《励磁调节原理》PPT课件
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励磁系统工作原理 ppt课件
励磁系统工作原理
6
UNITROL 5000调节器可根据电厂或电网的需要实现PID 或恒无功或恒功率因数调节及PSS稳定控制。自并励系统在 发电机无电压输出或电压低于5%空载额定电压时可控硅整 流桥不工作即无整流电压输出。此时起励装置借助于厂用 220V交流电经整流二极管、接触器、限流电阻送入发电机 转子绕组中，起励电压可用软件参数设定，一般建立发电机 的端电压不超过5%空载额定.在起励阶段，AVR测量到发电 机电压达到预先设定的某一个值，就即刻自行切换到AVR控 制，即起励装置的输出自行断开,由AVR控制可控硅整流桥 输出保持着发电机电压达到预设值。如果采用零起升压，在 上述过程中AVR会继续升压，一直升至发电机电压额定值 20KV。(基本过程:起励-切换-自动升压-自动停在设定的电压 值)。
1、发电机功率因数、电压、无功及励磁电流、励磁电压指示正 常且稳定。 2、励磁操作界面没有运行限制器动作告警。 3、工作调节器的设定点没有达到限制值。 4、励磁系统投入自动位置，未发生自动切换现象，通道间平衡， 切换准备就绪。 5、调节器无异常声音，调节器柜没有任何报警，各仪表指示正 常。 6、整流柜各冷却系统工作正常，空调运行正常，空气进出风口 无杂物堵塞,励磁间温度控制在30度左右。 7、整流柜均流正常，均流偏差不大于10％。
励磁系统工作原理
11
9、AVR控制柜、整流柜就地显示无红灯告警。 10、运行及维护人员定期检查励磁小间温度和记录励磁就地 面板运行数据。 11、无异常干扰,移动电话及对讲机等无线收发设备应远离励 磁系统控制小间。 12、机组正常运行中有特殊工作时，AVR柜门可打开外，其 他任何柜门严禁打开。 13、当励磁系统出现告警信号和异常运行情况，应及时告知 设备维护人员。 14、励磁柜无非正常运行的噪音。 15、励磁系统运行中的投切，参照励磁系统运行相关切换要 求执行。
《励磁调节系统》课件
《励磁调节系统》PPT课 件
励磁调节系统是用于控制发电机组和变压器中的磁场的一种系统。本课件将 介绍励磁调节系统的原理、作用及其在不同领域的应用。
什么是励磁调节系统
励磁调节系统是一种用于控制电磁设备中磁场的系统，可以通过调节励磁电 流来控制磁通量的大小。
励磁调节系统的作用和意义
稳定电压输出
通过控制磁场，使电设备输出的电压保持稳定， 确保设备正常运行。
保护电设备
控制磁场的强度，避免电设备受到过电压或过电 流的损坏。
提高能效
通过优化磁通量的分布，减少电磁能的损耗，提 高能效。
优化发电能力
通过调整励磁电流，提高据电设备的需求调节励磁电流，进而改变设备中的磁场强度 和磁通量。
励磁调节系统的组成部分
励磁调节系统可以采用手动模式或自动模式进行运行。手动模式下，操作人员手动调节励磁电流；自动模式下， 系统根据设定的参数自动调节励磁电流。
励磁电流和磁通量的关系
励磁电流是调节磁通量的主要参数，增加励磁电流可增加磁通量的强度，降 低励磁电流可降低磁通量的强度。
励磁调节系统的参数配置
励磁调节系统的参数配置包括设定励磁电流的范围、响应时间和稳定性等，并根据不同场景进行调整。
1 主回路电流测量模块
用于测量励磁电流的模块，获取电设备的实 时电流值。
2 信号处理模块
对测量到的电流信号进行处理，生成相应的 控制信号。
3 功率放大模块
根据信号处理模块的控制信号，控制功率放 大器输出适当的励磁电流。
4 控制器
通过接收信号处理模块的控制信号，对励磁 调节系统进行整体控制。
励磁调节系统的运行方式
励磁调节系统是用于控制发电机组和变压器中的磁场的一种系统。本课件将 介绍励磁调节系统的原理、作用及其在不同领域的应用。
什么是励磁调节系统
励磁调节系统是一种用于控制电磁设备中磁场的系统，可以通过调节励磁电 流来控制磁通量的大小。
励磁调节系统的作用和意义
稳定电压输出
通过控制磁场，使电设备输出的电压保持稳定， 确保设备正常运行。
保护电设备
控制磁场的强度，避免电设备受到过电压或过电 流的损坏。
提高能效
通过优化磁通量的分布，减少电磁能的损耗，提 高能效。
优化发电能力
通过调整励磁电流，提高据电设备的需求调节励磁电流，进而改变设备中的磁场强度 和磁通量。
励磁调节系统的组成部分
励磁调节系统可以采用手动模式或自动模式进行运行。手动模式下，操作人员手动调节励磁电流；自动模式下， 系统根据设定的参数自动调节励磁电流。
励磁电流和磁通量的关系
励磁电流是调节磁通量的主要参数，增加励磁电流可增加磁通量的强度，降 低励磁电流可降低磁通量的强度。
