第三篇-14同步发电机电压及无功功率自动调整.
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第三章 同步发电机励磁自动控制系统
励磁对静稳极限的影响，通过对功角 特性的改变提高Pm增大发电机的稳定 运行区域。这样可以提高发电机输送 的功率极限或提高系统的稳定储备。 要求所有运行发电机均装设励磁调节 器。
P G=
EU q XΣ
sinδ
静态稳定的；当δ＞90°（b点）时→ 静态 不稳定的；当δ=90°时→ 稳定极限(裕度： 实际运行点总略低于极限值)。 最大传输功率极限：
9
UG随无功负荷的增大而下降。
图3-3 同步发电机的外特性
10
2．同步发电机的外特性与励磁调节过程
¾
（二）控制无功功率的分配
¾
¾
G
ϕ
IEF2
δ
IP IG
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。
UGN UG2
A
B
（ a）
C IEF1 IQ1 IQ2
IQ
第三章 同步发电机励磁 自动控制系统
第三章 同步发电机励磁 自动控制系统
第一节 概述 第二节 同步发电机励磁系统 第三节 励磁系统中的整流电路 第四节 励磁控制系统调节特性和并 联机组间的无功分配 第五节 励磁调节原理
本章主要内容：励磁自动控制系统的任务；对励 本章主要内容：励磁自动控制系统的任务；对励 磁自动控制系统的基本要求、励磁调节装置的构 成原理；并列运行发电机组间的无功功率的分 配；同步发电机励磁系统的整流电路的种类、特 点。 本章重点内容：励磁自动控制系统的组成原理和 本章重点内容：励磁自动控制系统的组成原理和 它的运行特性。 本章难点： 励磁调节装置的构成原理，励磁调节 器的静态工作特性，并列运行发电机组间的无功 功率的分配及整流电路原理。
P G=
EU q XΣ
sinδ
静态稳定的；当δ＞90°（b点）时→ 静态 不稳定的；当δ=90°时→ 稳定极限(裕度： 实际运行点总略低于极限值)。 最大传输功率极限：
9
UG随无功负荷的增大而下降。
图3-3 同步发电机的外特性
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2．同步发电机的外特性与励磁调节过程
¾
（二）控制无功功率的分配
¾
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G
ϕ
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δ
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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。
UGN UG2
A
B
（ a）
C IEF1 IQ1 IQ2
IQ
第三章 同步发电机励磁 自动控制系统
第三章 同步发电机励磁 自动控制系统
第一节 概述 第二节 同步发电机励磁系统 第三节 励磁系统中的整流电路 第四节 励磁控制系统调节特性和并 联机组间的无功分配 第五节 励磁调节原理
本章主要内容：励磁自动控制系统的任务；对励 本章主要内容：励磁自动控制系统的任务；对励 磁自动控制系统的基本要求、励磁调节装置的构 成原理；并列运行发电机组间的无功功率的分 配；同步发电机励磁系统的整流电路的种类、特 点。 本章重点内容：励磁自动控制系统的组成原理和 本章重点内容：励磁自动控制系统的组成原理和 它的运行特性。 本章难点： 励磁调节装置的构成原理，励磁调节 器的静态工作特性，并列运行发电机组间的无功 功率的分配及整流电路原理。
同步发电机无功功率的调节方法
同步发电机无功功率的调节方法无功功率是指交流电路中由于电压和电流之间的相位差而产生的功率，它不直接参与功率传输，但对于电网的稳定运行至关重要。
同步发电机作为电力系统的稳定供应装置，其无功功率的调节对于维持电网的电压稳定以及稳定供电至关重要。
一、励磁调节励磁调节通过调节同步发电机的励磁电流来调节无功功率。
励磁调节是一种简单而有效的调节方法，其基本原理是增加或减小励磁电流，从而调整同步发电机的无功功率输出。
励磁调节可以通过手动方式进行，也可以采用自动控制系统进行。
手动调节需要操作员根据系统需求和运行状况来调节励磁电流，以实现无功功率的调节。
