励磁培训讲义(3)：励磁系统性能指标[1]
励磁系统培训
Ku(%)=(Ut0-UtR)/Ut0 x100%
Ut0: 发电机无功负荷为零，即发电机空载时的机端电压 UtR: 发电机无功电流为定子额定电流时的机端电压。
2>、三种调差特性：
(1)Ku=0,无差特性
3）当自动电压调节器能维持发电机电压恒定时,静态稳定极限达到线路极限, 比维持E’恒定的调节器,提高静稳极限约30%.维持发电机电压水平的要求与 提高电力系统静态稳定极限的要求是一致的，是兼容的。
4）增大开环增益，放大倍数，可以提高系统的静态稳定。
❖ 4.3.2 励磁控制系统对动态稳定的影响
（1） 动态稳定: 动态稳定是指电力系统受干扰后(包括大干扰和小干扰)考虑了自动控制装置 作用下不发生振幅不断增长的振荡而失步的能力。动态稳定问题可以理解为 电力系统低频振荡的阻尼问题。
PG=U I COSØ=常数 I COSØ=K1
❖
V形曲线
❖
◆可见，通过调节励磁电流可以达到调节同步发电
机无功功率的目的。当从某一欠励状态开始增加励磁电
流时，发电机输出的超前的无功功率开始减少，电枢电
流中的无功分量也开始减少；达到正常励磁状态时，无
功功率变为零，电枢电流中的无功分量也变为零，此
时 ；如果继续增加励磁电流，发电机将输出滞后性的
❖ 什么是励磁系统？
在国家标准GB/T 7409.1～7409.3-1997中关于励磁系统的定义
1) 励磁系统是为同步发电机提供直流磁场电流设备的总称。包括所有调节与控 制元件，还有磁场放电或灭磁装置及保护装置。
2) 励磁控制系统是励磁系统及其调节对象(同步发电机)共同组成的反馈控制系 统。
励磁专业知识培训
• 额定磁场电压 Rated Field voltage UFN
在磁场绕组上产生额定磁场电流所需要的电机磁场绕组端部的直 流电压。
励磁专业知识（1） 励磁系统基本概念
《励磁系统概述》
• 励磁系统额定电流
Excitation system rated current IEN 在确定的运行条件下，考虑到电机大多数励磁要求， 励磁系统能够提供的在其输出端的电流。
d 2 J Mm Me 2 dt
M e 2
《 励磁系统概述》
Tj
d M m M e dt
M e1
M e 4
M e 3
励磁专业知识（1）
K1
Δ Me1
－
《 励磁系统概述》
ΔP M
Σ Σ
－ ＋
－
1 Δω MS
0
S
K5 K4
Δδ
Δ Me2
K2
D
K3 1 SK3T' do
直流励磁机 交流励磁机+静止整流 交流励磁机+旋转整流 励磁变压器+静止整流
(1) (2) (3) (4)
励磁专业知识（1） 励磁方式
《励磁系统概述》
按照主整流器的运行状态分
※静止整流器的直流输出必须经过电刷和 集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于 大容量的同步发电机，其励磁电流达到数 千安培，使得集电环严重过热。因此，在 大容量的同步发电机中，常采用不需要电 刷和集电环的旋转整流器励磁系统，主励 磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转 电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整 流器整流后，直接送到主发电机的转子励 磁绕组。交流励磁机的励磁电流由同轴的 交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流 后供给。由于这种励磁系统取消了集电环 和电刷装置，故又称为无刷励磁系统。
励磁系统培训
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功能键定义和说明2
FCB OFF(F9)：分灭磁开关；
EXC OFF(F10)：励磁退出运行；
LOWER(F11)：减磁
MAN(F12)：励磁系统通道手动方式运行；
CH2(F13)：选择通道2运行； PF/MVAR OFF(F14)：恒无功或恒功率因数方式退出 REMOTE(F15)：选择远方控制模式； RELEASE(F16)：锁定键 注意：远方/就地方式的切换只能在就地进行，所有报警信号的复位
励磁系统培训
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一、白鹤励磁系统的型号Q5SO/DI31-D3200具体的含义：
A：调节器和门极控制电子装置配置：双自动通道(自动/手动)，每一个通道包括手动控 制器。