励磁调节系统的参数配置
励磁调节系统的参数配置包括设定励磁电流的范围、响应时间和稳定性等，并根据不同场景进行调整。
1 主回路电流测量模块
用于测量励磁电流的模块，获取电设备的实 时电流值。
2 信号处理模块
对测量到的电流信号进行处理，生成相应的 控制信号。
3 功率放大模块
根据信号处理模块的控制信号，控制功率放 大器输出适当的励磁电流。
4 控制器
通过接收信号处理模块的控制信号，对励磁 调节系统进行整体控制。
励磁调节系统的运行方式
图解发电机励磁原理
器向发电机提供励磁电流，建立磁场。当发电机端 电压或电流发生变化时，励磁调节器自动调节励磁 电流的大小，以维持发电机端电压稳定。当发电机 停机或故障时，灭磁装置迅速切断励磁电流。
励磁系统类型与特点
直流励磁机励磁系统
采用直流发电机作为励磁电源，具有 结构简单、运行可靠的特点。
交流励磁机励磁系统
采用交流发电机作为励磁电源，通过 整流装置提供直流励磁电流，具有较 大的灵活性和适应性。
04
发电机励磁系统故障诊断与处理
常见故障类型及原因分析
励磁不足或失磁
可能是由于励磁电源故障 、励磁回路开路、励磁绕 组短路等原因导致。
励磁过流
可能是由于励磁回路短路 、励磁绕组接地等原因导 致。
励磁电压不稳定
可能是由于电源电压波动 、励磁调节器故障等原因 导致。
故障诊断方法与技巧
观察法
通过观察发电机运行时的励磁电 压、电流波形等参数，判断是否
下坚实基础。
关注前沿技术动态
关注发电机励磁技术的最新发 展动态，了解新技术、新方法 的应用情况，不断提升自己的 专业素养。
加强实践动手能力
通过参与实验、项目等方式加 强实践动手能力，培养解决实 际问题的能力。
拓展跨学科知识
学习与发电机励磁相关的跨学 科知识，如电力系统分析、电 机学等，提升综合分析和解决
如失磁、励磁不稳、励磁过流等故障，通过 案例分析学习相应的处理方法和预防措施。
发电机励磁技术发展趋势预测
数字化与智能化
随着电力电子技术和控制理论的发 展，未来发电机励磁系统将更加数 字化和智能化，实现更精确的控制 和优化。
多功能集成化
为满足不同应用场景的需求，发电 机励磁系统将向多功能集成化方向 发展，如集成无功补偿、谐波治理 等功能。
励磁系统类型与特点
直流励磁机励磁系统
采用直流发电机作为励磁电源，具有 结构简单、运行可靠的特点。
交流励磁机励磁系统
采用交流发电机作为励磁电源，通过 整流装置提供直流励磁电流，具有较 大的灵活性和适应性。
04
发电机励磁系统故障诊断与处理
常见故障类型及原因分析
励磁不足或失磁
可能是由于励磁电源故障 、励磁回路开路、励磁绕 组短路等原因导致。
励磁过流
可能是由于励磁回路短路 、励磁绕组接地等原因导 致。
励磁电压不稳定
可能是由于电源电压波动 、励磁调节器故障等原因 导致。
故障诊断方法与技巧
观察法
通过观察发电机运行时的励磁电 压、电流波形等参数，判断是否
下坚实基础。
关注前沿技术动态
关注发电机励磁技术的最新发 展动态，了解新技术、新方法 的应用情况，不断提升自己的 专业素养。
加强实践动手能力
通过参与实验、项目等方式加 强实践动手能力，培养解决实 际问题的能力。
拓展跨学科知识
学习与发电机励磁相关的跨学 科知识，如电力系统分析、电 机学等，提升综合分析和解决
如失磁、励磁不稳、励磁过流等故障，通过 案例分析学习相应的处理方法和预防措施。
发电机励磁技术发展趋势预测
数字化与智能化
随着电力电子技术和控制理论的发 展，未来发电机励磁系统将更加数 字化和智能化，实现更精确的控制 和优化。
多功能集成化
为满足不同应用场景的需求，发电 机励磁系统将向多功能集成化方向 发展，如集成无功补偿、谐波治理 等功能。
发电机励磁系统原理PPT课件
A
UFG1其他辅助控制功能
1、UFGP2T断逆线变 保B 护功能； 2、软起励功能；
.
3、主0 开关容45错功47 能5；0 4、同步电压V/F断限制线曲保线护
f(Hz) 17
励磁产生负阻尼的原因
阻尼（正、零、负）VS惯性
动态稳定可以理解为机电振荡的阻尼问题。
AVR造成阻尼变弱、甚至变负（K5变负)。在 —定的运行方式及励磁系统参数下，AVR在维 持Ug恒定的同时，会产生负的阻尼作用。
子回路。
无刷励磁系统中的副励磁机
（PMG）是一个永磁式中频发电机，它与发电机同轴旋转。主励磁机的 磁场绕组是静止的，即它是一个磁极静止、电枢旋转的交流发电机。
无刷励磁系统彻底革除了滑环、电刷等转动接触元件，提高了运行可 靠性和减少了机组维护工作量。但旋转半导体无刷励磁方式对硅元件 的可靠性要求高，不能采用传统的灭磁装置进行灭磁，转子电流、电 压及温度不便直接测量等。这些都是需要研究解决的问题
.
