第五章同步发电机励磁自动控制系统介绍
简述同步发电机励磁控制系统的作用
简述同步发电机励磁控制系统的作用同步发电机励磁控制系统是一种重要的控制系统，在能源系统中发挥着极其重要的作用。
它是一种闭环控制系统，可实现同步发电机的运行特性是恒定的，从而使发电系统具有稳定和可靠性。
同步发电机励磁控制系统的作用主要包括以下几个方面：首先，励磁控制系统可以维持电机的稳定和可靠性，可以有效的控制发电机的电压和电流，保持发电机在规定的运行特性之内，从而保证发电系统的稳定运行。
其次，励磁控制系统可以用于调节功率输出，可以根据负载的变化自动调节发电机的功率输出，从而保持发电机的正常运行。
第三，励磁控制系统可以自动调节频率，可以自动调节发电机的转速，以保持不变的电网频率，从而优化发电系统的运行效果。
最后，励磁控制系统可以提高发电系统的效率，通过自动调节发电机的电压和电流，以最佳的方式实现发电机输出的功率，从而大大提高发电系统的效率。
由此可见，同步发电机励磁控制系统具有极其重要的作用，可以大大提高发电系统的稳定性、可靠性和效率，为能源系统提供可靠和有效的控制方式。
未来，励磁控制系统的应用将进一步普及，为发电系统的运行提供更优质的支持。
因此，对励磁控制系统的研究是极其重要的。
在这方面，工程师需要系统性的理解励磁控制系统的基本原理，结合实际情况，制定合理的控制方案，进行精确的控制，以实现最佳的运行效果。
此外，还需要进一步加强励磁控制系统的研究，以开发出更好的控制系统，以满足发电系统不断发展的需求。
总之，同步发电机励磁控制系统具有重要的作用，它可以提高发电系统的稳定性、可靠性和效率，为能源系统的发展提供重要的支撑。
研究人员和工程师应该继续努力，以开发出更好的励磁控制系统，为未来发电系统提供更优质的控制服务。
同步发电机励磁控制系统
预测控制是一种基于模型的控制方法，能够根据系统的历史数据和当前状态预测 未来的行为，实现更精确的控制。
环保与节能要求对励磁控制系统的影响
能效要求
随着能源危机和环保意识的提高，励磁控制系统需要更加注重能效，采用更高效的电机 和节能控制策略，降低能源消耗和排放。
排放要求
励磁控制系统需要符合更严格的排放标准，采用环保型的电机和控制策略，减少对环境 的污染。
转子过电流保护装置
作用
转子过电流保护装置用于监测同 步发电机转子电流，当出现异常 过电流时，及时切断励磁电流， 防止转子烧毁。
工作原理
转子过电流保护装置通过电流传 感器实时监测转子电流，当检测 到过电流时，触发保护动作，快 速切断励磁电流。
组成
转子过电流保护装置由电流传感 器、比较电路和开关器件等部分 组成，各部分协同工作实现转子 过电流保护功能。
根据励磁调节器的控制指令，输出励 磁电流给发电机励磁绕组。
励磁控制系统的功能
电压控制
通过调节励磁电流，维 持发电机端电压在给定
水平。
无功功率调节
根据系统无功需求，调 节励磁电流以改变发电
机无功功率的输出。
增磁与减磁
通过增加或减少励磁电 流来改变发电机的输出
电压。
保护功能
在异常情况下，自动采 取措施保护发电机和励
THANKS
谢谢
Байду номын сангаас
磁系统。
02
CHAPTER
励磁控制系统的主要设备
励磁调节器
作用
励磁调节器是励磁控制系统的核 心，用于调节同步发电机的励磁 电流，以控制机组的无功输出和
电压水平。
工作原理
励磁调节器通过采集发电机电压、 电流等信号，经过运算处理后，输 出控制信号给功率整流器，以调节 励磁电流。
同步发电机励磁自动控制系统演示文稿
第6页，共128页。
发电机励磁系统的任务
电压控制
Eq cos G U G I Q X d
Eq UG IQ X d
No Image
同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节
励磁电流来维持机端电压为给定水平的。
第7页，共128页。
UG IG
IEF
G
Eq
IP
IQ
IG
UG
UG
同步发电机外特性为下 降曲线，励磁电流一定 时，机端电压随着无功 负荷增大而下降。
电力系统受到小的或大的干扰后，计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。
描述系统静态或动态稳定的数学模型中含有发电机空载电动势。 励磁控制系统是通过改变励磁电流，从而改变发电机空载电动势 ，来改善系统稳定性。
第13页，共128页。
发电机励磁系统的任务
提高并联运行的稳定性
1 励磁对静态稳定的影响
力系统中各种运行工况的要求。
➢ 具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。从改善电力系统运行 条件 和提高电力系统暂态稳定性来说，希望励磁功率单元具有较大的强 励能力和快速的响应能力。因此，在励磁系统中励磁顶值电压和电 压上升速度是两项重要的技术指标。
