同步发电机励磁控制系统主回路设计及系统性能分析自动装置课设
同步发电机励磁控制系统分析
同步发电机励磁控制系统分析摘要：励磁控制系统承担电力系统电压控制、无功分配和提高同步发电机并列运行的稳定性的任务，其是否可靠直接影响发电机的安全运行和电网的稳定，而根据实际情况选择正确的励磁系统是其可靠和稳定的前提。
关键词：励磁系统；继电保护装置；1.励磁系统的主要作用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、暂态稳定性；4）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；5）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。
根据运行方面的要求，励磁控制系统应该承担如下的任务：1.1.维持发电机端或系统指定控制点的电压在给定水平上。
满足这一要求首先考虑的是保证电力系统运行设备的安全性，其次保证发电机运行的经济性。
此外，维持发电机电压与提高电力系统稳定性方面的要求也是一致的。
1.2.合理分配并联运行发电机间的无功功率。
电力系统中有许多台发电机并联运行。
为了保证系统的电压质量和无功潮流合理分布，要求合理控制电力系统中并联运行发电机输出的无功功率。
1.3.提高电力系统的静态稳定性。
当系统受到小的扰动后，发电机能继续保持与系统同步运行的特性称为电力系统的静态稳定性。
现代电力系统的发展趋势是增大输送距离和提高输送功率，自动励磁的调节装置的出现，使许多技术问题得到了圆满的解决。
1.4. 提高电力系统的暂态稳定性。
电力系统在运行中随时都可能遭受各种干扰，在各种干扰后，发电机组能够恢复到原来的运行状态或者过渡到另一个新的运行状态，则称系统是稳定的。
励磁自动控制系统是通过改变励磁电流If从而改变Eq值来改善系统稳定性的。
1.5.提高电力系统动态稳定性。
当电力系统的负荷发生突变、线路结构参数改变，以及电力系统遭受突然短路等故障时，电力系统能否继续稳定运行，称为电力系统的动态稳定性。
增加励磁调节系统强励能力，降低励磁调节系统的时间常数，是提高电力系统动态稳定性的有效措施。
同步发电机励磁控制系统及特性分析
第二节 同步发电机的励磁控制系统
三、静止励磁系统（发电机自并励系统）
300MW及以上机组励磁系统一般采用
发电机
无刷励磁和自并励方式。
TA
IEF
G ~
静止励磁系统(发电机自并励系统)中
一、直流励磁机系统
采用同轴的直流发电机作为励磁机，通过励磁调节器改变直流励磁机电 流，从而改变供给发电机转子的励磁电流，达到调节发电机电压和无功 的目的。
主要问题： （1）直流励磁机受换向器所限，其制造容量不大。 （2）整流子、电刷及滑环磨损，降低绝缘水平，运行维护麻烦。 （3）励磁调节速度慢，可靠性低。 按照励磁机励磁绕组的供电方式不同，可分为自励式和他励式两种。
负荷的无功电流是造成 E 与U 数值差的主要原因，
q
G
发电机的无功电流越大 ，差值越大。
第一节 概述
同步发电机的外特性必然是下降的，当励磁电流一定时，发电机端电压随无 功负荷增大而下降，必须通过不断的调节励磁电流来维持机端电压维持在给 定水平。
第一节 概述
(二)控制无功功率的分配
1.同步发电机与无穷大系统母线并联运行问题
第二节 同步发电机的励磁控制系统
同步发电机励磁控制系统的分类：
（1）直流励磁机系统：自励式直流励磁机系统、他励式直 流励磁机系统。 （2）交流励磁机系统：他励可控整流式交流励磁机系统、 自励式交流励磁机系统、具有副励磁机交流励磁机系统、 无刷励磁系统； （3）静止励磁系统
第二节 同步发电机的励磁控制系统
第四章 同步发电机励磁控制系统及特性分析
第一节：概 述:励磁控制系统的作用（重点） 第二节：同步发电机的励磁控制系统 第三节：励磁调节器 第四节：同步发电转子磁场的强励与灭磁
同步发电机励磁控制系统主回路设计及系统性能分析自动装置课设