2
交流励磁机系统（三机它励） 同轴
组成：交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL）都与发电机同
轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电。
也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。
优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响
缺点：调节速度慢，轴系长度长，易. 引发轴系振荡
电压与励磁电流变压器 GLH（串联变）
的副方电压相联（相量相加），然后
加在可控硅整流桥KZ上。当发电机负
载情况变化时，例如电流增大或功率
数降低，则加到可控硅整流桥上的阳
极电压增大，故这种励磁方式具有相
复励作用。
5
无刷励磁系统
《励磁调节系统》课件
案例结论
励磁调节系统在电厂中的应用，有助于提高电力系统的稳定性和安全性 ，降低运营成本，为电厂的可持续发展提供了有力支持。
某电动机控制系统中励磁调节系统的应用案例
案例概述
某电动机控制系统通过采用励磁调节系统，实现了电动机的高效、稳定运行。
案例分析
该励磁调节系统采用了智能控制算法，可以根据电动机的运行状态和负载变化进行实时调 节，优化电动机的运行性能。同时，该系统还具有过载保护和短路保护功能，提高了电动 机的运行安全性和可靠性。
PART 03
励磁调节系统的性能指标 与测试方法
励磁调节系统的性能指标
响应速度
励磁调节系统的响应速度越快，对系统 变化的调整就越及时，从而保证系统的
稳定运行。
稳定性
励磁调节系统的稳定性好，可以减小 系统振荡和失控的风险，提高系统的
可靠性。
调节精度
调节精度越高，励磁调节系统对设定 值的跟踪越准确，系统的控制精度就 越高。
励磁调节系统在电动机控制中的应用
01
02
03
调速控制
励磁调节系统可以通过调 节电动机的输入电流，改 变电动机的磁场强度，实 现电动机的调速控制。
启动控制
励磁调节系统能够优化电 动机的启动过程，减小启 动电流对电网的冲击，确 保电动机的平稳启动。
故障保护
励磁调节系统能够实时监 测电动机的运行状态，在 出现故障时及时切断电源 ，保护电动机不受损坏。
案例结论
励磁调节系统在电动机控制系统中的应用，有助于提高电动机的运行效率、稳定性和安全 性，为工业生产的自动化和智能化提供了有力支持。
某科研项目中励磁调节系统的研究与应用案例
案例概述
某科研项目致力于研究励磁调节系统在新能源领域的应用，以提高新能源发电的效率和稳定性。
励磁调节系统在电厂中的应用，有助于提高电力系统的稳定性和安全性 ，降低运营成本，为电厂的可持续发展提供了有力支持。
某电动机控制系统中励磁调节系统的应用案例
案例概述
某电动机控制系统通过采用励磁调节系统，实现了电动机的高效、稳定运行。
案例分析
该励磁调节系统采用了智能控制算法，可以根据电动机的运行状态和负载变化进行实时调 节，优化电动机的运行性能。同时，该系统还具有过载保护和短路保护功能，提高了电动 机的运行安全性和可靠性。
PART 03
励磁调节系统的性能指标 与测试方法
励磁调节系统的性能指标
响应速度
励磁调节系统的响应速度越快，对系统 变化的调整就越及时，从而保证系统的
稳定运行。
稳定性
励磁调节系统的稳定性好，可以减小 系统振荡和失控的风险，提高系统的
可靠性。
调节精度
调节精度越高，励磁调节系统对设定 值的跟踪越准确，系统的控制精度就 越高。
励磁调节系统在电动机控制中的应用
01
02
03
调速控制
励磁调节系统可以通过调 节电动机的输入电流，改 变电动机的磁场强度，实 现电动机的调速控制。
启动控制
励磁调节系统能够优化电 动机的启动过程，减小启 动电流对电网的冲击，确 保电动机的平稳启动。
故障保护
励磁调节系统能够实时监 测电动机的运行状态，在 出现故障时及时切断电源 ，保护电动机不受损坏。
案例结论
励磁调节系统在电动机控制系统中的应用，有助于提高电动机的运行效率、稳定性和安全 性，为工业生产的自动化和智能化提供了有力支持。
某科研项目中励磁调节系统的研究与应用案例
案例概述
某科研项目致力于研究励磁调节系统在新能源领域的应用，以提高新能源发电的效率和稳定性。
励磁系统基本原理 ppt课件
电路，或采用集中式阻容保护。 • 由于可控硅换相尖峰电压产生于励磁变的漏感，集中式阻
容保护可以直接吸收，保护效果更好。
励磁系统基本原理
3.4 灭磁系统
灭磁，即是快速把转子电感中储存的大电流
释放掉，以保证发电机安全运行，保护机组和其
它设备安全 。
转子电感是大的储能元件，电感中的电流是
不能突变的。储存能量为：
可控硅整流桥一般采用三相全控可控硅整流桥的方 式，实现把交流电转换为可控的直流电的主要任务，给发 电机提供各种运行状况下所需要的励磁电流。
励磁系统基本原理
电力电子技术的发展：IGBT
励磁系统基本原理
晶闸管的导通条件：以下两条件须同时具备 正向阳极状态（阳极电位高于阴极电位）； 控制极加上触发电压（或触发脉冲）；
励磁系统基本原理
自并励励磁系统是当今主流励磁系统。已在大、中 型发电机组中普遍采用。其主要技术特点： 接线简单、结构紧凑； 取消励磁机，发电机组长度缩短，减小轴系振动，节 约成本； 典型的快速励磁系统； 调节性能优越，通过附加PSS控制可以有效提高电力系 统稳定性。
励磁系统基本原理
励磁系统基本原理
