励磁控制理论简介共37页文档
发电机的励磁控制原理
发电机的励磁系统同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场，而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。
根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。
一、发电机获得励磁电流的方式：1、直流发电机供电的励磁方式：这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。
这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。
缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW 以上的机组中很少采用。
2、交流励磁机供电的励磁方式，现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。
交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装臵，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。
交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装臵的交流发电机。
为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采用100——200HZ 的中频发电机，而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。
这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因此，它没有电刷，滑环等转动接触部件，具有工作可靠、结构简单、维护方便等优点。
3、无励磁机的励磁方式：在励磁方式中不设臵专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁。
自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。
自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。
自复励磁方式除没有整流变压外，还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。
同步发电机励磁控制系统
预测控制是一种基于模型的控制方法，能够根据系统的历史数据和当前状态预测 未来的行为，实现更精确的控制。
环保与节能要求对励磁控制系统的影响
能效要求
随着能源危机和环保意识的提高，励磁控制系统需要更加注重能效，采用更高效的电机 和节能控制策略，降低能源消耗和排放。
排放要求
励磁控制系统需要符合更严格的排放标准，采用环保型的电机和控制策略，减少对环境 的污染。
转子过电流保护装置
作用
转子过电流保护装置用于监测同 步发电机转子电流，当出现异常 过电流时，及时切断励磁电流， 防止转子烧毁。
工作原理
转子过电流保护装置通过电流传 感器实时监测转子电流，当检测 到过电流时，触发保护动作，快 速切断励磁电流。
组成
转子过电流保护装置由电流传感 器、比较电路和开关器件等部分 组成，各部分协同工作实现转子 过电流保护功能。
根据励磁调节器的控制指令，输出励 磁电流给发电机励磁绕组。
励磁控制系统的功能
电压控制
通过调节励磁电流，维 持发电机端电压在给定
水平。
无功功率调节
根据系统无功需求，调 节励磁电流以改变发电
机无功功率的输出。
增磁与减磁
通过增加或减少励磁电 流来改变发电机的输出
电压。
保护功能
在异常情况下，自动采 取措施保护发电机和励
THANKS
谢谢
Байду номын сангаас
磁系统。
02
CHAPTER
励磁控制系统的主要设备
励磁调节器
作用
励磁调节器是励磁控制系统的核 心，用于调节同步发电机的励磁 电流，以控制机组的无功输出和
电压水平。
工作原理
励磁调节器通过采集发电机电压、 电流等信号，经过运算处理后，输 出控制信号给功率整流器，以调节 励磁电流。
同步发电机励磁自动控制系统演示文稿
第6页，共128页。
发电机励磁系统的任务
电压控制
Eq cos G U G I Q X d
Eq UG IQ X d
No Image
同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节
励磁电流来维持机端电压为给定水平的。
第7页，共128页。
UG IG
IEF
G
Eq
IP
IQ
IG
UG
UG
同步发电机外特性为下 降曲线，励磁电流一定 时，机端电压随着无功 负荷增大而下降。
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。
描述系统静态或动态稳定的数学模型中含有发电机空载电动势。 励磁控制系统是通过改变励磁电流，从而改变发电机空载电动势 ，来改善系统稳定性。
第13页，共128页。
发电机励磁系统的任务
提高并联运行的稳定性
1 励磁对静态稳定的影响
力系统中各种运行工况的要求。
➢ 具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。从改善电力系统运行 条件 和提高电力系统暂态稳定性来说，希望励磁功率单元具有较大的强 励能力和快速的响应能力。因此，在励磁系统中励磁顶值电压和电 压上升速度是两项重要的技术指标。
励磁顶值电压：励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压。与额 定励磁电压比，叫强励倍数。
UGe UG2
IEF2 IEF1
IQ
IQ1
IQ2
IG
Eq
UG
Eq UG jIG X d
Eq cos UG IQ X d
Eq UG IQ X d
负荷中的无功电流是造成Eq 和UG幅值差的主要原因。
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。
第二章自动发电励磁控制
通常取t 0.5 s U EF 可求 t
二、同步发电机灭磁
1概念：将励磁绕组的磁场尽快减小到最小程度 2要求： 1）灭磁时间要短 2）励磁绕组的电压不应超过允许值。
3灭磁方法
（1）直流励磁机——放电灭磁
在励磁绕组中接入一常数电阻Rm，将励磁绕
组所储存的能量转变为热能而消耗掉。
U E max I E 0 e
t
t 0
LL U E 0 Rm RL Rm RL
（2）交流励磁机——逆变灭磁
控制角α在90°～150°范围内整流桥处于逆
变运行状态。转子储存的磁场能量就以续流形式
经全控桥的逆变状态反送到交流电源，使转子磁
场能量不断减少，这样就达到了灭磁 .