5:控制电子设备硬件：UNITROL 5000系列为基于微处理器的数字系统 S：整流器配置：Standard （标准型，n-1冗余），例在三对可控硅桥控制的
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UNITROL 5000的主要控制功能
自动电压调节器（AVR）：主要目的是精确地控制和调节发电机的端电压和无功功率。
给定调节：可控制AVR给定值的增、减或预置。
V/HZ限制器：为了避免发电机组和励磁变的铁心磁通过于饱和，在系统中配置V/HZ限制
器。在调节器内预置V/HZ特性曲线，如果发电机电压对某一频率而言太高，则调节器自动
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四：整流器型号——S。
三个并联的可控硅整流桥其中至少有一个冗余。整流桥具有(n-1)的配置。(n-1)的配置意思是n组整流桥，其 中一组整流桥故障的情况下，仍能够产生最大励磁功率即满足所有的励磁需要和系统强励需要。白鹤公司 n=3。
《励磁系统培训讲义》课件
《励磁系统培训讲义》
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励磁系统培训讲义(PPT44页)
手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运 行。
3.2 电力系统稳定器（PSS）
作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定 能力，阻尼电力系统低频振荡。
原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf 等一个 或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它 不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制 系统的暂态性能。
励磁调节器V/F限制的作用，使得发电机端电 压随频率的降低而成比例的减小，维持发电机及 主变压器的激磁回路不进入饱和状态而损坏。
3.8 灭磁功能
励磁系统正常停机时，调节器自动逆变灭磁， 不需要跳开灭磁开关灭磁；事故停机，需要跳灭 磁开关将磁场能量转移到灭磁电阻灭磁。
-QFG
-RD -FR
-V61
-V62
3.7 V/F限制
正常情况下，发电机端电压处于额定水平附近， 发电机频率也在额定频率附近，发电机及主变压 器的激磁回路不会处于饱和状态。
当发电机频率降低时，如果仍要维持发电机端 电压在额定水平，励磁电流和主变激磁电流就需 要正比增加。当频率降低到一定程度后，激磁回 路将处于饱和状态，将引起磁路损耗增大、发热 而损坏。
பைடு நூலகம்
-A61
-LGE
-CT
上图中：QFG——灭磁开关
FR——灭磁电阻单元
RD——熔断器
V61——二极管
V62——可控硅
A61——可控硅触发器，BOD板
励磁系统培训课件(经典)
• 灭磁回路：采用非线性电阻（氧化锌）灭磁；灭磁阀片采用ZnO灭 磁阀片,每片20KJ/60A。
• 过电压吸收回路：采用非线性电阻（氧化锌）吸收过电压；过压阀 片采用ZnO灭磁阀片,每片20KJ/60A。
1、灭磁作用和要求
• 配有快熔及快熔指示器 • 模块在运行中会产生大量的热量，为了保证模块的正常运行，在功
率柜顶部设有两台通风机，加强冷却。 • 监视与报警 • 任一个整流柜退出运行报警 • 可控硅保险熔断报警（微型开关监控） • 散热器或空气过热报警 • 冷却风扇故障报警 • 空气流量过低报警（带风量继电器监控）
2.2 灭磁电阻柜
措施 只要配合快速保护，完善转子阻尼系统，采用性能良好的励磁调节器和 可控硅整流装置，并适当提高励磁倍数．就足以补偿其缺点。
二、港电公司励磁系统的组成
励磁系统的组成
• 发电厂2×660MW励磁系统采用自并激可控硅静止励磁方式，励磁系 统主要由机端励磁变、可控硅整流装置、自动电压调节器、灭磁和
过电压保护装置、启励装置、必要的监测、保护、报警辅助装置等
• 在不同运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制，以确保 同步发电机组的安全稳定运行。
四、对励磁系统的性能要求
600MW及以上机组的励磁系统，都是高起始响应励磁系统。 对其基本要求如下：