而自动控制系统则是通过测量电网的电压和频率等参数，并根据设定的无功功率输出需求来自动调节励磁电流。
励磁调节的关键是根据系统需求和运行状况来确定励磁电流的大小。
在发电机负荷增加时，应适当增加励磁电流，以提供足够的无功功率支持电网的电压稳定性；而在发电机负荷减少时，则应适当降低励磁电流，避免过量的无功功率对电网造成负担。
二、自动电压调节(AVR)自动电压调节是一种使用自动调压器来调节发电机的励磁电压，从而调节无功功率的方法。
自动调压器通过测量发电机的端电压并与设定值进行比较，来自动调节励磁电压，以实现无功功率的调节。
自动电压调节主要通过控制自动调压器的输出电压来调节发电机的励磁电流。
当电压低于设定值时，自动调压器会增加励磁电压，从而增加无功功率输出；而当电压高于设定值时，自动调压器会减小励磁电压，以减小无功功率输出。
自动电压调节可以根据电网的需求和发电机的运行状况来自动调节励磁电流，从而实现无功功率的调节。
同时，自动电压调节还可以结合其他控制系统，如电压和无功功率控制系统，以实现更精确的调节。
总结起来，同步发电机无功功率的调节方法主要包括励磁调节和自动电压调节。
励磁调节通过调节励磁电流来调节无功功率输出，可以手动或自动进行；而自动电压调节则通过自动调压器来调节励磁电压，实现无功功率的自动调节。
第三章电力系统频率及有功功率的自动调节_电力系统自动化
在稳态下，配有调速器的发电机组转速n与所带有功功率P的关系..
n no nN n △f △P f
若发电机组原在（PN，nN） 点，当有功变化为P时，调 速器调节后，机组运行在 （P，n）,n≠ nN因此又称为 有差调节特性。
PN
P
PG
1.速度变动率R（调速系统静态特性的斜率）： 当发电机有功功率从0增加到PN时，转速从n0 变到nN, R=no-nN
b1＞b2:1号机组的功率减少 △P,其功率变为P1 ,相应的微增率 减小至b1 ;2号机组增加相同的△P,其功率变为P2 相应的微增率 增大至b2 1号机组减少的燃料消耗费用大于2号机组增加的消耗费用, 负荷转移可使消耗费用减少,当b1等于b2时,总的燃料消耗费用为
, , , ,
最小即最经济.
系统中并联运行的发电机组经济调度的准则是: 各机组的微增率相等
负荷变化较大时，调整结束时频率与额定值偏差较大——调节结果有差； 频率的二次调整通过调频器反应系统频率变化，调节原动力阀门开度
调节转速，表现为一条调节特性上、下平移，可以保证调整结束时频率与 额定值偏差很小或趋于零——调节结果是无差的；
复习思考
• • • 1.频率和有功功率调节的主要任务是什么? 2.在电力系统中,有了调速器对频率的一次调节, 为什么还要引入调频器,进行二次调节? 3.调速器的失灵区对频率调整有何影响?
×100%
nN
2.发电机组的频率调节方程 :
Δf* + R* · ΔPf* = 0
(三)调节特性的失灵区ε（迟缓率）
1．定义：由于测量元件的不灵敏性, 调速系统对于微小的转速
变化不能反应,调节特性实际上是一条具有一定宽度
f
不灵敏的带子, 称为失灵区。
n no nN n △f △P f
若发电机组原在（PN，nN） 点，当有功变化为P时，调 速器调节后，机组运行在 （P，n）,n≠ nN因此又称为 有差调节特性。
PN
P
PG
1.速度变动率R（调速系统静态特性的斜率）： 当发电机有功功率从0增加到PN时，转速从n0 变到nN, R=no-nN
b1＞b2:1号机组的功率减少 △P,其功率变为P1 ,相应的微增率 减小至b1 ;2号机组增加相同的△P,其功率变为P2 相应的微增率 增大至b2 1号机组减少的燃料消耗费用大于2号机组增加的消耗费用, 负荷转移可使消耗费用减少,当b1等于b2时,总的燃料消耗费用为
, , , ,
最小即最经济.
系统中并联运行的发电机组经济调度的准则是: 各机组的微增率相等
负荷变化较大时，调整结束时频率与额定值偏差较大——调节结果有差； 频率的二次调整通过调频器反应系统频率变化，调节原动力阀门开度
调节转速，表现为一条调节特性上、下平移，可以保证调整结束时频率与 额定值偏差很小或趋于零——调节结果是无差的；
复习思考
• • • 1.频率和有功功率调节的主要任务是什么? 2.在电力系统中,有了调速器对频率的一次调节, 为什么还要引入调频器,进行二次调节? 3.调速器的失灵区对频率调整有何影响?