同步发电机励磁控制系统主回路设计及系统性能分析自动装置课设-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN设计报告一．设计题目同步发电机励磁控制系统主回路设计及系统性能分析二．原始数据：发电机型号：QFS-125-2基本数据：额定容量：（MW）125 转速：3000 额定电压：（KV）功率因数：效率：（%）额定电流：（A）6150励磁数据：空载励磁电流（A）：630 满载励磁电流（A）：1635空载励磁电压（V）：91 满载励磁电压（V）：265参数：定子线圈开路时励磁线圈时间常数（s）转子电阻(75℃)(Ω)：(R75℃ =15℃ )电压降之和:ΔU=3KC =2三.设计内容:主回路设计:1.励磁方式选择---自并励励磁方式2.励磁变压器选择1)变压器的变比 K=U1N/U2N变压器原边电压 U1N=UGN=变压器副边电压-------U2N按强励工况选择XK=UK%UN2/100SN=ΩULQ=2ULM=2×265=530(V)ULQ=αMIN－3/∏×XKULQ/R75℃－ΔUU2=U2N= U2/=(强励时机端电压是额定电压的80%-85%)符号说明ULQ 强励工况下的励磁线圈两端电压ULM 额定满载励磁电压U2 二次侧实际机端电压αMIN 强励时可控控制角,一般为5-10度,初算时可设为0度XK 换流电抗,对于变压器供电方式,取它等于变压器漏抗ΔU 电压降之和2)额定电流下容量的选择---(全控桥)I2N=(2/3)ILM=(2/3) ×1635=1335AS=3U2NI2N=1544A符号说明I2N 交流侧额定电流ILM 满载额定励磁电流S 变压器容量3)变压器接线方式的选择一次侧角接,二次侧星接3.起励问题及计算起励方式:采用厂用电起励方式起励容量 SQ=1/40ULMILM=1/40×265×1635= 起励电压 UQ=1/4ULM=1/4×265=符号说明: ILM额定满载励磁电流4.整流元件参数的确定及选择---全控桥1)(按强励工况选择)硅元件额定电流整流桥直流侧电流 I=KCILM=2×1635=3270A桥臂平均电流 IAV=1/3I=1/3×3270=1090A强励正向平均电流 I2AV=KI×IAV=×1090=2725A(安全系数KI=2)可控硅额定电压选择桥臂反向工作电压瞬时值 UQF=2U2N=944V硅元件反向工作电压瞬时值UGF=KUKCGKBUQF=3×××944=3886V参数说明KU 电压裕度系数,取2以上KCG 过电压冲击系数,取电源电压升高系数,取 3)冷却方式风冷5.主回路保护配置1)整流元件的过电流保护: 快速熔断器2) 过电压保护:抑制关断过电压交流侧副边的过电压保护采用压敏电阻,阻容吸收电路(压敏电阻:当电阻两端所加的电压达到阈值时呈低电阻特性,可散热)3) 转子过电压保护:采用切换采样式一点接地保护6. 灭磁问题为了消除励磁回路里残留的磁场能量,励磁回路装设两个灭磁开关MK1,MK2.正常运行时MK1合,MK2开灭磁工作时MK1开,MK2合,利用所串电阻消耗能量性能分析报告应用控制理论的各种分析方法分析所设计的励磁控制系统的性能,并给出典型运行方式下的最佳参数整定值,要求打印主要分析曲线及计算结果,分析空载情况.自并励励磁控制系统的性能分析(根轨迹分析方法)设图中励磁控制系统的参数如下:TA=0S , TD0=, TR=, TZ=1/300S, KQ=KR=KZ=1由图可求得系统的开环传递函数为其中 K=895KAKZKG=895KA开环极点为 P1=, P2=-25, P3=-300 它们是根轨迹的起始点分母展开的多项式为: S3++7539S+900MATLAB程序如下>>num=[0 0 0 895]>>den=[1 7539 900]>>rlocus(num ,den)根轨迹的图如下系统的稳定性能分析由1+G0(Jω)=0可得ω2+900+K+Jω(-ω2+7539)=0 即ω2—7539=0ω2+900+K=0此时: ω= K= 即KA=K/895=结论:当 0<KA<时此系统保持稳定.此数据说明同步发电机励磁控制系统主回路采用自并励励磁方式KA的取值较广，稳定性较高.。
继电保护安全自动装置课件——3_第二章 同步发电机励磁自动控制系统
③提高继电保护装置工作的正确性
当系统处于低负荷运行状态时，发电机 的励磁电流不大，若系统此时发生短路故 障，其短路电流较小，且随时间衰减，以 致带时限的继电保护不能正确工作。励磁 自动控制系统就可以通过调节发电机励磁 以增大短路电流。使继电保护正确工作。 由此可见，发电机励磁自动控制系统 在改善电力系统运行方面起了十分重要的 作用。
a F
c d 1 23
b
上述极简单的示例，使我们得到启示：在一定的 条件下，励磁自动控制系统如果能按照要求进行 某种适当的控制，同样可以改善电力系统的暂态 稳定性。