励磁顶值电压：励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压。与额 定励磁电压比，叫强励倍数。
UGe UG2
IEF2 IEF1
IQ
IQ1
IQ2
IG
Eq
UG
Eq UG jIG X d
Eq cos UG IQ X d
Eq UG IQ X d
负荷中的无功电流是造成Eq 和UG幅值差的主要原因。
同步发电机的励磁自动 控制系统就是通过不断 地调节励磁电流来维持 端电压在给定水平的。
同步发电机励磁自动控制系统
时，输出波形不连续，周期为2π/3
三相半控整流电路输出电压与控制角α的关系式为：
静止励磁系统(发电机自并励系统)中发电机的励磁电源不用励 磁机，而由机端励磁变压器供给整流装置。
这类励磁装置采用大功率晶闸管元件，没有转动部分，故称静
止励磁系统。由于励磁电源是发电机本身提供，故又称为发电
机202自1/5/并27 励系统。
21
第三节 励磁系统中的整流电路
同步发电机励磁系统中整流电路的主要任务是将交流电压 整流成直流电压供给发电机励磁绕组或励磁机的励磁绕组。
一 励磁系统的历史
直流励磁机励磁系统
换流困难
交流励磁机励磁系统(交流发电机和半导体整流元件组成） 为缩短主轴长度，降低造价，减少环节。
20静21/止5/27励磁系统 (发电机自并励系统)
13
二 直流励磁机励磁系统（100MW以下） 按励磁机的励磁绕 ➢ 自励直流励磁机励磁系统 组供电方式的不同 ➢ 他励直流励磁机励磁系统
1 自励直流励磁机励磁系统
IEE
IR DE =
IE
G
IAVR
R
励磁调节器
发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁
2021机/5/2磁7 场电阻R可改变励磁机励磁电流
14
2 他励直流励磁机励磁系统
IR
PE =
= IAVR IEE DE
IE
G
励磁调节器
他励直流励磁机的励磁绕组是由副励磁机供电的，比自励多用 了一台副励磁机
ug1
t0 t1
VS5 V6
VS1 V2
ug3
ug5
VS3 V4
VS5 V6
t
t
t
27
同步发电机励磁自动控制系统常见控制方法
同步发电机励磁自动控制系统常见控制方法同步发电机励磁自动控制系统是电力系统中非常重要的一部分，它的主要作用是保证发电机运行在额定电压下，以及在负载变化时能够快速、稳定地调整励磁电流，以维持系统的稳定性和可靠性。
在电力系统中，同步发电机的励磁自动控制系统需要采用一定的控制方法，以满足系统的控制需求。
下面我将介绍一些常见的控制方法，以及它们的特点和应用范围。
1. PID控制PID控制是一种经典的控制方法，它通过比例、积分和微分三个部分的组合来实现对系统的控制。
在同步发电机励磁自动控制系统中，PID 控制常常被用于对励磁电流进行调节。
比例控制部分可以根据误差的大小来调整控制量；积分控制部分可以消除静差，提高系统的稳定性；微分控制部分可以提高系统的动态响应能力。
PID控制方法简单易实现，在实际应用中得到了广泛的应用。
2. 模糊控制模糊控制是一种基于人类的直觉和经验来设计控制规则的控制方法，它可以处理非线性和模糊系统，并且对于控制对象参数变化和负载变化时有很好的鲁棒性。
在同步发电机励磁自动控制系统中，模糊控制方法可以根据系统的运行状态和负载变化情况，调整励磁电流，以满足系统的控制要求。
3. 智能控制智能控制是一种基于人工智能理论来设计控制算法的控制方法，它可以根据系统的运行状态和负载变化情况，自动调整控制参数，以达到最佳的控制效果。
在同步发电机励磁自动控制系统中，智能控制方法可以根据系统的运行状态和负载变化情况，自动调整励磁电流，以保持发电机的稳定运行。
总结回顾在同步发电机励磁自动控制系统中，PID控制、模糊控制和智能控制是常见的控制方法，它们分别具有不同的特点和适用范围。
在实际应用中，可以根据系统的具体要求和性能指标，选择合适的控制方法来实现对同步发电机励磁系统的自动控制。
个人观点和理解对于同步发电机励磁自动控制系统，我认为控制方法的选择应该充分考虑到系统的稳定性、响应速度和鲁棒性。
在实际应用中，需要根据系统的具体要求和性能指标，选择合适的控制方法，以实现对同步发电机励磁系统的精密控制。
同步发电机励磁系统
图中给出的三个动态指标定义如下。 ① 超调量。 在励磁系统自动调节暂态过程中发电机端电压最大值与稳态 值的差值对稳态值的百分数。 其数学表达式为
σp U G (tp ) U G () U G () 100%
tp ——发电机端电压出现最大值的时间； UG(tp) ——发电机端电压的最大值；
U G ()
——发电机端电压稳态值。
② 调节时间。
从给定信号到发电机端电压值与稳态值的偏差不大于稳态值 的2%所经历的时间。
③ 摆动次数N。
