自动装置原理_4(43)

m:整流电路控制的相数 F：电源频率
ud K zuSM (t Tz ) ud K zeTzsuSM (s)
G(s)
ud (s) uSM (s)
K z eTz s
G(s) ud (s) uSM (s)
Kz
1
Tz
s
1
1 2
Tz
2
s
2
L
G(s) Kz 1 Tz s
四、励磁控制系统的传递函数
第四章 励磁自动控制系统的动态特性
第一节 概述 第二节 励磁控制系统的传递函数 第三节 励磁自动控制系统的稳定性 第四节 励磁自动控制系统对电力系统稳定性的影响
1.概述
励磁控制系统动态特性的指标
上升时间tr
从稳态值10%上升到90% 或从5%上升到95%或从0 到100%的上升时间。
超调量 发电机端电压的最大瞬时
传递函数一般可视为放大系数为KA的一阶惯性环节（电 磁型）。对于运算放大器TA可近似为零。 放大器的输出电压有工作范围，故输出有一定限制。
（三）功率放大单元的传递函数
GA
(s)
1
KA TA
s
电子型励磁调节器的功率放大单元为晶闸管整流器。
输出与控制信号存在着时滞。
G
A
(
s
)
1
KA TA
s
Tz
1 mf
U E*(1 SE ) TE
duE* dt
Te:励磁机不饱和时间
常数 TE:励磁机时间常数，随 励磁机饱和程度变化
适用于励磁电压响应比较低的励磁系统，强励 时交流机电压的变化比较缓慢。
SE 不仅考虑空载饱和系数，还包括励磁 交流励磁机I型模型等效框图
机电枢反应和整流换弧压降的效应。
高响应比的励磁系统
• 电压测量比较、综合放大、功率放大等环节构成。
（一）电压测量比较单元的传递函数
GR
(s)
Ude (s) UG (s)
KR 1 TRs
考虑延时，用一阶惯性环节来近似描述。 时间参数TR是由滤波电路引起的， 数值一般为0.02s－0.06s之间。
（二）综合放大单元的传递函数
GA
(s)
KA 1 TAs
RE iEE
uEE
N
dE
dt
REiEE
uEE
d E
dt
REiEE
uEE
N
dE
dt
RE iEE
uEE
饱和函数---
SE
IA IB IB
I A (1 SE )IB
EA (1 SE )EB
励磁电流与励磁机电压是非线性关系，通常采用励磁机的饱和特性曲线计 及其饱和影响。气隙特性的斜率是1/G.
励磁机
综合放大单元
发电机
测量单元
我国采用较多的励磁系统模型。
• 1 交流励磁机系统（采用可控功率整流器）
2）、 3）调节器测量滤波部分 4） 综合放大和移相触发部分 5） 限制部分 1）超前滞后网络部分
1 交流励磁机系统（采用不控功率整流器）
2） 3）调节器测量与调差部分 4） 综合放大和移相触发 5） 限制部分 6） 7） 9） 组成他励式励磁机环节 10）功率整流部分 8） 发电机励磁电流软反馈部分 1）超前滞后网络部分
直接求取系统的特征值。 随着计算机技术的发展，这种方法已得到了广泛的应用。
根轨迹法
• 所谓根轨迹法，就是用图解的方法确定出闭环特 征根的一种方 法。
• 先在复数平面上画出系统某一参数的全部数值下 的特征方程的所有根，即根轨迹。
• 然后用图解的方法确定出该参数某一特定数值时 的闭环特征根。从而分析出系 统所具有的性能。
GE (s)
uE (s) uEE (s)
1
TE s REG REGSE
1
TE s KE
SE
其中：TE
N
K
; KE
REG; SE
RE GS E
GE (s)
uE (s) uEE (s)
TE s
1 KE
S E
他励直流励磁机传递函数框图 他励直流励磁机规格化框图
交流励磁机的传递函数
交流励磁机等效电路
2 静止励磁机系统
2）、 3）调节器测量滤波部分 4） 综合放大和移相触发部分 5） 限制部分 1）超前滞后网络部分
与采用可控硅整流器的交流励磁机励磁系统的传递函数基本相同
第三节 励磁控制系统的稳定性
• 对任一线性自动控制，求得传递函数后，可根据特征方程 式，按照稳定判据来确定稳定性。
• 根轨迹是较为有用的方法，能迅速地获取近似的结果。 • 为了得到高阶系统动态特性的精确结果，可列出状态方程，
应用I型模型不合适，用AC-I模型。 主要区别：
对饱和系数SE、电枢反应KD、整流器换弧压降KC分别考虑，且SE只计及空载 饱和因素。由于SE 、 KD、 KC分别考虑，并引入了发电机励磁电流 IEF,所以
能更恰当地反映交流励磁机的电磁关系。
交流励磁机AC-I 模型框图
二、励磁调节器各单元的传递函数（模拟式）
• 或反之，在根迹上先确定出符合系统性能要求的 闭环特征根。
• 从而用图解的方法求出相应的系统应具有的参数 值。
于阶跃量的50％，摆动次数不大于3次，调整时间不超过 10s。 • 2、同步发电机零起升压： • 自动电压调节器应保证端电压超调量不得超过额定值的15 ％、摆动次数不大于3次、调整时间不大于10s。
第二节 励磁控制系统的传递函数
典型励磁系统的结构框图
一、励磁机的传递函数
• 他励直流励磁机
d E
dt
交流励磁机是一台频率为100～150Hz的同步发电机
uEE
iEEห้องสมุดไป่ตู้RE
LE
diEE dt
iEE GU E iEE GU E (1 SE )
iEE* U E* (1 SE )
uEE*
U E*(1
SE )
LE RE
diEE duE
duE* dt
U
E*
(1
SE
)
Te
diEE duE
duE* dt
值与稳态值之差对稳态值之比的百 分数。
p
uG (tp ) uG () uG ()
100%
调整时间ts 输出量与稳态值之差达到并
不再超过某一允许误差范围的时间(通常取 稳态值的5%或2%）
1.概述
• 大、中型发电机励磁基本技术条件（GB7409-87）规定 • 1、空载额定电压情况下： • 电压给定阶跃响应为10％时，超调发电机电压超调量不大
iEE GuE (1 SE ) GuE GuE SE
uE Ka 恒速下电压与气隙磁通成正比
l Ca 漏磁通与气隙磁通成正比
E (1 C )a a C为常数，(1+c)定义为分散系数，一般假设为常数
代入：N
dE
dt
REiEE
uEE
TE
duE dt
uEE REiEE
uEE REGuE REGSEuE