要使励磁系统在短暂过程中完成符合要求的控制必须要求励 磁系统具备快速响应的条件。为此，一方面缩小励磁系统的 时间常数，另一方面尽可能提高强行励磁的倍数。
2、同步发电机励磁控制系统的任务
• ⑴电压控制 • ⑵ 控制无功功率的分配 • ⑶提高同步发电机并联运行的稳定性
• ⑷改善电力系统的运行条件
• ⑸水轮发电机组要求实行强行减磁
(1)电压控制
电力系统在正常运行时，负荷总是经常波动的，同步发电机的功率也就相应变 化。随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节以维持机端或系统中某一点的电 压在给定的水平。励磁自动控制系统担负了维持电压水平的任务。 IG IEF
PGmax*
0.75 0.70 0.65 0.50
PGmax*
Te=0.1S
0.75
K=4
K=2 K=1
0.70
0.65 0.50
Te=0.8S
0.35
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Te(s)
0.35 0 1 2 3 4
K
⑷改善电力系统的运行条件
当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，励磁 自动控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度地增加 励磁以提高系统电压。这在下述情况下可以改善系统 的运行条件。
同步发电机自动励磁调节装置的设计
同步发电机自动励磁调节装置的设计本文将介绍《同步发电机自动励磁调节装置的设计》的主题和目的，并说明该装置在电力领域的重要性和应用价值。
同步发电机是一种广泛用于发电厂和电力系统中的发电设备。
为了保持同步发电机的稳定运行，必须对其励磁进行有效控制和调节。
励磁是指通过电磁场使发电机产生电磁力，进而产生电能的过程。
励磁调节装置的设计就是为了实现对发电机励磁电流的自动调节和控制。
同步发电机自动励磁调节装置在电力系统中具有重要作用。
首先，它能够确保发电机的励磁电流始终处于适当的范围内，以保证发电机的工作效率和发电能力。
其次，它还能够对发电机的励磁进行实时监测和调整，以应对电力系统的变化和故障情况。
同时，自动励磁调节装置还可以提高电力系统的稳定性和可靠性，减少对人工干预的依赖。
由于同步发电机自动励磁调节装置的设计具有重要的实际意义和应用价值，因此对其进行深入研究和设计是非常必要的。
本文将对该装置的设计原理、控制策略和实施方法进行详细介绍，以期能够为电力系统的稳定运行和高效发电做出贡献。
接下来的章节将对不同方面的设计要点进行阐述，包括设计原理、系统结构、控制要求和实施步骤等内容。
通过对这些方面的深入研究和理解，读者将能够掌握同步发电机自动励磁调节装置的设计技术和应用要点。
背景接下来的章节将对不同方面的设计要点进行阐述，包括设计原理、系统结构、控制要求和实施步骤等内容。
通过对这些方面的深入研究和理解，读者将能够掌握同步发电机自动励磁调节装置的设计技术和应用要点。
背景概述同步发电机的基本原理和励磁调节的作用，以及现有的励磁调节装置存在的问题和局限性。
概述同步发电机的基本原理和励磁调节的作用，以及现有的励磁调节装置存在的问题和局限性。
详细介绍同步发电机自动励磁调节装置的设计方案，包括控制原理、硬件组成、软件算法等方面。
1.控制原理同步发电机自动励磁调节装置的控制原理是通过监测发电机的输出电压和频率，并根据预设的目标值进行自动调节励磁电流，以维持稳定的电压输出。
电力系统自动装置原理三同步发电机励磁自动控制系统PPT课件
ub
uc
O t1
t
ud2
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
ud
uab uac ubc uba uca ucb uab uac
O
t
id
O
t
ia
O
t
电路带阻感负载a =30时的波形
电力系统 自动装置原理
*自动调节励磁装置
1．硬件构成 变送器；同步电压检测电路；输入、输出通道电路；主机
电力系统 自动装置原理
*自动调节励磁装置
2．软件功能 @多种励磁限制。 @电压互感器断线检测及保护。 @手动/自动运行方式的相互跟踪。 @独立的后备通道，自动跟踪工作通道， 切换无波动。 @励磁系统（包括调节器）出现失磁、失 控故障或软件连续几次出轨而自复归无 效时，自动切换到备用通道工作。 @软件具有自诊断、自恢复功能。
id
a
负 b c载