➢ 具备足够的调节容量，以适应各种运行工况要求。 ➢ 要提高电力系统的暂态稳定性，励磁系统必须同时具有较高的强励倍数和
§2发电厂励磁系统介绍
一、大型发电机组励磁系统分类
根据交流电源的来源不同分为两大类
第一类，交流电源来自与主机同轴的交流发电机，
励磁系统培训讲义
励磁系统培训讲义（第3页）励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。
励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。
励磁系统的功能是维持电力系统及发电机端电压的稳定，提高同步发电机并列运行的稳定性。
励磁系统的主要作有：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稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）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。
发电机励磁系统的要求：在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。
在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必须满足以下要求：1、正常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。
2、应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。
强励的作用：在负荷极大或外部短路，造成电压剧降时，强励动作，一是力图抬高电压维持电网稳定防止失步或瓦解；二是向短路点提供足够大的短路电流，使继电保护能可靠动作，以防止半死不活的状态。
当系统电压大大降低，发电机的励磁电源会自动迅速增加励磁电流，这种作用叫做强行励磁，强行励磁主要有以下几个方面的作用：1.增加电力系统的稳定性2.在短路切除后，能使电压迅速恢复3.提高带时限的过流保护动作的可靠性4.改善系统故障时电动机的自起动条件强励倍数，即强行励磁电压与励磁机额定电压Ue之比，对于空气冷却励磁绕组的汽轮发电机，强励电压为2倍额定励磁电压，强励允许时间为50S；对于水冷和氢冷励磁绕组的汽轮发电机，强励电压为2倍额定励磁电压，强励允许时间为10～20S。
发电机励磁系统培训教材
发电机励磁系统培训教材一、引言在现代电力系统中，发电机励磁系统起着至关重要的作用。
它不仅影响着发电机的运行稳定性和可靠性，还对整个电力系统的电能质量和运行经济性有着重要影响。
因此，深入了解和掌握发电机励磁系统的工作原理、组成结构和运行维护知识，对于电力系统的运行和管理具有重要意义。
二、发电机励磁系统的基本原理发电机励磁系统的主要作用是为发电机的磁场提供直流电流，从而建立发电机的电压。
其基本原理是基于电磁感应定律，即通过在发电机的转子绕组中通入直流电流，产生一个恒定的磁场，当发电机的转子旋转时，定子绕组中就会感应出交流电压。
为了维持发电机端电压的稳定，励磁系统需要根据发电机输出电压、电流和功率因数等参数的变化，自动调节励磁电流的大小，以保证发电机在不同的运行工况下都能输出稳定的电压。
三、发电机励磁系统的组成结构发电机励磁系统通常由励磁电源、励磁调节器、励磁功率单元和灭磁装置等部分组成。
1、励磁电源直流励磁机：早期的励磁电源，结构简单，但维护工作量大，性能逐渐被淘汰。
交流励磁机：通过整流装置将交流电源转换为直流电源，性能相对稳定。
静止励磁系统：直接从发电机端获取交流电源，经过励磁变压器降压和整流装置整流后供给励磁绕组，具有响应速度快、结构简单等优点。
2、励磁调节器测量比较单元：负责测量发电机的端电压、电流等参数，并与给定值进行比较，得出偏差信号。
综合放大单元：对偏差信号进行放大和综合处理，以提高调节的精度和稳定性。
移相触发单元：根据综合放大单元的输出信号，控制整流装置的触发角，从而调节励磁电流的大小。
3、励磁功率单元可控硅整流装置：将交流电源转换为直流电源，其性能直接影响励磁系统的输出特性。
灭磁开关：在发电机故障或停机时，迅速切断励磁电流，保护发电机和励磁系统。
4、灭磁装置灭磁电阻：用于消耗发电机磁场中的能量，实现快速灭磁。
灭磁开关：与灭磁电阻配合使用，完成灭磁过程。
四、发电机励磁系统的运行方式1、恒励磁电流运行方式在这种方式下，励磁电流保持恒定，不随发电机端电压和负载的变化而改变。
发电机励磁系统培训资料
