管整流电路，微机型励磁调节器的输出应该是触发脉冲，所以微机型励磁调节器的硬件还包括脉冲输出通道，图4-37示出了微机型励磁调节器框图。
学习微机型励磁调节器硬件电路各部分作用时，结合励磁调节器的作用和调节过程去考虑，如：模拟量输入通道需要输入的模拟量有：发电机的端电压、负荷电流和励磁电流；开关量输入/输出通道需要输入的开关量有：发电机的主开关（保证发电机只有与系统并联运行时，励磁调节器才能实现强励作用）、灭磁开关（确保发电机故障时实现自动灭磁），需要输出的开关量主要有：灯光、音响等信号。
根据励磁调节器的工作原理和计算机控制系统的特点，容易理解微机型励磁调节器的软件框图主要由两大部分组成，即主程序和中断服务程序，如图4-38所示。
同步发电机中自动励磁调节技术的应用作用
同步发电机中自动励磁调节技术的应用作用摘要：同步发电机是电力系统的重要组成部分，可以起到平衡无功功率以及减小电压波动的作用，将自动励磁调节技术应用在同步发电机中可以有效保证系统运行的稳定性。
本文主要针对同步发电机中自动励磁调节技术以及PID控制算法的应用进行分析。
关键词：同步发电机；自动励磁调节技术；应用近年来随着我国综合国力的增强，我国的电力系统得以快速发展，大机组对励磁调节器提出了更高的要求，也促进了励磁调节器功能的进一步完善。
传统的调节器已经不能满足当今信息社会的需求，所以新型调节器成为今后发电机的主要发展方向。
优质的励磁调节系统对于整个系统储备能力的提高、继电保护灵敏度的提高、防止励磁的过度降低有着重要的作用。
一、励磁调节系统简述（一）励磁调节系统的构成励磁调节控制系统主要由控制器、供方单元、发电机、反馈测量器等组成。
发动机将采集的信号交给反馈测量器进行处理，把所测得的差值传递给控制器。
控制器把这些信息进行校准和放大。
经过这一系列处理以后，发电机的励磁电压以及电流就得到了有效地控制。
而接口模块一般采用转换器将数字信号模拟信号进行转换。
（二）励磁调节器的功能励磁调节器由功能完善的软件系统和随之配合的硬件系统组成，可以执行多种调节控制功能：（1）高级控制算法。
励磁系统支持多种复杂的控制算法，比如比例调节、PI调节这些比较简单的算法以外，还支持线性以及非线性最优励磁控制等较难的控制方法。
（2）定值调节器数字系统，可以根据需要对电压、电流，保护整定值以及各调节规律的有关参数等数据进行随意设定，并且对有关调节规律的参数进行在线调节，通过网络的支持，可实现远程控制功能。
（3）利用调节器内部循环数据记录装置，把系统中的各种状态下的有效数据和参数记录下来，也可把发电机传递的数据经过处理传递给励磁系统，同样励磁系统的数据也可以传递到外部存储器上，以便将来需要的时候进行查询。
二、PID控制算法的应用（一）PID控制算法我国的工程建设行业发展十分迅猛，自动化技术和控制理论有了较高的发展，自动控制系统也有了较大的发展，技术相对来说比较成熟。
自动装置是非题
第一章备用电源自动投入装置（）1、提高备用电源自动投入装置动作成功率，装置动作时应先切除工作电源，后投入备用电源。
（）2、AAT装置采用两只低压元件目的是防止电压互感器熔断器熔断时引起装置误动。
（）3、为防止电力系统事故时造成工作母线和备用母线同时失压造成AAT动作，AAT装置采用过压元件。
（）4、采用AAT装置，可提高供电可靠性，并简化继电保护。
（）5、要保证工作电源断开后，AAT装置才动作，备用电源的断路器合闸部分应由供电元件受电侧断路器的常闭触点起动。
（）6、要实现工作母线上的电压不论因任何原因消失时AAT装置都应动作，则AAT装置可装设独立的低电压起动部分。
（）7、为了使用户的停电时间尽可能短，备用电源自动投入装置可以不带时限。
（）8、当工作部分和备用部分由同一电源供电时，为简化AAT装置接线，可省掉低压起动部分。
答：1（T）、2（T）、3（T）、4（T）、5（T）、6（T）、7（F）、8（T）第二章自动重合闸装置（）1、重合闸前加速保护广泛应用在35KV以上电网中，而重合闸后加速保护主要用于35KV以下的发电厂和变电所引出的直配线。
（）2、KSY用于防止合于故障线路时因AAR装置中KC接点粘住造成QF多次跳合闸。
（）3、检查无压、同步三相自动重合闸，应将线路两端检查无压连接片都连上。
（）4、自动重合闸采用保护起动方式，对误碰引起输电线路断路器跳闸能进行重合。
（）5、检查同步重合闸是利用重合闸动作时间和同步检查继电器常闭接点闭合时间的大小来判别频差大小。
（）6、在DH型重合闸继电器的接线中改换4R电阻时，误将3.4兆欧换为3.4千欧，运行中将会出现线路发生永久性故障时重合闸拒动。
（）7、双侧电源线路的重合闸装置两端，均采用检查无电压方式起动时，将可能造成非同步合闸或一侧拒动。
（）8、重合闸前加速保护比重合闸后加速保护的重合成功率高。
（）9、在输电功率不大的系统联络线上以及系统功率平衡点上装设检查无压和检查同步重合闸，重合成功是不高的。