U G K adj
U G Q K adj
I GQ
2调差系数的调整
（1）改变极性 正调差接线 负调差接线
U A' U A I C R
U B' U B
U C' U C I A R
U
' PP
U P P RI GQ
机投入和退出电网运行
（2）改变发电机的外特性的斜率 调整调差系数Kadj，保证并联运行的发电机 组间无功功率的合理分配。
2发电机励磁控制系统静态特性
（1）同步发电机励磁控制系统的静态工作特性 是指在没有人工参与调节的情况下，发电机机 端电压与发电机电流的无功分量之间的静态特 性。此特性通常称为发电机外特性或电压调节
1）理想灭磁条件：
2）快速灭磁开关
电流在相当大范围内变化 时，两端电压保持不变 .
励磁控制原理
励磁控制原理励磁控制是电力系统中非常重要的一环，它直接影响着发电机的稳定运行和电能的质量。
励磁控制原理是指通过调节发电机的励磁系统，控制发电机的磁场强度，从而实现对发电机输出电压的调节。
在电力系统中，发电机是一个重要的电能转换设备，它的稳定运行对整个电网的稳定性和可靠性具有至关重要的影响。
因此，了解励磁控制原理对于电力系统的运行和维护具有重要意义。
首先，励磁控制的原理是基于发电机的励磁系统。
励磁系统是由励磁电源、励磁电路和励磁调节器组成的。
励磁电源通常是由发电机自身输出的一部分电能，经过整流和滤波后供给励磁电路。
励磁电路是由励磁变压器、整流装置和励磁电枢组成的，它的作用是将励磁电源的交流电能转换为发电机所需的直流电能。
励磁调节器则是根据发电机的运行状态和输出电压的需求，通过调节励磁电枢的电流来控制发电机的励磁电流，从而实现对输出电压的调节。
其次，励磁控制原理的核心是反馈调节。
在发电机运行过程中，输出电压的稳定性是至关重要的。
为了保持输出电压在额定值附近稳定运行，励磁系统需要根据发电机输出电压的实际情况进行调节。
这就需要利用反馈控制原理，通过采集发电机输出电压的实际值，与设定值进行比较，然后将比较结果作为反馈信号输入到励磁调节器中，从而调节励磁电枢的电流，使输出电压保持在设定值附近。
另外，励磁控制原理还涉及到励磁调节器的控制策略。
在实际的发电机运行中，为了满足不同的负载要求和电网运行状态，励磁调节器需要采用不同的控制策略。
常见的控制策略包括手动调节、自动调节和远程调节等。
手动调节是指由操作人员根据实际情况手动调节励磁系统的参数，这种方式灵活性较高，但需要人工干预，效率较低。
自动调节是通过预先设定好的控制算法和参数，由励磁系统自动进行调节，这种方式能够实现对输出电压的精确控制，但需要较为复杂的控制算法。
远程调节是指通过远程监控和控制系统对励磁系统进行调节，这种方式能够实现对发电机的远程监控和控制，但需要保证通信系统的稳定和可靠。
励磁控制原理
励磁控制原理励磁控制是电机控制系统中的重要部分，它通过控制电机的励磁电流来实现对电机的转矩和速度的精确控制。
在励磁控制系统中，我们常常会遇到一些关键问题，比如励磁电流的调节、励磁电流与电机性能的关系等。
本文将深入探讨励磁控制原理，帮助读者更好地理解和应用励磁控制技术。
首先，我们来了解一下励磁控制的基本原理。
在电机中，励磁电流是产生磁场的重要因素，它直接影响着电机的性能。
通过调节励磁电流的大小和方向，可以实现对电机的转矩和速度的精确控制。
励磁控制系统通常包括励磁电流传感器、控制器和功率放大器等组成部分，通过这些部件的协调工作，可以实现对励磁电流的准确控制。
其次，我们需要了解励磁电流与电机性能之间的关系。
在电机运行过程中，励磁电流的大小会直接影响电机的磁场强度，进而影响电机的转矩和速度。
一般来说，增大励磁电流可以提高电机的转矩和速度，而减小励磁电流则会降低电机的性能。
因此，在实际应用中，我们需要根据电机的工作要求和负载特性来合理调节励磁电流，以实现最佳的电机性能。