• 如果这个碗和球之间的摩擦很小，这个球受到扰动后在碗中来回滚动时间 就很长，特别是，如果这个扰动的外力不断的来回施加，就比如我们不断 的荡秋千，这个球就永远不停的来回滚动甚至掉下来，我们就说这个系统 的动态稳定性差。这里的摩擦阻力相当于电力系统的阻尼，这个来回不断 施加的外部力量就相当于自动电压调节器产生的负阻尼。一般来说，自动 电压调节器在电力系统的动态稳定中起坏作用，产生负阻尼，使整个系统 阻尼减少。当我们在自动电压调节器中增添PSS装置，PSS就把自动电压 调节器原来所产生的负阻尼变为正阻尼，相当于增加碗和球的摩擦系数， 使球的滚动幅度快速减小，于是这个系统的动态稳定性就满足要求。
容保护可以直接吸收，保护效果更好。
励磁系统基本原理
3.4 灭磁系统
灭磁，即是快速把转子电感中储存的大电流
释放掉，以保证发电机安全运行，保护机组和其
它设备安全 。
转子电感是大的储能元件，电感中的电流是
不能突变的。储存能量为：
可控硅整流桥一般采用三相全控可控硅整流桥的方 式，实现把交流电转换为可控的直流电的主要任务，给发 电机提供各种运行状况下所需要的励磁电流。
励磁系统基本原理
电力电子技术的发展：IGBT
励磁系统基本原理
晶闸管的导通条件：以下两条件须同时具备 正向阳极状态（阳极电位高于阴极电位）； 控制极加上触发电压（或触发脉冲）；
励磁系统基本原理
自并励励磁系统是当今主流励磁系统。已在大、中 型发电机组中普遍采用。其主要技术特点： 接线简单、结构紧凑； 取消励磁机，发电机组长度缩短，减小轴系振动，节 约成本； 典型的快速励磁系统； 调节性能优越，通过附加PSS控制可以有效提高电力系 统稳定性。
励磁系统基本原理
励磁系统基本原理
• 如果这个碗和球之间的摩擦很小，这个球受到扰动后在碗中来回滚动时间 就很长，特别是，如果这个扰动的外力不断的来回施加，就比如我们不断 的荡秋千，这个球就永远不停的来回滚动甚至掉下来，我们就说这个系统 的动态稳定性差。这里的摩擦阻力相当于电力系统的阻尼，这个来回不断 施加的外部力量就相当于自动电压调节器产生的负阻尼。一般来说，自动 电压调节器在电力系统的动态稳定中起坏作用，产生负阻尼，使整个系统 阻尼减少。当我们在自动电压调节器中增添PSS装置，PSS就把自动电压 调节器原来所产生的负阻尼变为正阻尼，相当于增加碗和球的摩擦系数， 使球的滚动幅度快速减小，于是这个系统的动态稳定性就满足要求。
第三章5节励磁调节原理
(0)发电机运行状态——静态稳定极限b
P U G I cos U G I (cos G cos sin G sin ) Q U G I sin U G I (sin G cos cos G sin )
I sin I d (U G cos G U cos ) / X e I cos I q U G sin G / X d
电磁型励磁调节器
电子型励磁调节器
数字型励磁调节器 机电型励磁调节器的任务是调节电压，其调节线圈中的电流与 发电机电压成正比，调节线圈中产生的磁场力作用于变阻器，从而 改变励磁机磁场电阻以达到调节电压的目的。 由于它操作中需要克服摩擦力，故而具有不灵敏区
2014-10-28 10/46
1 励磁调节器的发展历程
主控制单元输出的数字量数据装入到计数寄存器，同步电 压经过隔离、电平转换，在电压过零点处形成正脉冲，加到 Gate端，使计数器开始计数（作减法），计数结束时输出端的 低电平信号经过转换后形成触发脉冲输出，他与同步电压过零 点间的相差的时间就是相移角
2014-10-28 24/46
移相触发单元
同步单元 同步 信号 移相 整流器接口 门极驱动 至晶闸管 门极 移相控制 信号
2014-10-28
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3 调节控制的数学模型
PID调节控制的算法方程式：
1 ut K P et TI
det 0 et dt TD dt
t
K
t
0
et dt T e jT
j 0
de t 1 eKT eKT T dt T
2014-10-28 30/46
(0)发电机运行状态——定转子热极限
同步电机励磁原理PPT课件
序
同步电机的损坏主要表现 言
1.定子绕组端部绑线蹦断，线圈外表绝缘蹭坏， 连接处开焊；导线在槽口处断裂，进而引 起短路；运行中噪音增大；定子铁芯松动 等故障 。〔见下一页图〕
2.转子励磁起动绕组笼条断裂；绕组接头处产 生裂纹，开焊，局部过热烤焦绝缘；转子 磁级的燕尾锲松动，退出；转子线圈绝缘 损伤；电刷滑环松动；风叶断裂等故障。
序
同步电机补偿意义
言
这样既提高同步电动机运行的稳
定性，又给企业带来可观的经济效益。
序
目前同步电机的使用现状 言
随着现代化大生产的开展，机电设备越来越趋 向大型化、自动化、复杂化、生产过程连续化， 由机电设备群体组成的系统一旦失效，就会对 企业的平安生产及产品质量造成极大的威胁。 同步电机由于其具有一系列优点，特别是转速 稳定、单机容量大、能向电网发送无功功率， 支持电网电压，在我国各行业已得到广泛应用， 特别是在特大型企业，大型同步电动机担负着 生产的重任，其一旦停机或故障，将严重影响 连续生产，特别严重的电机设备事故将导致停 产时间的延长，造成企业经济效益的严重损失， 而长期以来发生同步电动机及其励磁装置损坏 事故却屡见不鲜。
序
同步、异步电动机比较表
言
同步电动机
异步电动机
转速 功率因数 效率 稳定性
不随负载的大小而 随着负载的改变
改变
而改变
可调，可工作在超 不可调，滞后 前、平激、滞后
高
低
稳定性高，转矩与 稳定性差，转矩 端电压成正比： 与端电压平方成