ud
VT4 VT6 VT2 d2
UAV =1.35Up-pcosα =2.34 UPcosα
三相全控桥式整流电路在 0°<α﹤90°时，处于整流工作 状态，改变α角，可以调节发电 机励磁电流; 在90°<α< 180° 时，电路处于逆变工作状态，可 以实现对发电机的自动灭磁。
ud1 = 30°ua
电力系统 自动装置原理
二、对励磁系统的要求
维持电压水平和无功的合理分配 控制能力和调节范围 快速反应能力 结构简单，易于维护 足够的阻尼能力
高度的可靠性 快速性
电力系统 自动装置原理
自动调节励磁系统的基本构成
Ie.G. GLE
励磁功率
G
单元
~
自动调节励磁 装置AER
TA
.
UG
330MW同步发电机励磁控制系统设计及性能分析
摘要励磁系统是同步发电机的重要组成部分。
优良的励磁系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，而且可以有效的提高发电机及其相联的电力系统的技术经济指标。
本次设计以330MW同步发电机为例，对其励磁系统进行设计和性能分析。
本次设计采用自并励励磁系统，用三相全控整流桥整流，根据励磁控制系统的基本要求、任务，对主回路和控制回路进行计算、设计和选择。
性能分析部分主要对所设计的励磁系统的静态特性、动态特性和强励倍数进行简单的分析和讨论。
关键词：励磁自并励自动性能AbstractExcitation system is an important part of Synchronous generator. Excellent generator excitation system can not only ensure the reliability and stability, but also can effectively improve the generator and its associated power system technical and economic indicators. Let's take the metal removal rate for example. Excitation system design and performance is analyzed.The design uses a self-shunt excitation system, three-phase full-controlled rectifier bridge rectifier excitation control system .According to the basic requirements of the task, the main circuit and control circuit is carried out calculation, design and selection.The part of performance analysis analyzes the static characteristics and dynamic characteristics and strong excitation multiples.Keywords: Excitation Self-shunt Automatic Performance目录引言 (1)第一章方案的选择 (2)1.1 概述 (2)1.2 方案论证及选择 (2)第二章励磁系统主回路的设计 (5)2.1 励磁变压器的设计 (5)2.2 整流回路的原理浅析及整流元件参数的计算 (7)2.2.1整流回路的原理浅析 (7)2.2.2整流元件参数的计算 (8)2.3 半导体励磁系统的保护 (9)2.3.1过电压保护 (9)2.3.2过电流保护 (10)2.4 同步发电机的起励设计与选择 (10)2.5 同步发电机的灭磁 (12)第三章励磁系统控制回路的设计 (13)3.1 控制回路的作用、构成 (13)3.2 测量比较单元 (13)3.2.1测量整定环节 (14)3.2.2滤波电路 (15)3.2.3比较整定电路 (15)3.3 综合放大单元 (16)3.4 移相触发单元 (17)3.4.1对移相触发单元的要求 (17)3.4.2移相触发电路的种类及选择 (17)第四章励磁系统的性能浅析 (19)4.1 励磁系统静态特性 (20)4.1.1发电机端电压调节精度 (20)4.1.2电压调差率(无功电源补偿率) (20)4.1 励磁系统动态特性 (21)结论 (22)参考文献 (23)谢辞 (24)引言发电机不仅是有功电源，而且也要输出无功功率，而通过调节发电机励磁电流可以调节着输出的无功功率，无论在稳态运行或者暂态过程中，励磁系统的好坏对同步发电机的运行有很大的影响。