在调节时间内，发电机端电压摆动的周期数。
分析发电机励磁控制系统的动态特性，首先应求出描述系统 运动特性的数学模型，然后应用“自动控制理论”对动态特 性进行分析。
5.5
同步发电机励磁系统的动态ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性
一、概述 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 态变化到另一个稳定运行状态的时间响应特性。 图5.35是同步发电机在 额定转速下突然加入励 磁时发电机电压从零升 至额定值时的时间响应 曲线。
简述同步发电机励磁控制系统的作用
简述同步发电机励磁控制系统的作用同步发电机励磁控制系统是一种用于控制同步发电机工作的调节装置。
它可以控制同步发电机的电压、频率、功率因数以及多组合的参数。
由于同步发电机的励磁控制，可以保证发电机的机械电压相等，从而确保发电机的正常运行。
同步发电机励磁控制系统主要包括：同步发电机控制器、同步发电机励磁控制调整器、控制回路电压反馈系统、控制回路电流反馈系统。
同步发电机励磁控制器是同步发电机励磁控制系统的核心部件，它控制着励磁的激励力度、励磁的调整方向以及励磁的转速等，同时将消耗的励磁能量转化为电能或所需要的旋转速度。
同步发电机励磁控制调整器的作用是根据预设的参数，对同步发电机进行控制，使发电机按照设定的工作模式运行，从而实现励磁调节和电压调节。
控制回路电压反馈系统是同步发电机励磁控制系统的重要组成部分，它可以直接反映同步发电机输出电压的大小，通过调节励磁比例系数或电压给定值，来维持发电机输出电压在预定范围内。
控制回路电流反馈系统也是同步发电机励磁控制系统的重要组成部分，它可以反应发电机的电流的实际情况，根据实际情况调整励磁力度，以保证发电机在额定负荷工况下的可靠运行。
同步发电机励磁控制系统的主要作用是调节同步发电机的工作参数，保证发电机能在设定的范围内稳定、可靠地运行。
同步发电机励磁控制系统可以适应表观负荷变化，响应瞬时需求，使发电机不但可以在机械电压相等的情况下，还可以保证其输出功率稳定，避免发电机产生过载或短路的情况发生。
由于励磁的变动或瞬时表观负荷的变化，可以通过调节励磁控制器来确保发电机的电压、频率和功率因数在设定范围内。
同步发电机励磁控制系统在发电中起着重要作用，它是保证发电机稳定运行的关键，只有在同步发电机励磁控制系统正常工作的情况下，才能确保发电机良好的故障率和负荷率。
此外，同步发电机励磁控制系统也可以提高发电机的效率，从而更有效地利用发电机的输出功率，节约能源。
综上所述，同步发电机励磁控制系统可以保证同步发电机的正常运行，保持发电机的可靠性，还可以提高发电效率，节约能源。
第五章同步发电机励磁自动控制系统解读
频率稳定性
电压稳定性
大干扰电压 稳定性
大干扰功角 稳定性
小干扰电压 稳定性
短期稳定性 短期稳定性
2019/1/1
短期稳定性 长期稳定性
长期稳定性
15/43
电力系统稳定性的定义与分类
功角稳定性
表征着系统维持同步的能力，主要原因是发电机输入、 输出转矩平衡受到破坏，失步的形式可能是功角单调 增长，也可能是增幅振荡。分析时间为10~20s
2019/1/1 5/43
一 同步发电机励磁控制系统的任务
1、电压控制(调压精度0.5%) 2、控制无功功率分配 3、提高同步发电机并联运行的稳定性 4、改善电力系统的运行条件
改善异步电动机的自启动条件 为发电机异步运行创造条件
提高继电保护装置工作的正确性
5、水轮发电机组要求实行强行减磁
2019/1/1 6/43
I G cos K1
2019/1/1 9/43
2 控制无功功率分配—与无穷大母线并联运行
发电机励磁电流变化只是改变了机组的 无功功率Q和功率 角δ值的大小。
U G = 常数
G
I G
与无穷大母线并联运 行的机组，调节励磁 电流就可以改变发电 机的无功功率。
2019/1/1
10/43
2 控制无功功率分配—多台发电机并 联运行 并联发电机组无功功率分配取决
2019/1/1
小扰动小变速运行状态
1954年苏联学 者维.柯.维尼柯 大扰动小变速运行状态 夫《电力系统 大扰动大变速运行状态 机电过渡过程》
13/43
电力系统稳定性的定义与分类
1 静态不稳定性
功角过大而失步（滑行失步） 1974年美国学者 大小扰动引起的振荡失步
同步发电机励磁自动控制系统组成、基本任务和要求
以迅速提高发电机的端电压，从而有效地改善系统的暂 态稳定性。
二 、同步发电机励磁自动控制系统的基本任务
电
无
提
强
强
压
功
高
行
行
控
分
稳
励
减
制
配
定
磁
磁
（一）电压控制
(1)单机运行时
IG
UG IG
IEF
G
EqEqUG源自IPUGIQ
IG
UG
Eq UG jIG X d
电压UB，或维持它们在给定的范围内.