正比：
T emE s iU M n S d Te m m sU2R'r s s d
主
〔1〕采用全控桥式电路，停机时或失步时，其励磁控制系统的灭
发电机励磁系统原理ppt
定QC子电压升高，Q以CG 使机组运行点回到允许的允许范围之内。
欠励限制曲线
定子电流限制（过无功限制、过励限制）
定子电流限制还可以采用根据发电机输 出的有功功率来确定发电机允许输出无 功功率的方式来实现，即过无功限制
功率因数＝1附近没有操作
有功电流分量
QL 进相运行超过限制区
迟相运行超过限制区
QLG
励磁调节器原理图
移相触发器原理：Ut＋Uk＝触发脉冲 模拟式移相电路：余弦移相、锯齿波移相
பைடு நூலகம்
AVR（自动） 恒电压闭环 自动电压调节器 ECR（手动） 恒电流闭环 励磁电流调节器 电压给定Ugref 电流给定Ifref PID调节计算 限制功能 控制电压Uk
恒无功闭环：AVR的辅助控制
励磁调节器构成
A
UFG1其他辅助控制功能 1、UFGP2T断逆线变 保B 护功能； 2、软起励功能； 34、、主同0 开步关电容 压V4/5F错断限制功线47曲能保线5；护0 f(Hz)
励磁产生负阻尼的原因
阻尼（正、零、负）VS惯性
动态稳定可以理解为机电振荡的阻尼问题。 AVR造成阻尼变弱、甚至变负（K5变负)。在 —定的运行方式及励磁系统参数下，AVR在维 持Ug恒定的同时，会产生负的阻尼作用。 ➢扰动前后：ΔP → Δδ1 → Δδ→ 摆动 ➢ → 阻尼 → Δδ2 →稳定 ➢传统励磁：低增益慢速（没有能力管闲事） Δδ→ ΔUg →AVR作用小、反应慢 → ΔUf小 → ΔIf小 → Δ → ΔP（力矩 象限不明） → 对Δδ影响极小。 ➢现代励磁：高增益快速（管闲事帮倒忙） Δδ→ ΔUg →AVR作用大、反应快 → ΔUf大 → ΔIf大 → Δ → ΔP（力矩 第二象限） → 产生负阻尼使原来的阻尼变小，对Δδ负面影响。 ➢AVR+PSS:高增益快速+附加控制系统（管闲事帮正忙） Δδ→ ΔUg →AVR作用大、反应快 → ΔUf大 → ΔIf大， Δ → ΔP（力矩第 一象限） →产生正阻尼使原来的阻尼变大，对Δδ正面影响。
欠励限制曲线
定子电流限制（过无功限制、过励限制）
定子电流限制还可以采用根据发电机输 出的有功功率来确定发电机允许输出无 功功率的方式来实现，即过无功限制
功率因数＝1附近没有操作
有功电流分量
QL 进相运行超过限制区
迟相运行超过限制区
QLG
励磁调节器原理图
移相触发器原理：Ut＋Uk＝触发脉冲 模拟式移相电路：余弦移相、锯齿波移相
பைடு நூலகம்
AVR（自动） 恒电压闭环 自动电压调节器 ECR（手动） 恒电流闭环 励磁电流调节器 电压给定Ugref 电流给定Ifref PID调节计算 限制功能 控制电压Uk
恒无功闭环：AVR的辅助控制
励磁调节器构成
A
UFG1其他辅助控制功能 1、UFGP2T断逆线变 保B 护功能； 2、软起励功能； 34、、主同0 开步关电容 压V4/5F错断限制功线47曲能保线5；护0 f(Hz)
励磁产生负阻尼的原因
阻尼（正、零、负）VS惯性
动态稳定可以理解为机电振荡的阻尼问题。 AVR造成阻尼变弱、甚至变负（K5变负)。在 —定的运行方式及励磁系统参数下，AVR在维 持Ug恒定的同时，会产生负的阻尼作用。 ➢扰动前后：ΔP → Δδ1 → Δδ→ 摆动 ➢ → 阻尼 → Δδ2 →稳定 ➢传统励磁：低增益慢速（没有能力管闲事） Δδ→ ΔUg →AVR作用小、反应慢 → ΔUf小 → ΔIf小 → Δ → ΔP（力矩 象限不明） → 对Δδ影响极小。 ➢现代励磁：高增益快速（管闲事帮倒忙） Δδ→ ΔUg →AVR作用大、反应快 → ΔUf大 → ΔIf大 → Δ → ΔP（力矩 第二象限） → 产生负阻尼使原来的阻尼变小，对Δδ负面影响。 ➢AVR+PSS:高增益快速+附加控制系统（管闲事帮正忙） Δδ→ ΔUg →AVR作用大、反应快 → ΔUf大 → ΔIf大， Δ → ΔP（力矩第 一象限） →产生正阻尼使原来的阻尼变大，对Δδ正面影响。
自动调节励磁系统的作用原理和数学模型PPT课件
自复励方式设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。这种互 感器的作用是在发生短路时，给发电机提供较大的励磁电流，以弥补 整流变压器输出的不足。这种励磁方式具有两种励磁电源，通过整流 变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源。
第7页/共22页
2、发电机与励磁电流的有关特性
2.1 电压的调节 ：
暂态稳定计算 ④考虑感应电动机机电暂态过程的典型综合负荷动态特性的负荷模型。
精确、电磁和机电暂态
第20页/共22页
4、综合负荷的静态电压特性
• 功率和电压的静态关系曲线：
PD apU 2 bpU cp
QD
aqU 2
bqU
cq
ap bp cp 1
aq
bq
cq
1
Байду номын сангаас
恒定阻抗 恒定电流 恒定功率
第8页/共22页
2.2 无功功率的调节
发电机与系统并联运行时，可以认为是与 无限大容量电源的母线运行，要改变发电机 励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化， 此时发电机的无功电流也跟着变化。当发电 机与无限大容量系统并联运行时，为了改变 发电机的无功功率，必须调节发电机的励磁 电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通 常所说的“调压”，而是只是改变了送入系 统的无功功率。