此外，励磁控制系统中还存在一些常见的问题和挑战，比如励磁电流的调节精度、系统的稳定性和抗干扰能力等。
针对这些问题，我们可以采取一些有效的措施，比如优化控制算法、改进传感器精度、加强系统的抗干扰能力等，以提高励磁控制系统的性能和稳定性。
总的来说，励磁控制原理是电机控制系统中的重要内容，它直接影响着电机的性能和运行稳定性。
通过深入了解励磁控制的基本原理和关键问题，我们可以更好地应用和优化励磁控制技术，为电机的精确控制和高效运行提供有力支持。
希望本文能够帮助读者更好地理解和应用励磁控制原理，促进电机控制技术的进步与应用。
《同步电机励磁控制》课件
功率整流器
将交流电源转换为直流电源，为同步 电机提供励磁电流。
同步电机励磁控制的软件实现
控制算法
根据电机运行状态和输入信号，通过控制算法计算出励磁电流的 调节量，实现对同步电机励磁电流的精确控制。
数字信号处理器（DSP）
利用高速运算能力，实现对控制算法的实时处理和输出控制信号。
人机界面
提供操作界面，方便用户对同步电机励磁控制系统的参数进行设置 和监控。
反馈元件检测同步电机转子励 磁电流和电压，并将其反馈到 励磁调节器，以实现闭环控制 。
同步电机励磁控制系统的分类
按控制方式分类
可以分为模拟式和数字式两种类型。模拟式励磁控制系统采用模拟电路实现控 制，而数字式励磁控制系统采用数字信号处理器（DSP）或可编程控制器（ PLC）实现控制。
按调节器主电路形式分类
在风力发电系统中的应用
提高风能利用率
励磁控制能够调节风力发电机的 无功功率输出，从而提高风能的
利用率。
减小谐波影响
励磁控制能够减小风力发电机产生 的谐波电流，提高电能质量。
增强并网能力
通过励磁控制，可以增强风力发电 机的并网能力，提高风电场的运行 稳定性。
在船舶推进系统中的应用
提高推进效率
励磁控制能够调节船舶推进电机 的功率输出，从而提高推进效率
模糊控制
将模糊逻辑应用于励磁控制，处理不确定性和非线性问题。
智能传感器与执行器的应用
智能传感器
采用高精度、高可靠性的传感器 ，实时监测励磁电流和电压，提 高控制精度。
智能执行器
采用电力电子技术和微处理器， 实现快速、准确的励磁电流调节 。
网络化与分布式励磁控制
网络化控制
通过工业以太网或现场总线技术，实 现多台电机之间的信息共享和协同控 制。
励磁控制原理
励磁控制原理励磁控制原理是指在电磁系统中，通过控制电流或电压的大小和方向，来实现对电磁场的调节和控制。
在电力系统中，励磁控制是非常重要的，它直接影响着发电机的稳定性和性能。
下面我们将详细介绍励磁控制原理及其在电力系统中的应用。
首先，让我们来了解一下励磁的基本原理。
在发电机中，励磁系统通过控制电磁场的强弱来调节发电机的电压和电流。
电磁场的强弱取决于励磁电流的大小，而励磁电流又受到励磁电压的控制。
通过调节励磁电压和励磁电流的大小，可以实现对发电机输出电压的稳定控制。
在电力系统中，励磁控制主要应用于调节发电机的输出电压。
通过控制励磁系统中的稳压器和励磁电流，可以实现对发电机输出电压的精确调节。
这对于电网的稳定运行和负载的合理分配都至关重要。
另外，励磁控制还可以用于调节发电机的无功功率，从而提高电力系统的功率因数，减小输电损耗。
励磁控制原理的核心是对励磁电流和励磁电压的精确控制。
在实际应用中，通常会采用PID控制器等自动控制设备来实现对励磁系统的闭环控制。
PID控制器可以根据发电机输出电压的变化，自动调节励磁电流和励磁电压，使发电机的输出电压保持在设定值附近。
除了发电机，励磁控制还广泛应用于电动机、变压器等电磁设备中。
在这些设备中，励磁控制可以实现对电磁场的调节，从而实现对电机转矩、变压器输出电压等参数的精确控制。
总之，励磁控制原理是电力系统中的重要技术之一，它对电力系统的稳定运行和性能提升起着至关重要的作用。