同步发电机励磁自动控制系统方案PPT学习教案
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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
系统受到小扰动后保持所有运行 参数接近正常值的能力
性 2 动态稳定 性
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
大干扰电压稳定性 系统在大干扰后维持可接受稳态电压的能力
小干扰电压稳定性 系统在小干扰后维持可接受稳态电压的能力
短期电压稳定性
包含快速响应负荷和励磁控制等动态特性及相互作用
长期电压稳定性 包含慢速响应负荷和励磁限幅器等动态特性及相互作用
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电力系统稳定性的定义与分类
改善电力系统的运行条件
改善异步电动机的自启动条件
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为发电机异第步25页运/共行87页创造条件
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提高继电保护装置工作的正确性
第二节 同步发电机励磁系统
========基本知识点========
直流励磁机励磁系统（旋转励磁） 交流励磁机励磁系统（旋转励磁） 发电机自并励系统（静止励磁系统）
功角过大而失步（滑行失步）1974年美国学者 拜金利及金巴克
大小扰动引起的振荡失步
主编论文集《大
性3 暂态不稳定
规模电力系统稳 大扰动后发电机在第一摇摆失步定性》
性 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
时
三同步发电机励磁自动控制系统PPT课件
功角特性曲线3：对应于故障切除后一回线运行。
加速面积 abFa等于减速面积
c
FEdF，系统是暂态稳定的。
a
d
PG0
F
E 31
2
b
要使励磁系统在短暂过程中完成符合要求的控制必须要求励 磁系统具备快速响应的条件。为此，一方面缩小励磁系统的 时间常数，另一方面尽可能提高强行励磁的倍数。
快速响应 = 缩小励磁系统的时间常数 + 提高强行励磁的倍数
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
三 交流励磁机励磁系统（100MW以上）
交流励磁机励磁系统根据励磁机电源整流方式及整流器状态的 不同可分为以下几种。
1）他励交流励磁机励磁系统 他励交流励磁机静止整流器励磁 系统
2）具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度 励磁顶值电压：是励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高 输出电压值。 强励倍数：励磁顶值电压与额定励磁电压之比称为强励倍数。
或励磁顶值电流与额定励磁电流之比。一般取1.6~2 励磁电压上升速度是衡量励磁功率单元动态行为的一项指标
励磁电压响应比：通常将励磁电压在最初0.5S内上升的平均速 度定义为励磁电压响应比。它粗略反映励磁系统的动态指标
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。
静止励磁系统 (发电机自并励系统)
几种常用的励磁系统
直流励磁机励磁系统自他励励
同步发电机励磁系统交流励磁机静励止磁励系磁统系他统励（发旋自电转励机整自静流并静止静器励止可止（系整控整无统流整流刷）器流器励器磁系统）
第章同步发电机励磁自动控制系统讲课文档
同步发电机励磁系统
励磁系统的历史
直流励磁机励磁系统
机械整流子在换流方面遇到了困难，且大 功率半导体整流元件制造工艺的日益成熟 。 交流励磁机励磁系统(交流发电机和半导体整流元件组成 )
为了缩短主轴长度，降低造价，减少环 节。
静止励磁系统 (发电机自并励系统)
几种常用的励磁系统简要介绍（重点分析励磁功率单元）