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：
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，
IG
G
UG =Constant Eq
IP
UG
IQ
IG
PG UG IG cos constant
PG
EqU G Xd
sin
constant
IG cos constant Eq sin constant
发电机励磁电流的变化改变了机组 的无功功率和功率角的大小。
调节与无限大母线并联运行的机组的励磁 电流可以改变发电机无功功率的数值。
发电机并入电力系统运行时，电力系统的电压水平由系统中 无功电源发出的无功功率总和与系统中负荷所消耗的无功功 率总和之间的平衡关系决定。
同步发电机励磁系统
11.4加强励磁系统运行安全管理 • 11.4.5修改励磁系统参数必须严格履行审批手续， 在书面报告有关部门审批并进行相关试验后，方 可执行，严禁随意更改励磁系统参数设置。 • 11.4.6利用自动电压控制(AVC)对发电机调压时， 受控机组励磁系统应投入自动方式。 • 11.4.7加强励磁系统设备的日常巡视，检查内容至 少包括：励磁变压器各部件温度应在允许范围内， 整流柜的均流系数(各整流柜电流平均值与最大值 之比)应不低于0.9，温度无异常，通风孔滤网无堵 塞。发电机或励磁机转子碳刷磨损情况在允许范 围内，滑环火花不影响机组正常运行等。
11.3加强励磁系统的调整试验管理
• 11.3.1电力系统稳定器的定值设定和调整应由具备资质的科研单 位或认可的技术监督单位按照相关行业标准进行。试验前应制 定完善的技术方案和安全措施上报相关管理部门备案，试验后 电力系统稳定器的传递函数及自动电压调节器(AVR)最终整定参 数应书面报告相关调度部门。 • 11.3.2机组基建投产或励磁系统大修及改造后，应进行发电机空 载和负载阶跃扰动性试验，检查励磁系统动态指标是否达到标 准要求。试验前应编写包括试验项目、安全措施和危险点分析 等内容的试验方案并经批准。 • 11.3.3励磁系统的V/Hz限制环节特性应与发电机或变压器过激磁 能力低者相匹配，无论使用定时限还是反时限特性，都应在发 电机组对应继电保护装置动作前进行限制。V/Hz限制环节在发 电机空载和负载工况下都应正确工作。 • 11.3.4励磁系统如设有定子过压限制环节，应与发电机过压保护 定值相配合，该限制环节应在机组保护之前动作。
励磁系统日常维护
• 1、整流柜电流均流系数监测； • 2、整流柜、调节器柜通风滤网清扫、风机 运行状态检查； • 3、励磁变、整流柜运行温度监测； • 4、励磁系统运行环境监测； • 5、励磁调节器测量数据监测、报警监测； • 6、检查、清扫发电机转子滑环；
同步发电机励磁系统
同步发电机励磁系统引言同步发电机是一种将机械能转换为电能的设备，它通过励磁系统来生成磁场，使得转子能够与电网同步运行。
励磁系统在同步发电机的运行中起着至关重要的作用，它对发电机的稳定运行和输出电能的质量产生着重要影响。
本文将介绍同步发电机励磁系统的原理、常见的励磁系统类型以及其在电能发电中的作用。
一、同步发电机励磁系统的原理同步发电机的励磁系统的主要作用是在转子上产生磁场，使得转子与电网的磁场同步，从而使得发电机可以向电网输出电能。
励磁系统的原理可以通过法拉第定律来解释，该定律表明磁场的变化会产生感应电动势。
在同步发电机中，励磁系统的磁场可以通过直流电流在转子上产生。
当通过励磁绕组的电流改变时，绕组周围的磁场也会发生变化，从而在转子内感应出电动势。
这个感应电动势会引起一定的电流流动，从而通过励磁绕组将转子磁场与电网磁场同步。
二、常见的励磁系统类型1. 直流励磁系统直流励磁系统是最常见的励磁系统类型之一。
在直流励磁系统中，励磁绕组通常由一组电枢绕组和磁极绕组组成。
电枢绕组通过直流电流产生磁场，并与磁极绕组相互作用，从而产生所需的磁场分布。
直流励磁系统具有调节灵活性好、响应速度快等优点，被广泛应用于各种类型的发电机。
2. 恒功率励磁系统恒功率励磁系统是一种在同步发电机中常用的励磁系统类型。
恒功率励磁系统通过自动调节输出的励磁电流，使得同步发电机在负载变化时能够保持输出功率不变。
该励磁系统利用负载的反馈信号对励磁电流进行调整，从而实现恒功率输出。
恒功率励磁系统在电能供应系统中起到了稳定电能输出的重要作用。
3. 智能励磁系统随着电力系统的发展，智能励磁系统逐渐成为同步发电机励磁系统的研究重点。
智能励磁系统利用现代控制技术和计算机技术，可以实现对励磁电流和磁场的精确控制，从而提高同步发电机的运行效率和稳定性。
智能励磁系统具有较高的灵活性和可扩展性，能够适应不同负载和电网变化的要求。
三、同步发电机励磁系统在电能发电中的作用1. 稳定发电机输出电压和频率同步发电机励磁系统是保证电力系统稳定运行的关键之一。
同步发电机励磁自动控制系统
同步发电机励磁自动控制系统在现代电力系统中，同步发电机励磁自动控制系统扮演着至关重要的角色。
它如同电力生产的“智慧大脑”，时刻精准调控着发电机的运行状态，确保电力的稳定供应和优质输出。
要理解同步发电机励磁自动控制系统，首先得明白励磁是什么。
简单来说，励磁就是给同步发电机的转子提供直流电流，从而在转子周围产生磁场。
这个磁场与定子绕组相互作用，就能产生电能。
而励磁自动控制系统呢，就是能够根据电力系统的运行状况和需求，自动调整这个励磁电流的大小和方向，从而实现对发电机输出电压、无功功率等重要参数的控制。
那么，为什么需要这样一个自动控制系统呢？这是因为电力系统的运行状态是时刻变化的。
比如，当系统中的负载突然增加时，如果不及时调整励磁电流，发电机的输出电压就会下降，可能导致电力质量下降，甚至影响到用电设备的正常运行。