通过对励磁电流和励磁电压的精确控制，可以实现对发电机和其他电磁设备的稳定调节，从而保障电网的安全运行和电力质量的提升。
希望本文对励磁控制原理有所帮助，谢谢阅读。
发电机励磁系统简介课件
激励磁系统的暂态稳定水平与交流励磁机励磁系统相 近或略有提高。
可提高电厂的经济效益 自并激励磁系统没有旋转部分，运行可靠性高、
调整容易、维护简单、检修工作量小，因而可提高发 电效益。
可节约电厂的基建投资 自并激励磁系统缩短了汽轮机发电机组的轴系
长度，因而减少了电厂厂房的长度，节约了电厂的基 建费用。
发电机励磁系统简介
13
13. “三机”励磁系统原理框图
发电机励磁系统简介
Hale Waihona Puke 1414. “三机”励磁系统设备成套范围
1. 交流主励磁机（发电机生产厂家制造） 1台
2. 永磁副励磁机（发电机生产厂家制造） 1台
3. 硅二极管整流装置
1套
4. 微机励磁调节装置
1套
5. 灭磁及转子绕组过电压保护装置
1套
6. 主励磁机手动备用励磁装置（可不设置） 1套
整流方式
三相全波桥式不可控整流
整流元件
大功率硅二极管
整流桥数量
1 ~ 2（并联）个
单个整流桥输出电压 ≮ 2 倍发电机额定励磁电压
单个整流桥输出电流 ≮ 2 倍发电机额定励磁电流
只需单个整流桥即可满足发电机强励需要
硅二极管参数：
额定电流
额定电压
反向电压
发电机励磁系统简介
18
18. 微机励磁调节装置
5 发电机起励装置
发电机励磁系统简介
28
28. 励磁变压器
功用：将发电机端电压降至可控硅整流器（整流桥） 所需的输入值，为发电机提供足够的励磁功率。
额定容量 根据发电机参数和强励磁电压顶值倍数确定
原边额定电压 与发电机额定输出电压参数相同
交流励磁发电机运行及控制原理
交流励磁发电机是一种常见的发电设备，它通过将机械能转化为电能，为工业和生活提供了稳定可靠的电力支持。
本文将对交流励磁发电机的运行原理、励磁系统的控制方式以及相关的技术参数进行详细介绍。
一、交流励磁发电机的运行原理1.1 发电机的基本原理发电机是利用磁场的相互作用产生电流的装置。
当导体在磁场中运动时，就会有感应电动势产生。
利用这一原理，发电机可以将机械能转化为电能。
1.2 励磁系统的作用励磁系统是交流励磁发电机中至关重要的组成部分，它负责在发电机中产生恒定的磁场，以保证发电机正常运行。
励磁系统的稳定性和控制方式直接影响着发电机的性能和输出功率。
二、励磁系统的控制方式2.1 手动控制手动控制是一种最基本的励磁系统控制方式，操作人员通过调节励磁电压和励磁电流的大小来控制发电机的输出功率。
这种方式简单直接，但需要操作人员具有一定的经验和技术水平。
2.2 自动控制自动控制是一种通过自动调节器件来实现励磁系统控制的方式。
自动调节器件可以根据发电机的输出功率和电网负载情况，自动调节励磁电压和励磁电流的大小，以保证发电机的正常运行和电网的稳定运行。
2.3 数字化控制随着科技的发展，数字化控制方式逐渐应用到励磁系统中。
数字化控制可以实现对励磁系统的精确控制和调节，提高了发电机的稳定性和效率，同时也降低了对操作人员的技术要求。
三、相关技术参数3.1 励磁电压励磁电压是励磁系统中的重要参数，它决定了发电机中的磁场大小，直接影响着发电机的输出功率和电网的负载能力。
3.2 励磁电流励磁电流是励磁系统中的另一重要参数，它是产生磁场所需要的电流大小，直接影响着发电机的稳定性和响应速度。
3.3 励磁系统的响应时间励磁系统的响应时间是衡量励磁系统性能的一项重要指标，它影响着发电机在电网负载变化时的稳定性和可靠性。
四、结语通过本文对交流励磁发电机运行及控制原理的详细介绍，希望读者能够了解到交流励磁发电机的基本原理、励磁系统的控制方式以及相关的技术参数。
励磁基本原理参考文档
灭磁开关