电力系统动态稳定性目前的主要问题是对系统低频 振荡的抑制。低频振荡是发生在弱联系的互联电网之间 或发电机群与电网之间，或发电机群与发电机群之间的 一种有功振荡，其振荡频率在0.1-2.5Hz之间。其主要表 现形式有： u系统弱阻尼时，受到扰动功率振荡长久不能平息 u系统负阻尼时，系统发生扰动而振荡或系统发生自激 u系统振荡模与某种功率波动的频率相同，且由于弱阻 尼，引起特殊的强迫振荡 u由发电机转速变化引起的电磁力矩变化和电气回路耦 合产生的机电振荡
（1）PID算法及其实现
PID调节及其算法
（1）PID算法及其实现
并联PID控制调节
Y (t) Kp e(t) Ki t e(t)dt Kd de(t)
0
dt
以上为输入输出之间微分方程
Kp 一比例系数 Ti 一积分时间常数 Td 一微分时间常数
（1）PID算法及其实现
并联式PID算法
（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响
（D）提高电力系统的稳定性-电压稳定性
n典型的电压崩溃情况： (1)负荷中心大型发电机退出运行，一些高压线路严重
过载，导致无功缺乏； (2)重载线路跳闸，导致相邻线路负荷增加，要求额外
的无功。
n 对励磁系统的要求：提供发电机所能提供的最大无功 电压调节范围；AVR内无功补偿功能使得恒定电压点 向高压侧移动；采用电力系统调节器或者电网二次电 压控制。
（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响
（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性
海拂勒-菲 力蒲斯小 信号模型
（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响
（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性
励磁控制系统对动态稳定的影响 ΔUf=K5Δδ+K6ΔEq′ 当K5 ＜0，ΔMex=DAΔW+KAΔδ 可知： u 励磁调节器放大倍数越大，
励磁系统几个重要性能介绍精品PPT课件
功率整流柜设计 之冷却
23
• 发热元件集中于风道内，热量由风机 带出柜外；
• 避免出现高温点，保证机柜安全运行；
• 风道开放，检修方便；
• 风压传感器检测风道工作状态。
• 功率元件平行布置，保障停风时最大 出力
功率整流柜设计 之冷却
24
+Aபைடு நூலகம்
+B
+C
-C
+B
-A
A B Ｃ ＋ －
正视图
A B Ｃ ＋ －
一般地，其磁场断路器优先考虑， 其次可以选择其它灭磁方式
关于灭磁电阻
30
一、关于灭磁电阻容量的计算
灭磁能容量与发电机参数相关 灭磁能容量与发电机工况相关 灭磁能容量以仿真计算为准（计及饱和非 线性特性、横轴及纵轴阻尼绕组、保护动作 条件及时间）
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful
励磁系统几个重要功能介绍
目录
2
➢ 关于励磁调节器 ➢ 关于功率整流器 ➢ 关于灭磁安全性
关于励磁调节器
3
一、关于数学模型
AVR；PSS；主副环问题
二、关于容错控制
增减磁；出口开关；线路跳闸；TV断线
三、关于故障录波
信号；试验；触发；保存。
四、关于励磁故障防范
误强励；失磁；故障分析；
励磁系统数学模型
+ S
-
脉
冲
移
相
逻
辑
P(比例放大器)
发电机励磁系统培训讲解
励磁系统试验常用的依据
1 国际电工委员会标准 IEC13-1978汽轮发电机励磁系统技术要求 IEC593-1982关于同步发电机励磁系统的若干规定 2 中华人民共和国国家标准 GB755-87 旋转电机基本技术要求 GB/T 7409.3-1997 大、中型同步发电机励磁系统技术要求 3 中国电力行业标准 SD271-88 汽发电机交流励磁机励磁系统技术条件 DL/T650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 4 国家电网公司企业标准 Q/GDW 143-2006电力系统稳定器整定试验导则； Q/GDW 142-2006 同步发电机励磁系统建模导则。 5 励磁系统监督标准 DL/T1049-2007 发电机励磁系统技术监督规程；
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
15
励磁系统的任务电压控制
