同步发电机励磁控制系统的传递函数

小结
1、同步发电机励磁控制系统框图
2、同步发电机励磁控制系统构成 3、同步发电机励磁系统分析方法
4、励磁控制系统的传递函数 （1）励磁机的传递函数 （2）测量比较单元的传递函数 （3）前置放大单元的传递函数 （4）功率放大单元的传递函数 （5）综合放大单元的传递函数
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3 前置放大单元的传递函数
电子型励磁调节器的 前置放大单元
电磁型励磁调节器的 前置放大单元
由运算放大器为 基础构成
由磁放大器为基 础构成
忽略延时
G
A
s

1
KA TA
s
U SM . min U SM U SM . max North China Electric Power University
同步发电机励磁控制系统的传 递函数
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学 习 目录
一、同步发电机励磁控制系统框图 二、同步发电机励磁控制系统结构 三、励磁控制系统分析方法 四、励磁控制系统的传递函数
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4 功率放大单元的传递函数
整流电路输出电压方程
ud K ZU SM t TZ
拉普拉斯变换 传递函数
ud s K Z e TZ sU SM s
Gs

ud s U SM s

K
Z
e
TZ
s
泰勒展开
Gs K Z
1 TZ s


KZ
1
需或要者建uE立E 之E间和的i关EE 与系u E
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1 励磁机的传递函数
励磁电流 iEE 与励磁机电压uE 之间是非线性关系，
因此需要采用饱和特性曲线来计及其饱和影响
定义饱和函数来表示饱和特性
SE

IA IB IB
在恒定转速下，uE与 a 之间成正比关系 uE Ka
磁通在穿过气隙时存在漏磁通l ，两 者存在比例关系
l Ca
E a l 1 C a a
E


K
uE
1 C K
uE
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三、同步发电机励磁系统分析方法
数学分析
数学建模
物理应用
物理系统 North China Electric Power University page5
四、励磁控制系统的传递函数
典
型
的
3
1
4
励
磁
控
制
5
系
统
的
结
2
构
• 发电机可以用一阶惯性环节来描述
GG
s


1
KG Td
0
'
s
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6 励磁控制系统的传递函数
G
A
s


1
KA TA
s
U SM . min U SM U SM . max
GR
s


1
KR TR
s
GE s
TE s

1 KE

S 'E
GG
s


1
KG Td
0
'
s
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电力系统分析软件用励磁传递函数——IEEE AC2A IEEE AC2A —— 高起始响应交流励磁机系统
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2 测量比较单元的传递函数
发电机 端电压
互感器
整流 电路
考虑延时特性
滤波 电路
基准电压
测量 比较 电路
忽略延时 测量比较单元的传递函数
G
R
s


U U
de G
s s

1
KR TR
s
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4 功率放大单元的传递函数
励磁调节器的功率放大单元是晶闸管整流器
控制极到晶闸管导通的时间可以忽略
控制极的触发只是其工作的必要 条件而非充分条件，会造成整流 电路输出的平均电压值滞后于触 发电路的控制信号一段时间
最大滞后时间
整流电路控制的相数
TZ

1 mf
频率
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1 励磁机的传递函数
iEE GuE 1 S E GuE GSE uE
dE
dt
RE iEE
u EE
E


K
uE
1 C K
uE
N
K
du E dt
RE GuE
RE GS E uE
u EE
GE s
u E s u EE s

N
K
s
1 REG
1 气隙特性的斜率是 G
励磁电流 iEE 与励磁机电
压 uE 之间关系式为：
iEE GuE 1 S E GuE GSE uE
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1 励磁机的传递函数
磁通 E 与磁链 E 之间存在关系 E NE
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小结
谢谢！
一、同步发电机励磁控制系统框图
同步发电机
电压 电流
励磁功率单元
自动
励磁调节器
励磁电流输入到发电
手动
机 输出控制信号作用于励磁功率单元
基准电压
其他辅 助信号
采用比例式励磁调节方式 采集发电机端电压等信号
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二、同步发电机励磁控制系统构成
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1 励磁机的传递函数
dE
dt
RE iEE
u EE
R E 励磁机励磁绕组的电阻
i EE 励磁机励磁绕组的电流
u EE 励磁机励磁绕组的输入电压
E 励磁机励磁绕组的磁链
目标是要建立 u E与uEE
之间的传递函数，因此
TZ s

1
1 2
TZ
2
sБайду номын сангаас
2



......

忽略高次项， 得到传递函数
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5 发电机的传递函数
• 考虑发电机空载时励磁控制系统特性，对发电机模型进行简化
• 在稳态运行区域内发电机端电压变化不大，不考虑发电机的饱 和特性，发电机端电压的稳态幅值与转子励磁电压成正比。
R E GS E

1
TE s K E S 'E
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1 励磁机的传递函数
GE s
uE u EE
s s

N
K
s
1 REG

R E GS E

1
TE s K E S 'E
规格化
考虑励磁机端电 压与发电机励磁 电动势的换算