Eq
Id (xd
xd )
描述暂态电动势变化过程的方程。表明电动势 、 是受控于
受控于励磁电E压qe ，而 是由自动调节励磁u系f统控制。u f
Eq，即 Eq
自动调节励磁系统
第2页/共22页
第三节 发电机励磁系统 同步发电机为了实现能量的转换，需要有 一个直流磁场，而产生这个磁场的直流电 流，称为发电机的励磁电流。
第7页/共22页
2、发电机与励磁电流的有关特性
2.1 电压的调节 ：
暂态稳定计算 ④考虑感应电动机机电暂态过程的典型综合负荷动态特性的负荷模型。
精确、电磁和机电暂态
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4、综合负荷的静态电压特性
• 功率和电压的静态关系曲线：
PD apU 2 bpU cp
QD
aqU 2
bqU
cq
ap bp cp 1
aq
bq
cq
1
Байду номын сангаас
恒定阻抗 恒定电流 恒定功率
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2.2 无功功率的调节
发电机与系统并联运行时，可以认为是与 无限大容量电源的母线运行，要改变发电机 励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化， 此时发电机的无功电流也跟着变化。当发电 机与无限大容量系统并联运行时，为了改变 发电机的无功功率，必须调节发电机的励磁 电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通 常所说的“调压”，而是只是改变了送入系 统的无功功率。
Eq
Id (xd
xd )
描述暂态电动势变化过程的方程。表明电动势 、 是受控于
受控于励磁电E压qe ，而 是由自动调节励磁u系f统控制。u f
Eq，即 Eq
自动调节励磁系统
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第三节 发电机励磁系统 同步发电机为了实现能量的转换，需要有 一个直流磁场，而产生这个磁场的直流电 流，称为发电机的励磁电流。
励磁调节装置基本原理28页PPT
Thank you
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
ห้องสมุดไป่ตู้梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
励磁调节装置基本原理 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
ห้องสมุดไป่ตู้梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
励磁调节装置基本原理 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
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•PSS •等等
硬件+软件
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二、数字式励磁调节器原理
• （一）数字式励磁调节器框图
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14
数字式励磁调节器的基本构成
1 主机（主控单元）
4 人——机接口
装有系统软件、 应用软件等, 是微机励磁调 节器
微机硬件
3 调节控制输出单元 2021/1/12
2 信息采集单元
h
15
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1.主控单元（主机）
位复式励磁。
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1
复式励磁－补偿式励磁调节器
• 采用对扰动量进行补偿的调节方式，为补偿型 励磁调节器。
• 典型的为复式励磁装置。 • 与反馈型调节器配合使用，可以减轻反馈控制
系统的负担，加快调节速度。 • 复式励磁装置也可单独使用， • 典型的为电磁型复式励磁装置
h
2
1.复式励磁原理
• (1)复式励磁原理
• 电网中一般都采用反馈型电压调节器。
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6
（二）励磁调节器的发展及分类
20世纪初
1950s’
1960s’
1980s’
h
7
机电型励磁调节器 电磁型励磁调节器 电子型励磁调节器
数字型励磁调节器
机电型励磁调节器的任务是调节电压，其调节线圈中的电流与 发电机电压成正比，调节线圈中产生的磁场力作用于变阻器，从而 改变励磁机磁场电阻以达到调节电压的目的。
• 当If不变,Ut将随感性负荷电流的变化而变化,因为 感性电流产生的去磁电枢反应而引起Ut的变化.
• 因此当I发生变化,要维持Ut在给定范围,可采用发 电机复励的概念,将一个于发电机负荷电流成比例 的电流经整流后作为附加励磁电流(即复励电流) 加入励磁,从而达到改善端电压变化的目的.