电压控制 在同步发电机空载运行中，转子以同步转速n 旋转时， 励磁电流产生的主磁通Φ0 切割N 匝定子绕组感应出频 率为f=pn/60 的三相基波电势，其 有效值E0 同f，N, Φ0 以及绕组系数k 的关系： E0=4.44 fNkΦ0 这样，改变励磁电流If 以改变主磁通Φ0，空载电势E0 值也将改变，二者的关系就是发电机的空载特性 E0=f(If)或发电机的磁化特性Φ0=f(Ff)。在发电机空载 状态下，空载电势E0 就等于发电机端电压Ut，改变励 磁电流也就改变发电机端电压。。
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
23
励磁系统的任务无功分配
对于单元接线的发电机系统来说，若发变组的自然调 差率很大，励磁调差系数应选择负，以补偿无功电流 在主变上的压降；若发变组的自然调差率很小，励磁 调差系数应选择正。对于扩大单元接线的发电机系统 来说，由于发电机的自然调差率很小，为保证数台发 电机的并联运行及其无功功率的均衡分配，发电机必 须具有基本一致的正调差特性，这就要求励磁调差必 须为正极性。
励磁系统(ABB)培训教材讲解
第一部分：基本原理和硬件介绍 一、发电机的电磁机理基本说明：1、应用电磁理论，导体在磁场中切割磁力线产生电动势（电压）：ξ=BLV （B ：磁场强度，L ：导体长度，V ：切割速度）。
简单的讲就是：导体在磁场中做切割磁力线运动，就产生感应电动势，当形成闭合回路时，就会感生出电流。
2、对于发电机：转子产生的磁场旋转切割定子线圈，在定子线圈上产生电动势（电压），如右图，由ξ=BLV 可以理解：1、导体长度L 相当于匝数乘单圈长度，固定不变；2、假定转速不变，切割速度V=R ω也可以理解为不变；3、电动势（机端电压）只与旋转的转子磁场强度成正比，其他基本不变。
3、对于载流导线的磁场：任一载流导线在点 P 处的磁感强度: ，电流I 在直导线周围P 产生的磁场012(cos cos )4I B r μθθπ=-，无限长载流导体的磁感强度：02I B r μπ=，当转子本身固有特性不变时，转子电流磁场在定子导线处感生的磁场强度B=KI ，其中，I 是励磁电流值，K 系。
4、综上所述可以理解为发电机定子产生的电动势综合比例系数，I ：励磁电流），电动势U 与励磁电流I 的大小成正比。
5、电动势与机端电压有区别，电动势等于机端电压加定子线圈内阻抗的压降，当发电机空载运行时，定子电流为0，内阻抗的压降也为0，发电机的电动势也等于机端电压，调节发电机的励磁电流，直接作用于调节发电机的机端电压；当发电机并网后，定子线圈与负载组成闭合回路，由于定子两端电动势的作用在闭合回路中产生定子电流，内阻抗的压降等于定子电流乘以内阻抗，机端电压等于发电机的电动势减去内阻抗的压降，向外传递电功率。
6、由电磁理论可知，电流流过定子线圈产生磁场，而定子电流的磁场又反作用于转子上，对转子产生磁场力作用，可以正交分解为定子有功电流磁场力和定子无功电流磁场力2个作用力，其中定子有功电流磁场力对转子的机械扭力起平衡作用，定子无功电流磁场力对转子的转子电流磁场力平衡作用，最终达到平衡状态，下面在发电机的基本原理中将详细讲述。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
201607.01 杨军锋
一、励磁系统基础知识介绍 二、我厂励磁系统概述 三、我厂励磁系统基本功能介绍 四、励磁系统巡视检查项目 五、励磁系统检修与调试项目
一、励磁系统基础知识
1 励磁系统的作用
1.1 电压控制及无功分配：发电机正常运行时 （包括负荷变化时），维持机端电压在给定 水平。多台机组并列运行时，通过励磁系统 稳定的分配机组无功功率。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
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3.6 欠励限制
正常并网运行情况下，发电机机端电压高于系 统电压，发电机输出的无功为正，提供电力系统 对无功的需求。当电力系统在某些特殊情况下 （比如：夜间运行时），系统可能出现过剩的无 功，引起系统电压升高；需要一些发电机机组进 相运行，来吸收系统多余的无功，维持系统电压 水平。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
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三、励磁系统功能模块及相关保护