反之，当负载突然减少时，若不加以控制，输出电压又会升高，可能损坏设备。
同步发电机励磁自动控制系统主要由励磁功率单元和励磁调节器两大部分组成。
励磁功率单元负责向发电机转子提供直流励磁电流，它就像是“动力源”，要保证有足够的能量和稳定的输出。
而励磁调节器则是整个系统的“指挥中心”，通过采集发电机的各种运行参数，如端电压、定子电流、无功功率等，然后按照预定的控制规律进行计算和分析，最终输出控制信号来调节励磁功率单元的输出。
在实际运行中，励磁自动控制系统有着多种控制方式。
其中，恒机端电压控制是最为常见的一种。
它的目标是保持发电机端电压恒定，无论系统中的负载如何变化。
通过不断监测端电压，并与设定的电压值进行比较，然后调整励磁电流，从而使端电压始终稳定在设定值附近。
这种控制方式能够有效地保证电力质量，满足用户对电压稳定性的要求。
另一种常见的控制方式是恒无功功率控制。
在某些情况下，电力系统需要发电机输出特定的无功功率，以维持系统的电压水平和功率因数。
此时，励磁自动控制系统就会根据无功功率的设定值来调整励磁电流，确保发电机输出的无功功率符合要求。
同步发电机励磁系统
(1) 自励直流励磁机励磁系统
励磁机EX和发电机G同轴，靠剩 磁建立电压。
励磁机发出的电流，一部分(IEF) 送给发电机的励磁绕组；一部分 (IEE)经过磁场变阻器RC送给励磁 机的励磁绕组。
由于励磁机向它自己提供励磁电流，故称为自励。
I I I LL
AVR
EE IILELE——励励磁磁机机的提励供磁的电励流磁机I流的AV励R—磁自电动流励磁调节器输出的电
自动励磁调节器通过调节晶闸管的控制角改变交流励磁机的励 磁电流，来控制发电机励磁电流。
主励磁机的频率 为 100Hz，副励 磁机的频率一般为 500Hz，以组成 快速响应的励磁系 统。
励磁系统的整流电路
整流电路
三相桥式 不可控
三相桥式 半控
三相桥式 全控
励磁调节装置原理
图为600MW发电机自并励励磁系统
它的励磁电流控制由两种途径实现：
一是通过人工调节励磁机磁场电阻来改变励磁机的励磁电流IEE，从 而达到人工调整发电机励磁电流的目的，实现对发电机励磁电流的 手动调节。
二是通过自动励磁调节器对励磁机的励磁电流IAVR自动调节，从而 实现对发电机励磁电流的自动调节。
(2) 他励直流励磁机励磁系统
它与图5.10 (a)的不同之 处在于直流励磁机的励磁 电流是由另一台与发电机 同轴的副励磁机供给，故 K I
LL
EE
Z AVR
IEE—副励磁机提供的励磁电流 K—折算系数，将IAVR折算到IEE所流过的绕 组中去输出的电流
自励直流励磁机中，IEE的增加促使励磁机电压UEF增加，而IEE的增 加又依靠UEE的增加。IEE和UEE的这种关系使得励磁机的励磁时间 常数增大了。
而它励直流励磁机则不然，它没有IEE和UEE的相互依赖关系，励磁 时间常数只决定于励磁绕组的结构和参数。所以它励直流励磁机
同步发电机励磁系统介绍
智能控制技术的应用
要点一
智能控制算法
随着智能控制算法的发展，如模糊控制、神经网络等，励 磁系统的智能化水平得到了显著提升。这些算法可以对励 磁系统进行自适应控制，自动调整励磁电流的参数，提高 发电机的运行效率和稳定性。
要点二
应用优势
智能控制技术的应用，使得励磁系统的自适应能力和鲁棒 性得到了增强。同时，通过智能控制算法，可以实现对励 磁系统的优化控制，降低发电机的运行成本和维护成本。
系统的寿命也得到了延长。
数字化控制技术的应用
数字化控制器
随着数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑控制器（PLC）等数字化控制技术的发， 励磁系统的控制精度和响应速度得到了显著提升。数字化控制器可以对励磁电流进行快
速、准确的调节，提高发电机的动态性能和稳定性。
应用优势
数字化控制技术的应用，使得励磁系统的控制策略更加灵活和智能化。通过数字化控制 器，可以实现对励磁系统的远程监控和故障诊断，提高励磁系统的可靠性和可维护性。
高性能永磁材料的应用
永磁材料
随着高性能永磁材料的出现，如稀土永磁材 料，励磁系统的性能得到了显著提升。这些 材料具有高磁能积和矫顽力，可以替代传统 的电磁铁，减小励磁系统的体积和重量，提 高励磁系统的效率和可靠性。
应用优势
高性能永磁材料的应用，使得励磁系统在小 型化和高效化方面取得了重要突破。同时， 由于永磁材料的耐腐蚀和抗氧化性能，励磁
励磁系统的组成
励磁电源
提供励磁电流的电源设备，通常为直流电源 或交流电源。
励磁线圈
安装在发电机转子上的线圈，用于产生励磁 磁场。
励磁控制器
用于控制励磁电流的调节器，根据发电机运 行状态和电网需求进行自动调节。
同步发电机励磁系统原理
同步发电机励磁系统原理定义:励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。
励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。
励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器;励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。
励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。
对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。
励磁装置可以单独提供，亦可作为发电设备配套供应。