➢ 耗能型灭磁开关——灭磁开关分断励磁回路后，利用开关断口将 灭磁能量形成的电弧引入灭磁开关的灭弧室内燃烧，使电弧能量 消耗完毕，实现灭磁。灭磁能量有限。很少采用。典型产品：国 产DM2型。
➢ 移能型灭磁开关——灭磁开关分断励磁回路后，将转子电流转移 到灭磁电阻上消耗或吸收，开关本身基本不吸收灭磁能量。灭磁 能量大，灭磁时间快，普遍采用。典型产品：国产DM4、DMX， 进口ABB-E、UR、HPB型。
脉冲触发图
整流元件过载、短路保护
整流元件的过载、短路保护一般采用电力电子专用快速熔断器而 不能使用普通熔断器代替。专用快速熔断器的电流/温度特性与普通 熔断器相比具有更好的性能，熔断时间更短。
KP
A
KRD
B
C
KRD
KP
A B C
图9 交流侧串联快熔接线方式
图10 整流元件串联快熔接线方式
图三 短路（过流） 的晶闸管管
智能控制板
变送器板
BOD板
➢起励装置
根据工作原理和起励电源的不同，起励方式可划分为残压起励、交 流起励和直流起励三种类型。
起励装置一般包括起励电源开关、起励接触器、导向二极管或整流 桥、限流电阻等。在交流起励方式下还包括隔离变压器。
残压起励应用高频脉冲列触发技术，可靠实现低残压起励，整流阳 极电压达到5~10V，即可无需外部辅助电源进行起励。
晶闸管
晶闸管的导通条件：以下两条件须同时具备： a.正向阳极状态； b.控制极加上触发脉冲； 晶闸管的关断条件：以下任一条件即可关断： a.主回路断开； b.晶闸管两端处于反向电压时 c.流过晶闸管的电流下降到小于维持电流
晶闸管的伏安特性
移相触发
移相触发单元的作用：产生触发脉冲，用来触发整流桥中的晶闸 管，并控制触发脉冲的相位随综合放大单元输出的控制电压的大 小而改变，达到调节励磁的目的。 移相触发的基本原理：利用主回路电源电压信号产生一个与主回 路电压同步的幅值随时间单调变化的同步信号，将其与来自综合 放大单元的控制信号比较，在两者相等的时候产生触发脉冲。 移相触发单元一般包括：同步、移相脉冲形成和脉冲放大环节。
第五章 发电机组励磁控制
（b）发电机动态稳定
Pe
1 2 d b
Pe
d3 P1 a a3 a2 c3
1 3 2 c d b
P1
a a2
c
e
e
0
δ a δc (a)
δd δb δe
δ
0
δa
δc
δd δb (b)
δe
δ
加速面积小于或等 于减速面积，发电 机是动态稳定的。
当功率角在0°～180°范围内变化时送出有 功功率；当发电机功率角在180°～360°范 围内变化时吸收有功功率，这时发电机的电 流、功率等发生剧烈的振荡。
励磁系统
同步发电机 CT
电力系统
设定电压 辅助控制信号
励磁调节器
励磁功率单元
PT 发电机端电压 发电机无功电流
二、励磁控制系统任务
（1）控制电压
������������
+
������������
������������
������ ������������ ������������
A
φ
E������ sin ������
������������ 2
G ~
机组1
G ~
机组2
∆������r1
∆ ������r2
Ir1
‘ ������������ 1
Ir2
‘ ������������ 2
Ir
Ug
U
机组1 机组2
Ir2
Ir
母线
U
机组 变压器1 变压器2 变压器
G ~
机组1
G ~
机组2
Ir
（a) （b)
Pe
0
90°
励磁系统基本原理及控制分类介绍
一、励磁控制系统的主要任务
4、保护发电机及其相关设备
二、励磁控制系统分类与配置
1、交流励磁机系统 1）它励交流励磁机系统（三机它励励磁系统）
FLQ ACFL ACL F CT
PT 自动恒 压装置 自动励磁调节器
二、励磁控制系统分类与配置