即调节励磁电流时，可以改变发电机的无功功率数值 。
式(2) 说明在纵坐标方向投影不变，当励磁电流变化时，
只能改变功率角。
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（三）提高并联运行的稳定性
电力系统的稳定
➢静态稳定 ➢暂态稳定
电力系统静态稳定是指电力系统在正常运行状态下，经受微小扰动后 恢复到原来运行状态的能力。
同自控原理，用微分方程建立系统模型。
3 提高继电保护工作的准确性
第二十页，共129页。
1．改善异步电动机的自起动条件
U(%)
短路切除后，强行励磁可加
速系统电压的回复过程。
120 100 80 60
电网短路故障时，电压很低， 使得用户电机处于制动状态。 电机自启动时需吸收大量无功 功率，延缓了电压恢复
40
20
0
t(s)
0 10 20 30
第章同步发电机励磁自动控制系统
第一页，共129页。
第1节 概 述
同步发电机的运行特性
同步发电机的空载电动势的大小 E q
控制同步发电机 的励磁
发电机的励磁电流 I E F
对发电机运行控制的重 要内容
励磁自动控制系统构成
向转子提供直流励磁电流
E q 由励磁电流建立的磁场使定子
产生的空载电势
第二章（1-3节）同步发电机励磁自动控制系统教案
第⼆章（1-3节）同步发电机励磁⾃动控制系统教案第⼆章同步发电机励磁⾃动控制系统第⼀节概述励磁电流I EF空载电动势q E ?同步发电机的励磁系统=励磁功率单元+励磁调节器⼀、同步发电机励磁控制系统的任务（⼀）电压控制单机运⾏:=+q d G G E X I j U式中 ——发电机直轴同步电抗图2-1 励磁控制系统结构框图图2-2 同步发电机感应电动势和励磁电流关系 (a) 同步发电机运⾏原理；(b) 等值电路；(c) ⽮量图)(bGI ?)(a GU ?U I ?qE ?X I U E d Q G G q +=δcos式中δG—q E ?与GU ?间的相⾓，即发电机的功率⾓；QI ?—发电机的⽆功电流。
⼀般δG很⼩，可近似认为1cos ≈δG，于是，可得简化的运算式为X I U E d Q G q +≈上式说明，负荷的⽆功电流是造成与幅值差的主要原因，发电机的⽆功电流越⼤，两者之间的差值也越⼤。
线1：I EF 1不变()1,Q GeI U()22,Q G I U 曲线2：I EF 2不变()1,Q Ge I U()2,Q Ge I U（⼆）控制⽆功功率的分配1、同步发电机与⽆穷⼤系统母线并联运⾏的有关问题：图2-3 同步发电机的外特性I QQ 2Q 1U GU G 2U Ge 励磁不变励磁增加图2-4 同步发电机与⽆限⼤母线并联运⾏)(a 常数=U G GK 2'Q I ?Q I ?1G I K 11q EqE ?2q E 4434421⽆论励磁电流如何变化，发电机的有功功率P G均为常数，即==?cos I U P G G G 常数 ==δsin X U E P dGq G 常数 k I G 1cos =? K E q 2sin =δG I 的端点则沿着'BB 虚线变化q E 的端点则沿着'AA 虚线变化由此可见，与⽆限⼤母线并联运⾏的机组，调节它的励磁电流可以改变发电机⽆功功率的数值。
同步发电机励磁自动控制系统ppt课件
静止励磁系统 (发电机自并励系统)
13
二 直流励磁机励磁系统（100MW以下）
按励磁机的励磁绕组供电方 式的不同
自励直流励磁机励磁系统 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，调整励磁机磁场电阻R可改变励磁机励磁 电流
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 三个基本整流电路
三相桥式不可控整流电路 三相桥式半控整流电路 三相桥式全控整流电路
一 ） 三相桥式不可控整流电路
V1 ea
eb ec
V3
V5
H+ Rf
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
15
三 交流励磁机励磁系统（100MW以上） 交流励磁机励磁系统根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不同可分为以下几种。
1）他励交流励磁机励磁系统
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。