×100%
nN
2.发电机组的频率调节方程 :
Δf* + R* · ΔPf* = 0
(三)调节特性的失灵区ε（迟缓率）
1．定义：由于测量元件的不灵敏性, 调速系统对于微小的转速
变化不能反应,调节特性实际上是一条具有一定宽度
f
不灵敏的带子, 称为失灵区。
船舶同步发电机电压及无功功率自动调整
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轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2020/4/25
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自励同步发电机的励磁电流，是由同步发电机本身的定子交流电， 通过静止的整流元件供给．自励同步发电机自励回路的单相原理 图，如图14-3所示。自励同步发电机的自励起压特性曲线，如图 14-4所示。
其中曲线1为同步发电机的空载特性曲线 U 0 f (Il )
引起电网电压波动的主要原因是负载变动。负载电流幅值变化或 负载性质变化都将引起发电机的电枢反应发生变化，从而引起发 电机端电压的变化。船舶负载多是感性的，且变化无规律。
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E&0
船舶电气设备与系统
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当忽略发电机电枢电阻，用同步电抗来表征发电机电枢反应的程度 时，电压平衡方程式为：
曲线2为自励回路的理想励磁特性曲线
Il f (U )
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船舶电气设备与系统
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二、不可控相复励恒压的基本原理
同步发电机建立正常空载电压 U 0N 后，在船舶主开关合闸带负载
时，由于电枢反应的去磁作用和内部阻抗压降，其端电压 U 必然
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第一节 概述
维持供电电压的稳定是保证供电质量的主要措施之一。然而，电 网电压是会经常变化的，船舶电网电压波动比陆上大电网电压波 动更为严重，其电压是否稳定取决于发电机的自动励磁调整装置 （自动电压调节器）性能。
励磁控制系统是发电机的重要组成部分，它的主要任务是根据发 电机的各种运行状态，向发电机的励磁系统提供一个可调的直流 电流，以稳定发电机的输出电压。性能优良、可靠性高的励磁系 统是保证发电机安全发电，提高电力系统稳定性所必须的。
电力系统无功功率和电压调整-PPT课件
V VV
imax max
min
电力系统分析
35
例
简单电力网电压损耗
电力系统分析
36
电力系统分析
37
只满足i节点负荷时，中枢点电压VO应维持的电压为
0~ 8h
VO Vi VOi
(0.95~1.0)5VN0.0V 4N (0.99~1.0)9VN
8 ~ 24h
VO Vi VOi
电力系统分析
25
5.静止无功发生器（SVG）
SVG的优点：响应速度快，运行范围宽，谐波电 流含量少，尤其重要的是，电压较低时仍可向系 统注入较大的无功。
电力系统分析
26
5.2.3 无功功率平衡
电力系统无功功率平衡的基本要求：系统中的无功 电源可以发出的无功功率应该大于或至少等于负荷 所需的无功功率和网络中的无功损耗。
（1）大型发电厂的高压母线； （2）枢纽变电所的二次母线； （3）有大量地方性负荷的发电厂母线。
电力系统分析
32
5.3 电力系统中枢点的电压管理
例：
中枢点
中枢点
图5-16 电力系统的电压中枢点
电力系统分析
33
5.3.2 中枢点电压允许变化范围
中枢点i的电压满足Vimin≤Vi ≤ Vimax 图5-17 负荷电压与中枢点电压
电力系统分析
4
5.1 电压调整的一般概念
（5）系统电压降低，发电机定子电流将因其功率角的增大
而增大。增大到额定值后，使发电机过热，不得不降低出力。
（6）系统电压过低会使电网的电压损耗和功率损耗增加，
影响系统的经济运行；过低的电压甚至严重影响电力系统的