1）它励交流励磁机系统（三机它励励磁系统） 交 流 主 励 磁 机 （ ACL ） 和 交 流 副 励 磁 机 （ACFL）都与发电机同轴。副励磁机是自励式 的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后 供电。也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称 三机它励励磁系统。
1+T1S 1+T2S
1+T3S 1+T4S
Upss
Upss
UG
+
UF
+
Kp+Ki/S+Kd*S
Vf
+ +
G(S)
-
三、励磁控制系统的调节和控制
4、 PSS(电力系统稳定器)
W Tw1S 1+Tw1S Tw2S 1+Tw2S + + Ks3 P + Tw3S 1+Tw3S Ks2 1+T7S -
[
正常时,发电机的工作点在功率特性曲线 1的a处；当发生短路事故 时,相应功率特性曲线为曲线 3。若此时提供强行励磁以迅速提高发 电机内电势Eq,使功率特性曲线由bc段增加到bc‘段,由此在故障切除 前减少了加速面积 ( 由abcd 减少到abc’d) 。在 δ =δ c 故障切除后亦 能增加减速面积(由曲线2的dehg增加到de’h’g)。 如面积de‘h’g等于 面积def’f,则可使转子功角最大值由δ m’降到δ m,明显地提高了暂态 稳定性。励磁顶值电压越高 ,电压响应比越快 ,励磁调节对改善暂态 稳定的效果越明显。
同步发电机励磁控制系统的基本工作原理
同步发电机励磁控制系统的基本工作原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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励磁控制理论简介
1.05 1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 机端电压 有功功率
0
1
2
3
4
5 t(s)
6
7
8
9
10
自适应控制
变增益自适应
模型参考自适应 自校正控制
变增益自适应
预置几组控制参数，运行时根据一个或多个
辅助变量的大小选取最合适的一组。 具有一定的适应能力，实际仍然是改进的定 点控制方式。 设计简单，容易实现。
ΔPSS θPSS -ΔPe KPΔPe Δδ
K f f
Kf
d TJ
Pe
S 国家电网公司企业标准中电力系统稳定器整定试验 导则要求，需要通过相位补偿，使0.2~2Hz范围内 PSS输出的力矩向量对应轴在超前+10°~-45°。
120 100 80 60 40
PSS补偿特性图
角度
20 0 -20 -40 -60 Kf/Kp环 节 补 偿 特 性 超前滞后环节补偿特性 PSS环 节 补 偿 特 性 补偿后实测特性
1 T1s u 1 T 2s
PSS的特点
优点
原理清晰 实现简单 抑制低频振荡效果较好
缺点
抑制振荡频率范围窄 有功功率的反调 多机系统中的配合
PSS2A
ω
sTW 1 1 sTW 1
y1 x1
sTW 2 1 sTW 2
y2 x2
+
y5 +
K3
1 sT8 (1 sT9 ) 5
PID控制的实现
控制规律
U ( s) 1 G( s) Kp 1 TD s E ( s) T s I
chap2-1同步发电机励磁控制系统-概述
电压响应比可按下式计算 电压响应比=选用0.5s时间内的电压平均上升速 度;
因为在电力系统遭受大扰动之后，第一次摇 摆周期到达摆峰的时间一般为0.5~0.6s。在 这段时间内，要求电压迅速上升。
（二）对励磁调节器的要求
（三）对励磁功率单元的要求
各机组的无功增量
Q1 U / K adj1 0.0092/ 0.04 0.23 Q1 Q1QG1 0.2315.49 3.56 (Mvar) Q2 U / K adj 2 0.0092/ 0.05 0.185