• 负荷电流对应电压调节来讲是一个干扰量,而复式
CPU 部分
DRAM
提高乘除法、函数、 浮点运算速度
大容量的内存
总线接口 系统集成
字符发生
显示缓冲
ROM/RAM
支持显示设备
h
18
2.信息采集单元
电压调节/无功功率分配
励磁系统稳定器 电力系统稳定器 励磁系统限制器
采集发电机电压、电流及 反映机组运行的开关量
采集发电机频率和励磁机 电流等
Ief =IfL+IRC
量.
h
4
2.电磁型复式励磁装置
• Ia是交流, IfL直流 • I1 ∝Ia,IfL∝ I1
• Ief =IfL+IRC • 当Ia↑ Ut ↓If↑,
I1
• 而Ia↑ IfL↑Ief↑,
• 补偿了因Ia↑导致
的 Ut ↓,
改变FZB的变比及调节RfL大小可改变补偿性能。
投切装置:RfL=0时, IfL=0,装置平滑切除。
h
5
3.复式励磁的优缺点及改进
• 导致发电机端电压变化的原因，除了负荷电流外，还与功 率因数、温度等因素有关。
• 复式励磁是补偿式调节，不检测补偿后，电压是否恢复到 容许范围。
• 要配合直接反应端电压变化的调节器，才能得到较好的电 压调节质量。称为电压校正器。
• 复式励磁不能补偿所有因素引起的电压变化，运行中必须 采用反馈型的电压校正器，才能满足电压水平的要求。
励磁电流是一种补偿作用,因此这种调节称为反干
扰量的补偿式调节.
h
3
(2)复式励磁装置框图
• 输入为负荷电流Ia • 经复励装置后,得IfL
IRC Ief
Ut
• 作为励磁电流IRC的补充
IfL
• 整个系统的输出为Ut
Ia
• 形成一个开环的补偿调
节系统.
图2-21复式励磁装置装置框图
• 因此,从原理上讲不能保 证任意电的电压调节质
ROM/RAM
显示缓冲
在数字型励磁调节器上增 设辅助控制功能无需增加特 定的硬件设备，这是与电子 型相比的最显著的区别。
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17
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中央处 理单元
存
地址缓冲
储
器
数据缓冲
部
分
控制总线缓冲
是一个128KB的 EPROM。固化
数字处理芯片 DSP，高速
BIOS 协处理器
CPU 总线接口
h
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1 励磁调节器的发展历程
机电型励磁调节器 电磁型励磁调节器
电子型励磁调节器
数字型励磁调节器
数字型励磁调节器实质上是一台专用的微型计算机励磁控制
系统，核心是主机，主机通过总线、接口电路与具体的控制对象
的过程通道连接，采集发电机组的运行状态信息，输出脉冲调节
励磁功率单元（晶闸管），实现对发电机励磁的综合调节控制。
9
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机电型励磁调节器 电磁型励磁调节器 电子型励磁调节器
数字型励磁调节器
电子型励磁调节器是以电子元件为基础所构成的，没有时间
滞后，综合放大能力强，发展成为“对励磁系统具有多种综合控
制调节能力的励磁调节器”。基本上由“调差”“测量比
较”“综合放大”“移相触发”等单元组成，实现电压调节和无
功负荷分配等基本调节功能
由于它操作中需要克服摩擦力，故而具有不灵敏区
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机电型励磁调节器 电磁型励磁调节器 电子型励磁调节器
数字型励磁调节器
电磁型励磁调节器是以磁放大器为基础，构成电磁型电压调 节器，各个单元均由电磁单元构成，时间常数较大，但是可靠 性高，任务是维持电压水平和无功功率分配
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励磁调节装置原理
• 图为300MW三机励磁系 统励磁调节器
• 图为600MW发电 机自并励励磁系统
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励磁调节装置原理
基本 控制
•电压调节 •无功分配
数字式励磁调节器
主控制单元 信息采集单元 调节控制输出
人—机接口
辅助
控制
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
第五节 励磁调节装置原理
• 一、励磁调节器的原理及发展
（一）电压调节的原理
按调节原理可分为反馈型励磁。
发电机的电压却不仅与负载电流有关，而且还受
负载功率因数的影响。因此，励磁补偿需同时计
及负载电流和功率因数这两个因素才为合理。这
种既反映电流大小反映电流相位的复式励磁为相
BIOS
CPU部分
存
地址缓冲
储
器
数据缓冲
部
分
控制总线缓冲
协处理器 CPU
总线接口
字符发生
DRAM
总线接口
显示缓冲
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中央处 理单元
存
地址缓冲
储
器
数据缓冲
部
分
控制总线缓冲
字符发生
BIOS 协处理器
CPU 总线接口
CPU部分
DRAM
总线接口
主控单元可以通过 总线采集发电机组的运 行信息，存入存储区形 成实时数据库，主机可 以从实时库中调取相关 信息进行调节计算、逻 辑判断等各种控制功能。
硬件+软件
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二、数字式励磁调节器原理
• （一）数字式励磁调节器框图
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数字式励磁调节器的基本构成
1 主机（主控单元）
4 人——机接口
装有系统软件、 应用软件等, 是微机励磁调 节器
微机硬件
3 调节控制输出单元 2021/1/12
2 信息采集单元
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1.主控单元（主机）
位复式励磁。
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复式励磁－补偿式励磁调节器
• 采用对扰动量进行补偿的调节方式，为补偿型 励磁调节器。
• 典型的为复式励磁装置。 • 与反馈型调节器配合使用，可以减轻反馈控制
系统的负担，加快调节速度。 • 复式励磁装置也可单独使用， • 典型的为电磁型复式励磁装置
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1.复式励磁原理
• (1)复式励磁原理
• 电网中一般都采用反馈型电压调节器。
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（二）励磁调节器的发展及分类
20世纪初
1950s’
1960s’
1980s’
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机电型励磁调节器 电磁型励磁调节器 电子型励磁调节器
数字型励磁调节器
机电型励磁调节器的任务是调节电压，其调节线圈中的电流与 发电机电压成正比，调节线圈中产生的磁场力作用于变阻器，从而 改变励磁机磁场电阻以达到调节电压的目的。
• 当If不变,Ut将随感性负荷电流的变化而变化,因为 感性电流产生的去磁电枢反应而引起Ut的变化.