稳定性。
系统无功功率不足，电压 水平低下时，某些枢纽变 电所母线电压在微小扰动 下会迅速大幅度下降，产 生电压崩溃，从而导致电 厂之间失步，系统瓦解， 大面积停电的灾难性事故。
【精品课件】船舶同步发电机电压及无功功率自动调整
变化时，都将引起电压 U 的幅值变化。
一、对船用自动励磁装置的要求
基于船舶工作环境的特殊性，对自动励磁调整装置的基本要求是：简 单可靠；灵敏度高而稳定；保证电压为给定水平；具有一定的强行励 磁能力；合理地分配无功功率以及充分地考虑经济等方面的因素。在 一般稳定调整的情况下，船舶电力系统电压的暂态调整过程如图所示。
3.电磁兼容性 这是描述电气设备在规定的电磁环境中有效工作的能力。对励磁装 置的电磁兼容性要求主要体现在不干扰其它设备的正常工作这一方 面。
4.自励起压性能 这是对自励类型的励磁装置的要求。保证发电机依靠剩磁从静止起 动后能迅速顺利地发出规定的电压。自励类型的励磁装置应用最为 普遍。
二、自励恒压装置的分类及调压原理
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自励起压基本原理
自励起压特性曲线，如 图所示。其中曲线1为同 步发电机空载特性曲线 Ufo＝f（IL）; 曲线2为 自励回路的理想励磁特 性曲线IL＝f（Uf）。
同步发电机要正常自励起压，必须满足三个条件：
（1）有足够的剩磁电压Us，以使自励回路导通；
（2）适当整定励磁回路阻抗，使励磁特性与空载特；
第二节 不可控相复励自恒压励磁系统
一、自励同步发电机自励起压基本原理 同步发电机按其励磁方式可分为他励和自励的两大类。 他励同步发电机的励磁电流是由同步发电机本身之外 的单独电源供电，通常是由一小容量的同轴励磁机供 电。目前在船舶中普遍使用的是带交流励磁机，经过 旋转整流桥的他励发电机励磁系统，称为无刷同步发 电机励磁系统。
动态指标：发电机突加或突减50％额定电流 及功率因数不超过0.4 (滞后)的对称负荷时 发电机的动态电压变化率应在±15％以内电 压恢复时间不超过1.5s。
2.强行励磁 由提高发电机并联工作稳定性和电动机运行稳定性以及继电保护装 置动作的准确性等动态稳定性的观点出发，要求调压器的动作要迅 速。解决这个问题的方法之一就是实行强行励磁。也就是要求励磁 系统应能保证最短的时间内，把励磁电流升高到超过额定状态时的 最大值。
一、对船用自动励磁装置的要求
基于船舶工作环境的特殊性，对自动励磁调整装置的基本要求是：简 单可靠；灵敏度高而稳定；保证电压为给定水平；具有一定的强行励 磁能力；合理地分配无功功率以及充分地考虑经济等方面的因素。在 一般稳定调整的情况下，船舶电力系统电压的暂态调整过程如图所示。
3.电磁兼容性 这是描述电气设备在规定的电磁环境中有效工作的能力。对励磁装 置的电磁兼容性要求主要体现在不干扰其它设备的正常工作这一方 面。
4.自励起压性能 这是对自励类型的励磁装置的要求。保证发电机依靠剩磁从静止起 动后能迅速顺利地发出规定的电压。自励类型的励磁装置应用最为 普遍。
二、自励恒压装置的分类及调压原理
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自励起压基本原理
自励起压特性曲线，如 图所示。其中曲线1为同 步发电机空载特性曲线 Ufo＝f（IL）; 曲线2为 自励回路的理想励磁特 性曲线IL＝f（Uf）。
同步发电机要正常自励起压，必须满足三个条件：
（1）有足够的剩磁电压Us，以使自励回路导通；
（2）适当整定励磁回路阻抗，使励磁特性与空载特；
第二节 不可控相复励自恒压励磁系统
一、自励同步发电机自励起压基本原理 同步发电机按其励磁方式可分为他励和自励的两大类。 他励同步发电机的励磁电流是由同步发电机本身之外 的单独电源供电，通常是由一小容量的同轴励磁机供 电。目前在船舶中普遍使用的是带交流励磁机，经过 旋转整流桥的他励发电机励磁系统，称为无刷同步发 电机励磁系统。
动态指标：发电机突加或突减50％额定电流 及功率因数不超过0.4 (滞后)的对称负荷时 发电机的动态电压变化率应在±15％以内电 压恢复时间不超过1.5s。
2.强行励磁 由提高发电机并联工作稳定性和电动机运行稳定性以及继电保护装 置动作的准确性等动态稳定性的观点出发，要求调压器的动作要迅 速。解决这个问题的方法之一就是实行强行励磁。也就是要求励磁 系统应能保证最短的时间内，把励磁电流升高到超过额定状态时的 最大值。