励磁系统的主要作用有:1)根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值;2)控制并列运行各发电机间无功功率分配;3)提高发电机并列运行的静态稳定性;4)提高发电机并列运行的暂态稳定性;5)在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度;6)根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。
原理:利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理，将原动机的机械能变为电能输出。
同步发电机由定子和转子两部分组成。
定子是发出电力的电枢，转子是磁极。
定子由电枢铁芯，均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。
转子通常为隐极式，由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。
汽轮发电机的极数多为两极的，也有四极的。
转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场(称为转子磁场)，其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。
转子旋转时，转子磁场随同一起旋转、每转一周，磁力线顺序切割定子的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势。
发电机带对称负载运行时，三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。
定子磁场和转子磁场相互作用，会产生制动转矩。
从汽轮机输入的机械转矩克服制动转矩而作功。
发电机可发出有功功率和无功功率。
所以，调整有功功率就得调节汽机的进汽量。
转子磁场的强弱直接影响定子绕组的电压，所以，调发电机端电压或调发电机的无功功率必须调节转子电流。
同步发电机励磁系统介绍
同步发电机励磁系统分类介绍1概述向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。
励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它的可靠性对于发电机的安全运行和电网的稳定有很大影响。
发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行而且也影响了电力系统的稳定，因此必须要提高励磁系统的可靠性，而根据实际情况选择正确的励磁方式是保证励磁系统可靠性的前提和关键。
电力系统同步发电机的励磁系统主要有两大类，一类是直流励磁机励磁系统，另一类是半导体励磁系统。
2直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统是采用直流发电机作为励磁电源，供给发电机转子回路的励磁电流。
其中直流发电机称为直流励磁机。
直流励磁机一般与发电机同轴，励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子励磁电流，形成有碳刷励磁。
直流励磁机励磁系统又可分为自励式和它励式。
自励与他励的区别是对主励磁机的励磁方式而言的，他励直流励磁机励磁系统比自励励磁机励磁系统多用了一台副励磁机，因此所用设备增多，占用空间大，投资大，但是提高了励磁机的电压增长速度，因而减小了励磁机的时间常数，他励直流励磁机励磁系统一般只用在水轮发电机组上。
采用直流励磁机供电的励磁系统，在过去的十几年间，是同步发电机的主要励磁系统。
目前大多数中小型同步发电机仍采用这种励磁系统。
长期的运行经验证明，这种励磁系统的优点是：具有独立的不受外系统干扰的励磁电源，调节方便，设备投资及运行费用也比较少。
缺点是：运行时整流子与电刷之间火花严重，事故多，性能差，运行维护困难，换向器和电刷的维护工作量大且检修励磁机时必须停主机，很不方便。
近年来，随着电力生产的发展，同步发电机的容量愈来愈大，要求励磁功率也相应增大，而大容量的直流励磁机无论在换向问题或电机的结构上都受到限制。
因此，直流励磁机励磁系统愈来愈不能满足要求。
目前，在100MW及以上发电机上很少采用。
3半导体励磁系统半导体励磁系统是把交流电经过硅元件或可控硅整流后，作为供给同步发电机励磁电流的直流电源。
简述同步发电机励磁控制系统的作用
简述同步发电机励磁控制系统的作用同步发电机励磁控制系统是电力系统中必不可少的一部分，其可以提供发电机所需要的最佳功率输出。
这就涉及到对发电机电流、电压等参数的有效控制和调节，以达到发电机最佳工作状态的目的。
因此，励磁控制系统的重要性不言而喻。
励磁控制系统是一种控制发电机磁感应量的系统，它的作用是维持发电机的正常工作，使发电机在正常工作中具有良好的动力性能。
励磁控制系统由控制器、变频器和励磁电路等部件组成。
励磁电路是励磁控制系统的核心部分，可以检测发电机的磁感应量，以便实现发电机最佳功率输出。
励磁控制系统也可以用于控制发电机的频率。
发电机运行时，励磁控制系统可以根据发电机的电流、电压以及频率变化来调整励磁电路的工作参数，以保持发电机的频率在规定的范围内。
励磁控制系统还可以用于控制发电机的同步性和稳定性。
当发电机运行时，励磁控制系统可以根据发电机本身的特性，调整励磁电路的工作参数，实现发电机的同步满负荷操作，并检测发电机的电流、电压和频率，确保发电机处于稳定的运行状态。
总而言之，励磁控制系统是发电机中不可缺少的重要组成部分，它能够有效控制发电机的磁感应量、频率和同步性，以达到最佳的功率输出。
它的安装和使用十分简单，可以在短时间内实现发电机的最佳性能。
由于励磁控制系统具有这些重要功能，因此，在电力系统的运行过程中，它们发挥着不可替代的作用。