6
1 ） 励磁对静态稳定的影响
GG
升压变压器
Eq
输电线
Xd
UG
XT
降压变压器
系统
U
U
PG
EqU X
sin
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设计报告
一．设计题目
同步发电机励磁控制系统主回路设计及系统性能分析
二．原始数据：
发电机型号：QFS-125-2
基本数据：额定容量：（MW）125 转速：3000 额定电压：（KV）功率因数：效率：（%）额定电流：（A）6150
励磁数据：空载励磁电流（A）：630 满载励磁电流（A）：1635空载励磁电压（V）：91 满载励磁电压（V）：265参数：定子线圈开路时励磁线圈时间常数（s）
转子电阻(75℃)(Ω)：(R75℃ =15℃ )
电压降之和:ΔU=3
KC =2
三.设计内容:
主回路设计:
1.励磁方式选择---自并励励磁方式
2.励磁变压器选择
1)变压器的变比 K=U1N/U2N
变压器原边电压 U1N=UGN=
变压器副边电压-------U2N按强励工况选择
XK=UK%UN2/100SN=Ω
ULQ=2ULM=2×265=530(V)
ULQ=αMIN－3/∏×XKULQ/R75℃－ΔU
U2=
U2N= U2/=(强励时机端电压是额定电压的80%-85%)
符号说明
ULQ 强励工况下的励磁线圈两端电压
ULM 额定满载励磁电压
U2 二次侧实际机端电压
αMIN 强励时可控控制角,一般为5-10度,初算时可设为0度XK 换流电抗,对于变压器供电方式,取它等于变压器漏抗ΔU 电压降之和
2)额定电流下容量的选择---(全控桥)
I2N=(2/3)ILM=(2/3) ×1635=1335A
S=3U2NI2N=1544A
符号说明
I2N 交流侧额定电流
ILM 满载额定励磁电流
S 变压器容量
3)变压器接线方式的选择
一次侧角接,二次侧星接
3.起励问题及计算
起励方式:采用厂用电起励方式
起励容量 SQ=1/40ULMILM=1/40×265×1635=
起励电压 UQ=1/4ULM=1/4×265=
符号说明: ILM额定满载励磁电流
4.整流元件参数的确定及选择---全控桥
1)(按强励工况选择)硅元件额定电流
整流桥直流侧电流 I=KCILM=2×1635=3270A
桥臂平均电流 IAV=1/3I=1/3×3270=1090A 强励正向平均电流 I2AV=KI×IAV=×1090=2725A
(安全系数KI=
2)可控硅额定电压选择
桥臂反向工作电压瞬时值 UQF=2U2N=944V
硅元件反向工作电压瞬时值
UGF=KUKCGKBUQF=3×××944=3886V
参数说明
KU 电压裕度系数,取2以上
KCG 过电压冲击系数,取电源电压升高系数,取 3)冷却方式风冷
5.主回路保护配置
1)整流元件的过电流保护: 快速熔断器
2) 过电压保护:抑制关断过电压
交流侧副边的过电压保护采用压敏电阻,阻容吸收电路
(压敏电阻:当电阻两端所加的电压达到阈值时呈低电阻特性,可散热)
3) 转子过电压保护:采用切换采样式一点接地保护
6. 灭磁问题
为了消除励磁回路里残留的磁场能量,励磁回路装设两个灭磁开关MK1,MK2.
正常运行时MK1合,MK2开
灭磁工作时MK1开,MK2合,利用所串电阻消耗能量
性能分析报告
应用控制理论的各种分析方法分析所设计的励磁控制系统的性能,并给出典型运行方式下的最佳参数整定值,要求打印主要分析曲线及计算结果,分析空载情况.
自并励励磁控制系统的性能分析(根轨迹分析方法)
设图中励磁控制系统的参数如下:
TA=0S , TD0=, TR=, TZ=1/300S, KQ=KR=KZ=1
由图可求得系统的开环传递函数为
其中
开环极点为 P1=, P2=-25, P3=-300 它们是根轨迹的起始点分母展开的多项式为: S3++7539S+900
MATLAB程序如下
>>num=[0 0 0 895]
>>den=[1 7539 900] >>rlocus(num ,den)
根轨迹的图如下
系统的稳定性能分析
由1+G0(Jω)=0可得ω2+900+K+Jω(-ω2+7539)=0 即ω2—7539=0
ω2+900+K=0
此时: ω= K= 即KA=K/895=
结论:当 0<KA<时此系统保持稳定.此数据说明同步发电机励磁控制系统主回路采用自并励励磁方式KA的取值较广，稳定性较高.。