船舶电气设备及系统大连海事大学同步发电机电压及无功功率自动调整-资料
这类复合调节是将上述两种调压方式结 合在一起，它是在按负载调节的基础上 采用自动电压调节器（AVR）。静态和动 态特性都比较好，是一种较理想的励磁 调节装置。可控相复励自励恒压装置属 于这种类型。
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2019/11/15
课件
相复励自励恒压装置具有优良的动态性能， 并能在恶劣的环境下可靠地工作。
晶闸管自励恒压装置原理主要由三大环 节组成: (1) 测量移相比较环节 (2) 触发控制环节 (3) 励磁主回路
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14.3.1 测量比较环节
测量比较环节 中包括测量滤 波及比较两个 回路
2019/11/15
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
Umax：发电机在规定的负荷变化范围内端电压的稳态最大值
Umin：发电机在规定的负荷变化范围内端电压的稳态最小值
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《钢质海船建造及入级规范》规定：
2019/11/15
发电机 从空载至满载，功率因数保持为 额定值,主发电机的静态电压变化率应在 2.5% 以内,应急发电机的静态电压变化 率应在3.5% 以内。
相复励装置的调试: 发电机空载电压, 可通过 调节电压分量来调整；发电机带负载后电压, 可通过调节电流分量来调整。
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船舶电气设备及系统
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14.2.3 电磁叠加带电压曲折绕组的相复励系统
绕组N4称为电压曲折绕组。 N4与N1在同一个三相铁芯 柱 A, B, C 上, N1的三相A, B, C 分别与N4的三相 B, C, A 反接串联。它的联接规 律, 是N1总是与滞后相铁芯 柱上的N4反接串联。电压 曲折绕组N4的作用是, 进一 步加强功率因数变化时的
船舶电站_船舶同步发电机电压及无功功率自动调整的设计
他
交流同步发电机励磁系统分类
电流迭加 电抗移相 (1) 电压迭加 (2)谐振式 不可控相复励 电磁迭加 (3)磁分路 曲折联接 (4) (1)可控电流互感器 可控相复励 可控硅 (2)控制励磁电流交流侧分流 静止自励 (不可控相复励 饱和电抗器 电压校正) (3)控制励磁电流直流侧分流 (1)无电流复合 可控硅励磁 (2)有电流复合 (1)基本型 三次谐波励磁 (2)基波 三次谐波混合励磁 (3)混合励磁 电压校正器
励磁电流：
• 设发电机磁路不饱和，令
K I ，则 E 1 f
jX 1 d I U I f K1 K1
• 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。
发电机恒压的 励磁电流规律
jX 1 d If U I K1 K1
励磁电流的第一部分与端电压有关，叫电压分量。 第二部分与负载电流有关，叫电流分量。
相复励原理 • 原理 – 发电机恒压的励磁电流规律 • 分类： – 一、电流相加相复励 – 二、电磁相加相复励
一、电流相加相复励装置
G TA L UR LC
国标规定--2
• 1996年版中国船级社的《钢质海船入级与建造规范》4. 1.7.2条规定
– 由调速特性符合第3篇第7章或第8章或第9章要求的原动机驱动 的交流发电机连其励磁系统，应能在负载自空载至额定负载范 围内，且其功率因数为额定值情况下，保持其稳定电压的变化 率在额定电压的 2. 5%以内。应急发电机可允许为 3.5%以内。
船电设备——第十四同步发电机电压及无功功率自动调整