Q2 Q2QG 2 0.185 30.99 5.73 (Mvar)
4、强力倍数：励磁系统负载顶值电压与额定 励磁电压之比。 国家标准规定：强励倍数满足以下规定
5、 电压响应时间和高起始响应励磁系统：
6、电压响应比（电压上升速度）：电压 响应比又称励磁电压平均上升速度，即 在强励动作后最初的0.5s时间内电压上 升速度保持不变。反映了励磁机磁场建 立速度的快慢。
当δ<90。时，发电机是静态稳定的； 当 δ>90。时，发电机不能稳定运行； 当 δ=90。时，发电机为稳定的极限情况。
图2-6 发电机的几条代表性功率特性
无自动励磁调节时，Eq为常数，功率极限 出现在δ=90。时；若有灵敏和快速的励 磁调节器，则由一簇不同的Eq相应的功 角特性求出的曲线，如图曲线B，最大值 出现在δ>90。时，对于按电压偏差比例 调节的励磁控制系统，功角特性曲线为C， 最大值出现在δ>90。时。 因此，励磁调节装置可提高发电机输送功 率极限或提高系统的稳定储备。
如图2-7中，当加速面积abce能够小于等于 减速面积defg，系统是暂态稳定的，否 则暂态不稳定。 因此，故障期间和故障切除后，励磁系统 施加的作用是力图促使发电机内电动势 Eq上升而使Pmax增加，这样既减小了 加速面积又同时增加了减速面积，有助 于暂态稳定。
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❖ 缺点
抑制振荡频率范围窄 有功功率的反调 多机系统中的配合
PSS2A
ω
sTW 1
y1
sTW 2
y2
1 sTW1 x1 1 sTW 2 x2
y5 +
+
Pe
sTW 3
y3
K2
1 sTW 3
x3 1 sT7
x4
K3 y4
1 sT8 (1 sT9 )5
y6 -+
励磁控制理论简介
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
-20
超前滞后环节补偿特性
PSS环 节 补 偿 特 性
-40
补偿后实测特性
-60
0
2
4
6
8
10
12
14
Δω (rad/s)
单输入PSS
Pe
sT
1 sT
K PSS
11
sT1 sT2
1 1
sT3 sT4
UPSS
U PS SK PS1 1 S T T 1 2s s1 1 T T 4 3s s1 T w T sw s
xk 1T T xkT(ukuk 1)
隔直环节和超前滞后环节
❖ 隔直环节
y Ts u 1Ts
yTsuu 1 uux 1Ts 1Ts
yk1uk1 xk1
❖ 超前滞后环节
y 1T1s u 1T 2s
y1T 1su(1T 1) 1 uT 1u
1T 2s
T 2 1T 2s T 2
PSS的特点
❖ 优点
0.7
0.6
0.5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
t(s)
三相接地实验（动模试验）
❖ V=1.05, P=0.45, t=1s时 发生三相接地 故障，0.2s后 故障消失。
P.U.
1.1
1
0.9
0.8
机端电压
有功功率
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
t(s)
线性最优励磁控制
0.6
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
t(s)
自适应控制
❖ 变增益自适应 ❖ 模型参考自适应 ❖ 自校正控制
变增益自适应
xxxx6785 x9
UP SS
y11 K1 y10 1 sT5
y9 1 sT3
y8
1 sT1
y7
x12 1 sT6 x11 1 sT4 x10 1 sT2
-4%阶跃(动模试验)
1.2
❖ P=0.57，
1.1
t=1s时给定
1
值由1.08突
0.9
P.U.