• 因此当I发生变化,要维持Ut在给定范围,可采用发 电机复励的概念,将一个于发电机负荷电流成比例 的电流经整流后作为附加励磁电流(即复励电流) 加入励磁,从而达到改善端电压变化的目的.
• 负荷电流对应电压调节来讲是一个干扰量,而复式
CPU 部分
DRAM
提高乘除法、函数、 浮点运算速度
大容量的内存
总线接口 系统集成
字符发生
显示缓冲
ROM/RAM
支持显示设备
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2.信息采集单元
电压调节/无功功率分配
励磁系统稳定器 电力系统稳定器 励磁系统限制器
采集发电机电压、电流及 反映机组运行的开关量
采集发电机频率和励磁机 电流等
Ief =IfL+IRC
量.
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2.电磁型复式励磁装置
• Ia是交流, IfL直流 • I1 ∝Ia,IfL∝ I1
• Ief =IfL+IRC • 当Ia↑ Ut ↓If↑,
I1
• 而Ia↑ IfL↑Ief↑,
• 补偿了因Ia↑导致
的 Ut ↓,
改变FZB的变比及调节RfL大小可改变补偿性能。
投切装置:RfL=0时, IfL=0,装置平滑切除。
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3.复式励磁的优缺点及改进
• 导致发电机端电压变化的原因，除了负荷电流外，还与功 率因数、温度等因素有关。
• 复式励磁是补偿式调节，不检测补偿后，电压是否恢复到 容许范围。
• 要配合直接反应端电压变化的调节器，才能得到较好的电 压调节质量。称为电压校正器。
• 复式励磁不能补偿所有因素引起的电压变化，运行中必须 采用反馈型的电压校正器，才能满足电压水平的要求。
励磁电流是一种补偿作用,因此这种调节称为反干
扰量的补偿式调节.
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(2)复式励磁装置框图
• 输入为负荷电流Ia • 经复励装置后,得IfL
IRC Ief
Ut
• 作为励磁电流IRC的补充
IfL
• 整个系统的输出为Ut
Ia
• 形成一个开环的补偿调
节系统.
图2-21复式励磁装置装置框图
• 因此,从原理上讲不能保 证任意电的电压调节质
ROM/RAM
显示缓冲
在数字型励磁调节器上增 设辅助控制功能无需增加特 定的硬件设备，这是与电子 型相比的最显著的区别。
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中央处 理单元
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数据缓冲
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控制总线缓冲
是一个128KB的 EPROM。固化
数字处理芯片 DSP，高速
BIOS 协处理器
CPU 总线接口
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1 励磁调节器的发展历程
机电型励磁调节器 电磁型励磁调节器
电子型励磁调节器
数字型励磁调节器
数字型励磁调节器实质上是一台专用的微型计算机励磁控制
系统，核心是主机，主机通过总线、接口电路与具体的控制对象
的过程通道连接，采集发电机组的运行状态信息，输出脉冲调节
励磁功率单元（晶闸管），实现对发电机励磁的综合调节控制。
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机电型励磁调节器 电磁型励磁调节器 电子型励磁调节器
数字型励磁调节器
电子型励磁调节器是以电子元件为基础所构成的，没有时间
滞后，综合放大能力强，发展成为“对励磁系统具有多种综合控
制调节能力的励磁调节器”。基本上由“调差”“测量比
较”“综合放大”“移相触发”等单元组成，实现电压调节和无
功负荷分配等基本调节功能
由于它操作中需要克服摩擦力，故而具有不灵敏区
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机电型励磁调节器 电磁型励磁调节器 电子型励磁调节器
数字型励磁调节器
电磁型励磁调节器是以磁放大器为基础，构成电磁型电压调 节器，各个单元均由电磁单元构成，时间常数较大，但是可靠 性高，任务是维持电压水平和无功功率分配
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励磁调节装置原理
• 图为300MW三机励磁系 统励磁调节器
• 图为600MW发电 机自并励励磁系统
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励磁调节装置原理
基本 控制
•电压调节 •无功分配
数字式励磁调节器
主控制单元 信息采集单元 调节控制输出
人—机接口
辅助
控制
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
第五节 励磁调节装置原理
• 一、励磁调节器的原理及发展
（一）电压调节的原理
按调节原理可分为反馈型励磁。
发电机的电压却不仅与负载电流有关，而且还受
负载功率因数的影响。因此，励磁补偿需同时计
及负载电流和功率因数这两个因素才为合理。这
种既反映电流大小反映电流相位的复式励磁为相
BIOS
CPU部分
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数据缓冲
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控制总线缓冲
协处理器 CPU
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总线接口
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中央处 理单元
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地址缓冲
储
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数据缓冲
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控制总线缓冲
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BIOS 协处理器
CPU 总线接口
CPU部分
DRAM
总线接口
主控单元可以通过 总线采集发电机组的运 行信息，存入存储区形 成实时数据库，主机可 以从实时库中调取相关 信息进行调节计算、逻 辑判断等各种控制功能。