维持供电电压的稳定是保证供电质量的主要措施之一。 维持供电电压的稳定是保证供电质量的主要措施之一。引 起电网电压波动的主要原因是负载变动。负载电流幅值或 起电网电压波动的主要原因是负载变动。负载电流幅值或负 载电流性质变化都将引起发电机的电枢反应发生变化 变化都将引起发电机的电枢反应发生变化， 载电流性质变化都将引起发电机的电枢反应发生变化，从而 引起发电机端电压的变化。 引起发电机端电压的变化。船舶电力系统因电站容量相对较 故电网电压波动比陆上大电网电压波动更为严重。 小，故电网电压波动比陆上大电网电压波动更为严重。 发电机输出电压是否稳定取决于发电机的自动励磁调整装 自动电压调节器）性能。 置（自动电压调节器）性能。 励磁控制系统是发电机的重要组成部分， 励磁控制系统是发电机的重要组成部分，它的主要任务是 根据发电机的各种运行状态， 根据发电机的各种运行状态，向发电机的励磁系统提供一个 可调的直流励磁电流，以稳定发电机的输出电压。 可调的直流励磁电流，以稳定发电机的输出电压。
章第12页 第3章第 页 章第
按负载电流I 和功率因数cosφ调节 按负载电流 f 和功率因数 调节 影响电压波动的原因： 影响电压波动的原因： 由于负荷电流I 由于负荷电流 f 和cosφ变化引起的 变化引起的
U
ϕ
& If
被测量是发电机的负荷电流I 及功率因数cosφ。再经调压器去 被测量是发电机的负荷电流 f 及功率因数 。 调节励磁电流来稳定发电机电压。 调节励磁电流来稳定发电机电压。 被测量和被调量不同，故构成一个开环调节系统，体积大， 开环调节系统 被测量和被调量不同，故构成一个开环调节系统，体积大，静 态特性比较差，但动态特性较好。 态特性比较差，但动态特性较好。 不可控相复励自励恒压装置属于这种类型。 不可控相复励自励恒压装置属于这种类型。
章第12页 第3章第 页 章第
按负载电流I 和功率因数cosφ调节 按负载电流 f 和功率因数 调节 影响电压波动的原因： 影响电压波动的原因： 由于负荷电流I 由于负荷电流 f 和cosφ变化引起的 变化引起的
U
ϕ
& If
被测量是发电机的负荷电流I 及功率因数cosφ。再经调压器去 被测量是发电机的负荷电流 f 及功率因数 。 调节励磁电流来稳定发电机电压。 调节励磁电流来稳定发电机电压。 被测量和被调量不同，故构成一个开环调节系统，体积大， 开环调节系统 被测量和被调量不同，故构成一个开环调节系统，体积大，静 态特性比较差，但动态特性较好。 态特性比较差，但动态特性较好。 不可控相复励自励恒压装置属于这种类型。 不可控相复励自励恒压装置属于这种类型。
第三章 同步发电机励磁自动控制系统
第三章同步发电机励磁自动控制系统在现代电力系统中，同步发电机扮演着至关重要的角色，而励磁自动控制系统则是确保其稳定运行和高效发电的关键组件。
首先，让我们来了解一下什么是同步发电机的励磁。
简单来说，励磁就是给同步发电机的转子绕组提供直流电流，从而产生磁场。
这个磁场与定子绕组中的磁场相互作用，实现了电能的转换和传输。
那么，为什么需要一个自动控制系统来管理励磁呢？这是因为在电力系统的运行中，各种因素会导致系统的电压和无功功率发生变化。
例如，负载的突然增加或减少、电网故障等。
如果没有有效的励磁控制，发电机的输出电压可能会不稳定，无功功率分配也会不合理，这将对整个电力系统的运行造成不良影响。
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转子绕组提供直流励磁电流，它的性能直接影响到励磁系统的输出能力和可靠性。
而励磁调节器则是根据测量到的发电机运行参数，如端电压、无功功率等，按照预定的控制规律来调节励磁功率单元的输出，以实现对发电机励磁的自动控制。
在实际运行中，励磁自动控制系统具有多种功能。
其一，它能够维持发电机端电压在给定水平。
当电力系统中的负载变化时，通过及时调整励磁电流，使发电机的输出电压保持稳定，从而保证电力设备的正常运行和电能质量。
其二，合理分配并列运行机组之间的无功功率。
在多台发电机并联运行的情况下，励磁系统可以根据各机组的容量和运行状态，自动分配无功功率，提高电力系统的运行效率和稳定性。
其三，提高电力系统的静态和动态稳定性。
通过快速响应系统的变化，励磁系统可以增强系统抵御干扰的能力，减少电压波动和功率振荡的发生。
为了实现这些功能，励磁调节器通常采用不同的控制规律和算法。
常见的有比例积分微分（PID）控制、模糊控制、自适应控制等。