3.1 励磁调节器运行方式：励磁调节器的A/B/C 通道中，都具有两种运行方式：自动方式和手动 方式。自动方式为恒机端电压调节，手动方式为 恒励磁电流调节。自动方式是主要运行方式，有 利于提高电力系统的运行稳定性。在自动方式下， 附加了PSS环节，可有效抑制电力系统的有功低 频振荡。 手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运 行。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
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3.2 电力系统稳定器（PSS）
作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定 能力，阻尼电力系统低频振荡。
原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf 等一个 或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它 不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制 系统的暂态性能。
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保护环节
HV GATE LV GATE
VRMAX VR+ 0
励磁机
∑
1 sTE
VE
∑
VF
1 + sTC 1 + sTB
VAMIN
KA 1 + sTA
π
FEX
EFD
VOEL
VRMIN VX + VX=VESE［VE］ + KE
FEX=f［lN］ IN
前向通道
∑
IN =
等效 BPA：FM、FN、FQ PSS/E：ESAC1A
PSS传递函数
Pe
控制目标
K PSS
1 + T2s 1+ T s 1
2
稳态：电压调节精度 动态：上升时间、超调量、振荡次数 系统：抑制低频振荡
LOEC 线性最优控制
ΔVG
KV Kω KP Kf 控制 解Riccati方程， 求出 KV , Kω , K P , K f
* * * *
KLR 0
∑
ILR
+
IFD
PID 比例-积分-微分控制---GEC-1
PID ΔVG
1 + T1s KP 1+ T s 2 1 + T3s 1+ T s 4
励磁机 UC
E fd
EX
I fe
T1 < T2滞后校正
sK F 1 + sTF
T3 > T4超前校正
并联校正
GEC-1 串联校正方式
1 + 0.1s 1 + 0.03s
K1 K2
K3
0
1 T2
1 T1
1 T3
1 T4
ω
提高静态放大倍数 减小稳态误差 减小动态放大倍数 有利于系统稳定
PID 的作用---微分D
PID ΔVG
1 + T1s KP 1+ T s 2 1 + T3s 1+ T s 4
EX
I fe
并联校正
结构简单 实现方便-模拟式 性能较好 与微分D等效
并联校正的作用
前向通道
X (s ) E (s )
H (s )
F (s )
Y (s )
Y ( s ) = H ( s ) [X ( s ) Y ( s ) F ( s )]
[1 + H ( s) F ( s)] Y ( s) = H ( s) X ( s)
元宝山#2机600MW +5%阶跃响应 1. YBS3044 G(s)=
1 + 2s 200 1 + 10s 1 + 0.1s 1 + 0.03s
2. YBS3043
G(s)=
1 + 2s 200 1 + 10s
1 + 0.2 s 1 + 0.03s
EX
I fe
并联校正
结构简单 整定不直观 性能较好
PID 比例-积分-微分控制---GEC-2
PID ΔVG
1 K P 1 + + TD S Ts I
UC +
E fd
一般 TD = 0 ，为PI调节 结构简单 整定不直观 适用于自并励
XP
If
功率单元
数字式PID的实用考虑
PID
X (s )
Δω
ΔPe ΔVf
LOEC (线性最优励磁控制器)
模型
& X = AX + BU Y = CX
ΔPe Δω ΔV
状态方程
Kpe Kω KV
Σ
uf
控制目标
稳态：电压调节精度 动态：上升时间、超调量、振荡次数 系统：抑制多种频率振荡，提高静稳
发电机线性化状态方程
发电机励磁控制系统
δ& = ω 1 & ( P m Pe ) ω = H 1 & ′ ′ ′ Eq = [ E q ( xd xd )I d + u f ] Td 0
