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

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