PID控制是一种经典的控制方法，它具有结构简单、易于实现的优点，但对于复杂的系统可能效果不够理想。
模糊控制则能够处理一些不确定性和模糊性的问题，具有较强的鲁棒性。
电力系统的无功功率和电压调整
UL
U L k2
(UGk1
PR QX UN
)
/
k2
要改变负荷点电压： ➢改变 UG－借改变发电机机端电压调压 ➢改变k1， k2 －借改变变压器变比调压 ➢改变Q－借无功补偿设备调压 ➢改变X－借串联电容调压 ➢组合调压
29
第三节 电力系统的电压调整
调压手段之一：借改变发电机端电压调压
实施：调节发电机的励磁 方式：机端无负荷时，调节范围95％～105％；
电力系统的电压调整 保证中枢点电压偏移不越 限
22
第三节 电力系统的电压调整
中枢点电压曲线的编制
目的：确定中枢点的电压允许变动范围 编制方法：根据各负荷点的负荷曲线和电压要求，
计及中枢点到负荷点的电压损耗，从而确定对中 枢点电压的要求。
举例说明
中枢点 i
U ij U ik
负荷点
j
k 负荷点
静止调相机（Statcom）
11
第一节 电力系统中无功功率的平衡
静止补偿器
可吸可发感性无功； 只能发感性无功；
连续调节
不能连续调节
可吸可发无功； 连续调节
12
第一节 电力系统中无功功率的平衡
静止调相机
A
.
R<<X
I k:1
a
. . UA
I
jX L
逆变器
理想变 k:1
.
C
Ua
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电压调整的必要性 电压波动和电压管理 电压调整的手段
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第三节 电力系统的电压调整
3.1电压调整的必要性
电压调整的含义：在正常运行状态下，随着负 荷变动及运行方式的变化，使各节点电压在允 许的偏移范围内而采取的各种技术措施
船电设备——第十四同步发电机电压及无功功率自动调整71页PPT
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
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
船电设备——第十四同步发电机电压 及无功功率自动调整
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里
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
船电设备——第十四同步发电机电压 及无功功率自动调整
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里
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按照自励恒压的作用原理（被检测量）区分 （1）按电压偏差Uf调节 当发电机的输出电压与给定电压出现偏差 （ Uf ）时，调节器根据U的大小和极性对 励磁电流进行调节，以维持端电压恒定。
特点:属于闭环调节系统，静态性能好，调压精 度高。但动态特性差。 （2）按负载扰动调节I f，cosφ 发电机端电压变化的是由于负载扰动引起 的，调节装置直接测量扰动量，根据扰动量的 变化来进行调节，使发电机的端电压恒定。
U Um U % 100% Um U1 U 2 Um 2
§14 -1 自动电压调整的基础知识
14.1.1 自动调压装置的功能 为了保证高质量的供电指标，自动调压 装置应具备下述的功能： 1）自励起压 发电机组起动运行且转速接近额定转速时， 应能使发电机可靠起励，建立额定空载电压。
U max(或U min ) Ue U % 100% Ue
《钢质海船建造及入级规范》规定： 发电机从空载至满载，功率因数保持为额定值, 主发电机的静态电压变化率应在2.5% 以内,应 急发电机的静态电压变化率应在3.5% 以内。
（2）对动态电压调整的要求 负载突变→AVR应能使发电机瞬时电压波动及 恢复至稳定值得时间都在允许范围之内，用瞬 时电压调整率△Us％和电压恢复时间th来表示
相关概念
转速波动率：机组在空载到满载范围内任 一负载下运行时，于一定时间间隔内测得 的最高转速n1或最低转速n2与它们的平均值 之差对平均转速的百分比≤±0.5% 。