变为1.04
0.8
机端电压 有功功率
❖ 微分控制的作用跟偏差信号的变化趋势有关， 通过微分控制能够预测偏差，产生超前的校 正作用，可以较好地改善动态特性，如超调 量减少，调节时间缩短，允许加大比例控制， 使偏稳大态时误，差超减调小量， 较提 大高 ，控 调节制时精间度较等长。。但当当TTDD 偏小时，同样超调量和调节时间也都较大。 只有TD取得合适，才能得到比较满意的效果。
望值一致。
Δω
ΔPSS -ΔPe
θPSS
K f f
Kf
dTJ
Pe
KPΔPe
Δδ
❖ 国家电网公司企业标准S中电力系统稳定器整定试验
导则要求，需要通过相位补偿，使0.2~2Hz范围内
PSS输出的力矩向量对应轴在超前+10°~-45°。
PSS补偿特性图
120
100
80
60
40
角度
20
0
Kf/Kp环 节 补 偿 特 性
❖ 一种多变量PID
V
PID
+
Ef
P
PID
+
+
F
PID
❖ △Ef=KV× △V＋KP× △ P＋KF× △F
1%阶跃
1.1
P=0.7, t=1s时给定 1.05
值由1突变为1.01； 1
t=7s给定值由1.01 0.95
突变为1.0
0.9
0.85
机端电压 有功功率
P.U.
0.8
0.75
0.7
0.65
❖ KPSS=3，T1=0.09s，T2=0.031s，T3=0.3s ❖ T4=0.99s，Tw=2.3s
惯性环节 x 1 u的离散化 1Ts
有x+Ts·x=u, 即dx/dt=(u-x)/T ❖ 令控制周期为h, ε =h/2, 离散化得到
xk 1xk(xk 1xk)(uk 1uk)
T
❖ 化简得到
PID控制的实现
❖ 控制规律
G(s)U E((ss))Kp1T1IsTDs
❖ 传递函数
u(t)KPe(t)T 1 I 0 te(t)d tTD d d(te t)
PID控制的数字实现
❖ PID控制输出的累加形式
u(kT)KPe(kT)TTI jk0e(jT)TTDe(kT)e(kTT)
k
KPe(kT)KI e(jT)KDe(kT)e(kTT)
积分参数的作用和影响
❖ 对稳态特性的影响
积分控制能消除系统的稳态误差，提高控制系统的 控制精度。但若TI太大，积分作用太弱，将不能减 小稳态误差；
❖ 对动态特性的影响
积分时间常数TI偏小，积分作用强，振荡次数较多， TI太大，对系统性能的影响减小。当时间常数TI合 适时，过渡性能比较理想。
微分参数的作用和影响
j0
❖ 控制偏差的增量形式
u ( k ) K P e ( k T ) e ( k T T ) K I e T ( k ) K D e ( k T ) 2 e ( k T T ) e ( k T 2 T )
电力系统稳定器(PSS)原理
❖ 根据发电机固有频率进行补偿，使之频谱特性与期
比例 微分 积分
励磁电压
机端电压
Efd
Ut
发电机
比例参数的作用和影响
❖ 对稳态特性的影响
加大比例控制KP，在系统稳定的情况下，可以减小 稳态误差，提高控制精度，但加大KP只减小误差， 却不能完全消除稳态误差；
❖ 对动态特性的影响
比例控制KP加大，会使系统的动作灵敏、响应速度 快；KP偏大，振荡次数变多，调节时间加长，当KP 太大时，系统会趋于不稳定。若KP太小，又会使系 统的响应缓慢。
励磁控制理论简介
宜昌能达通用电气有限责任公司 余翔
目的
❖ 介绍各种在励磁控制中得到应用的理论 ❖ 部分控制理论的实现 ❖ 通过实验或现场波形对比PID控制
现有的励磁控制理论
❖ PID ❖ PID+PSS ❖ 线性最优控制 ❖ 自适应最优控制 ❖ 非线性控制
给定值 Ref
+ －
电压 偏差
PID控制