励磁控制系统的发展也受到了各方面的关注，新技术不断涌现，例如数字控制、无线控制和物联网控制等，可以改善励磁控制系统控制精度，提高发电机的机械稳定性和磁感应量的准确性，从而进一步提高发电机的运行效率和功率输出。
综上所述，同步发电机的励磁控制系统是电力系统运行的重要组成部分，其主要作用是控制发电机的磁感应量、频率和同步性，以实现发电机最佳功率输出，是保证电力系统可靠运行的基础性要素。
技术的发展也带来了新的可能性，可以进一步提高发电机的运行性能，使它能够实现最佳的性能。
1、同步发电机励磁系统介绍(NR)
台套 台套 台套 台台套套
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2015/1/10
励磁系统类型介绍
30
- 三机交流励磁机励磁系统
在积压节数三电倍和机较不数励励网小利23451磁低磁故，），））））系电障励方发；励高发励统流时磁磁电磁电便起主电系机系机始，电硬要源统励统轴厂提励反有特可磁时系设供磁馈永点控电间较备系附足磁部流统加布常：够长机的置必控分由数，提强须制；二较（容供励具；调极大易倍备，节产，管不数高器生整对受强；机流电+可励系械供压控统电振给快硅影压动速，）倍响调过；体，
积分
15
励磁电压 机端电压
Efd
发电机 Ut
串联PID
励磁电压 机端电压
发电机 Efd
Ut
并联PID
发电机励磁系统
• 励磁调节器结构图
2015/1/10
14
发电机励磁系统
• 励磁系统设备
励磁功率单元（SCR）
16
可强单过隔智数传控迫风电离能字感硅风机压开测均器全冷保关控流\双控护风桥机
4
发电机励磁系统
78 励励磁磁变机压起器励设备
11
11901 发励轴电磁电机机压磁磁抑场场制接接设地地备检检测测 111
单台位套 台套 台套 台台套套 台套 台台套套 台台台套套套
电通元电通元型通至灭类通至起数数电压讯件流讯件式道磁型道励量量阻少少保方参方参、数开，数型，，参22个个护式数式数过容型量关量式型数整整参，，电，量（式，，式，流流数机机人灭压人、交电器器，柜柜机参机电容磁流设，，机数数数压参界电界或计整整柜量量变数面阻面直参流流数比配型配流数器器量等置置式）输输，，及，出出操容操起电电作量作励面，面流输流板过板出，，，，
简述同步发电机励磁控制系统的作用
简述同步发电机励磁控制系统的作用
同步发电机励磁控制系统是一种重要的励磁发电机控制系统，它可以有效地控制发电机的励磁势，提高发电机的运行效率，防止过负荷操作导致的设备损坏，从而确保发电机的高效安全运行。
同步发电机励磁控制系统一般由交流励磁控制装置、调节装置和发电机控制系统组成，它们可以根据发电机需要，调节励磁控制装置，控制励磁电流的大小，以达到发电机的高效运行。
首先，同步发电机励磁控制系统能够充分利用发电机的励磁势，确保发电机的转速始终保持稳定，从而提高发电机的运行效率。
同步发电机励磁控制系统的另一个作用是防止发电机的过负荷操作，可以通过调节励磁控制装置，减少励磁电流的大小，有效地防止发电机由于过负荷操作造成的损坏，确保发电机的安全运行。
此外，同步发电机励磁控制系统还可以控制发电机的励磁振荡，确保发电机的高效负荷调节，以实现负荷精确的调节和控制，从而提高发电机的运行效率和经济性。
最后，同步发电机励磁控制系统可以自动实现对发电机运行参数的监控和控制，可以在发电机出现故障时及时停机，有效地防止发生人身伤害和财产损失。
综上所述，同步发电机励磁控制系统在保证发电机高效安全运行过程中发挥着重要作用。
考虑到发电机本身的优势和同步发电机励磁控制系统的多种功能，同步发电机励磁控制系统更是成为发电领域必不可少的设备，它可以有效地解决发电机过负荷、励磁振荡、发电机
故障等问题，从而保证发电机的高效安全运行。
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1 电压控制
励磁自动控制系统担负了维持电压水平的任务
GEW
U EF I EF
Xd
I G
G
I U G G
等值
E q
U G
Eq cos G U G I Q X d
cos G 1
U jI X E q G G d
E q
jI G X d
Eq U G I Q X d
2 动态不稳定性
3 暂态不稳定性
拜金利及金巴克主 编论文集《大规模 电力系统稳定性》
大扰动后发电机在第一摇摆失步
静态/动态稳定性定义及理解出现了混乱
1981年在IEEE PES Winter Meeting重新对电力系统稳定性进 行定义
1 静态稳定性/小扰动稳定性
所加干扰足够小，可以用系统的 线性化方程来描述系统过渡过程 当系统受到小的干扰后，系统会达到与受干扰前相同或接近的运行状态 所加的干扰使得不能用系统的线 性化方程来描述系统过渡过程
概述
2018/10/20
3/43
第一节
概述
同步发电机的运行特性与它的空载电动势Eq值的大小有关， 而Eq值是发电机励磁电流的函数。改变励磁电流就可以影响同 步发电机在电力系统中的运行特性。 电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要 影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率分配。
在某些故障情况下，发电机端电压降低将导致电力 系统稳定水平下降，为此，当电力系统故障时，要 求发电机迅速增大励磁电流，以维持电网的电压水 平及稳定性。
同步发电机励磁自动控制系统
主要内容
1、同步发电机励磁控制系统的任务
（1）电压控制 （2）控制无功功率 （3）提高同步发电机并列运行的稳定性
（4）改善电力系统的运行条件
（5）水轮发电机强行减磁
2、对励磁系统的基本要求 3、同步发电机的励磁系统的各种类型及其 结构和特点
2018/10/20 2/43
第一节