n nm v % 100% nm n1 n 2 nm 2
电压波动率：机组在空载到满载范围内任 一负载下运行时，于一定时间间隔内测得 的最高电压U1或最低电压U2与它们的平均 值之差对平均电压的百分比≤±1%。
2）维持电力系统电压基本恒定
∵用电设备为感性负载→去磁电枢反应 ∴负载电流变化→应使励磁电流相应变化→ 补偿去磁作用→维持端电压恒定→ AVR
3）合理分配发电机的无功功率 并联运行的交流发电机组，当负载功率 变化时，各发电机实际承担的无功功率若不 按发电机各自的容量比例分配→发电机间电 势不相等→ 有环流→ 增大损耗且不稳定。 强励能力：短路时，提高保护动作可靠性
2）强行励磁
当电压突然下降很大时，要求自动调 压装置能迅速把励磁电流升高至超过额 定状态的最大值，即有足够的强行励磁 能力，以提高电压的上升速度。 常用强行s)来描述。
ULp Kp ULe
ULp—强励时提供的最高励磁电压 ULe —发电机额定电压时的励磁电压
4）自动调压装置的分类 1.按照直流励磁电流的获得方式区分
（1）直流励磁机他励方式
励磁电流是由与同步发电机组同轴的 直流励磁发电机提供。由于直流励磁机的 电磁惯性较大，而且有电刷和换向器，可 靠性差，维护管理不便，不宜在船舶电站 中使用。
（2）静止自励方式 利用交流同步发电机发出的交流电经晶闸 管整流提供给转子励磁绕组的自励方式获得了 广泛的应用。静止自励方式简单、可靠，特别 适用于容量较小的船舶同步发电机。同时，由 于其电磁惯性较小，因此具有优良的动态性能。 （3）交流励磁机他励方式 以交流励磁机他励的无刷励磁方式。由于这 种励磁方式使整个机组的旋转部分和静止部分没 有任何滑动电接触，去掉了电刷和滑环，因此可 靠性好，管理方便。
3）无功功率的合理分配 《钢质海船建造及入级规范》规定： 并联运行的交流发电机组，当负载在额 定功率的20%～100%范围内变化时，各发 电机实际承担的无功功率与按发电机各自的 容量比例计算值之差不应超过下列数值中的 较小者：
（1）最大机组额定无功功率的10% 。
（2）最小机组额定无功功率的25% 。
第14 章同步发电机电压及无功功率自动调整
§14 -1 自动电压调整的基础知识 §14 -2 不可控相复励自励恒压励磁系统 §14 -3 晶闸管自励恒压励磁系统 §14 -4 可控相复励自励恒压励磁系统 §14 -5 无刷发电机励磁系统 §14 -6 并联运行发电机组间无功功率分配
内容简介 本章主要介绍船舶同步发 电机的自动调压、以及无功功 率的调节方法。
特点:属于开环调节系统，具有结构简单，工 作可靠，强励能力强，动态性能好等特点。 但静态性能较差，调压精度低。 （3）复合调节Uf ， I f，cosφ
按负载和电压偏差的综合调节，在按负载调节 的基础上采用自动电压调节器（AVR）→一种 较理想的励磁调节器，广泛用于船舶电站。
AVR类型：不可控相复励自励恒压励磁装置、 可控相复励自励恒压励磁装置、晶闸管（可 控硅）自励恒压励磁装置、无刷同步发电机 恒压励磁系统
U max .s (或U min .s ) Ue Us % 100% Ue
Umax.s—发电机突减负载时的最高电压值
Umin.s —发电机突加负载时的最低电压值
《钢质海船建造及入级规范》规定：
发电机突加或突减60％额定电流及功率因 数不超过0.4（滞后）的对称负载时，发电机 的动态电压变化率最低不超过-15%最高不超 过+20%，恢复到额定值的3 % 内的时间 ≤±1.5s，应急发电机恢复到额定值的 4 % 内的时间≤±5s， （发电机的动态电压变化率 应在15% 以内，电压恢复时间不超过1.5 秒。）
14.1.2 自励恒压装置的要求
1）静态和动态特性
Umax.s—发电机突减负载时的最高电压值
Umin.s —发电机突加负载时的最低电压值
（1）对静态电压调整的要求 发电机负载端电压波动的缓慢变化可用静态电 压调整率（稳态电压变化率〕U% 来表示:
Umax 、 Umin—发电机在额定负载变化范围内端电压 稳态时最大值和最小值。
§14 -2 不可控相复励自励恒压励磁系统
性能优良，能在恶劣的环境下可靠地工作。 既反映电流的大小，也能反映电流的相位 的线路称为相位复励线路，简称相复励线路。 相复励装置调节特性的规律是按电流的大 小及相位进行补偿的。