2 控制无功功率分配—多台发电机并 联运行 并联发电机组无功功率分配取决
I Q1
G G
I Q2
IQ
于各发电机的外特性，曲线越平 坦的机组其无功电流的增量越大
UG
通常希望发电机组间的无功功率 分配按照机组容量大小比例分配 单纯把并联所有机组的外特性 做成相同是不可能的
G2
UM1 UM 2
调节励磁可以任意改变 外特性曲线的斜率以达 到合理分配无功的目的。
I G cos K1
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2 控制无功功率分配—与无穷大母线并联运行
发电机励磁电流变化只是改变了机组的 无功功率Q和功率 角δ值的大小。
U G = 常数
G
I G
与无穷大母线并联运 行的机组，调节励磁 电流就可以改变发电 机的无功功率。
2018/10/20
10/43
频率稳定性
电压稳定性
大干扰电压 稳定性
大干扰功角 稳定性
小干扰电压 稳定性
短期稳定性 短期稳定性
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短期稳定性 长期稳定性
长期稳定性
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电力系统稳定性的定义与分类
负荷无功电流
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Байду номын сангаас
2 控制无功功率分配—与无穷大母线并联运行
U G = 常数
单机无穷大系统
G
I G
发电机发出的有功功 率只受调速器控制
PG U G I G cos const.
PG EqU G Xd sin const.
E q sin K 2
负荷的无功电流是造成Eq,UG 之间幅值差的主要原因 I Q
2018/10/20
I P
G
jI Q X d U G
I G
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1 电压控制
励磁自动控制系统就是通过不断的调节励磁电流来 维持发电机端电压为设定值的 同步电机外特性 机端电压 励磁电流
注：改变发电机的励 磁电流一般都不直接在 发电机的转子回路中进 行，而是改变励磁机的 励磁电流的方法来达到 调节目的。原因是转子 回路的电流很大，不易 直接调整。
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一 同步发电机励磁控制系统的任务
1、电压控制(调压精度0.5%) 2、控制无功功率分配 3、提高同步发电机并联运行的稳定性 4、改善电力系统的运行条件
改善异步电动机的自启动条件 为发电机异步运行创造条件
提高继电保护装置工作的正确性
5、水轮发电机组要求实行强行减磁
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3 提高同步发电机并联运行的稳定性
电力系统稳定性的定义与分类
在20世纪60年代及以前
1 静态稳定性 2 动态稳定性
系统受到小扰动后保持所有运行 参数接近正常值的能力
系统受到大扰动后，系统参数恢 复到正常值的能力
出现了自动再同期现象——发电机在失去同步后经过较短时间的 异步运行又自动牵入同步，主系统仍然能够保持同步
2 暂态稳定性/大扰动稳定性
当系统遭受到干扰后，系统可以达到一个可以接受的稳定运行状态
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电力系统稳定性的定义与分类
2004年8月，IEEE发表了CIGRE第38委员会与IEEE系统动态行 为委员会联合小组制定的电力系统稳定性分类及定义
电力系统稳定性
功角稳定性
小干扰功角 稳定性
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DIQ2
DIQ 1
G1
IQ1 IQ 2
IQ2
IQ1
IQ
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2 控制无功功率分配—名称说明
我国在1953年以前把调整同步发电机励磁电流的自 动装置成为“自动调压器”，
1953年后又改称为“自动励磁调节器”，现在又有 重称为自动调压器的趋势。
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同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量、无功功率的 合理分配、提高电力系统运行的可靠性方面均起到十分重要的 作用。
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励磁自动控制系统
向同步发电机转 子提供直流电流 根据输入信号和给定的调节 准则控制励磁功率单元的输出
励磁 功率单元
G
发电机
电力系统
励磁调节器
输入信息
由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成了 反馈控制系统。
1 静态稳定性 2 动态稳定性 3 综合稳定性
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小扰动小变速运行状态
1954年苏联学 者维.柯.维尼柯 大扰动小变速运行状态 夫《电力系统 大扰动大变速运行状态 机电过渡过程》
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电力系统稳定性的定义与分类
1 静态不稳定性
功角过大而失步（滑行失步） 1974年美国学者 大小扰动引起的振荡失步