励磁系统的性能指标
黎 雄 清华大学电机系 励磁系统的主要性能指标 传递函数的基本概念 励磁控制规律PID的构成及作用 励磁控制规律对性能指标的影响
励磁系统的主要性能指标 技术条件：
《大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件》 DL/T 843－2003 《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》 DL/T 650－1998 《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条 件》DL/T583-1995 《同步电机励磁系统》GB/T7409—1997
PID传递函数
K
控制目标
稳态：电压调节精度 动态：上升时间、超调量、振荡次数 系统：无
PSS 电力系统稳定器
ΔVG
控制 PID
Pe
Tw s 1 + Tw s
1 + T1s K PSS 1+ T s 2
2
±5%
PSS 电力系统稳定器
模型
Y (s) G (s) = = C T ( sI A) 1 B U (s)
2. YBS304C Uc(s)=
0.1s 200 ΔU t ( s ) I fe ( s ) 1 + 1 .0 s
并联校正与微分的比较
YBS3044 YBS304C
PID 控制
模型
Y (s) G (s) = = C T ( sI A) 1 B U (s)
1 + Td s 1 + Tis
sK F 1 + sTF
VFE +
KC I FD VE
IFD
∑
+ KD
励磁机软反馈
IEEE421.5 励磁模型---ST1A
VUEL VS
ALTERNATE UELINPUTS ALTERNATE STABILIZERINPUTS
VUEL VS
功率单元 保护环节
HV GATE VOEL LV GATE VTVRMAX-KCIFD
AVR性能指标：
励磁系统响应时间 ：上升值≤0.07s 下降值≤0.12s 电压响应比≥2.0 5%空载阶跃响应 ：超调量≤阶跃量10% 震荡次数小于2次 时间小于3秒 100%零起升压 ：最大电压≤110%空载额定电压 震荡次数小于2次 时间小于5秒 功率消耗 ：小于300W
传递函数G(s)
Input .. x (t ) Output .. y (t )
发电机的输出功率可写成 PG = EqU X∑ sin δ
1 K P 1 + + TD S Ts I
Y (s )
不完全微分
sTD 1 + sTF
积分分离与限幅
1 TI s
x (t ) ≤ e
PID 的作用---比例P
G (s ) =
1 + T1s KP 1+ T s 2
1 + T3s 1+ T s 4
=
1 + 2s 200 1 + 10s
Y ( s) H ( s) G( s) = = X ( s) 1 + H ( s) F ( s)
反馈通道
并联校正的作用---硬反馈
X (s )
1 1 + sTe
Y (s )
Kf
Te减小1+Kf倍 放大倍数减少 1+Kf倍 与微分D等效
Y ( s) H ( s) = X ( s) 1 + H ( s) F ( s) 1 1 1 + sTe G( s) = = Kf 1 + K f + sTe 1+ 1 + sTe G( s) = 1 1+ K f G( s) = Te 1+ s 1+ K f
G( s) =
1 U c ( s) = I c ( s ) sC
R
1 sC
G( s) =
=
1 1 = 1 + sRC 1 + sT
1 sC
R
G( s) =
=
sRC sT = 1 + sRC 1 + sT
1 + sT1 KP 1 + sT2
基本单元
IEEE421.5 励磁模型---AC1A
VS + VC VREF + VAMAX VUEL
T1 = 40 T2
负反馈调节的基础 增大P可减小稳态误差 增大P可加快响应 P过大不利于系统稳定
PID 的作用---积分I
G (s ) =
L(dB )
1 + T1s KP 1+ T s 2
1 + T3s 1+ T s 4
=
1 + 2s 200 1 + 10s
传递函数G(s): 输入与输出的Laplace变换
之比,将微分方程转化为代数方程来求解。 G( s) = Y ( s) X ( s)
传递函数G(s)----示例
uc (t ) ic (t )
ic (t ) = C
duc (t ) dt
1 sC R+ 1 sC
R R+ 1 sC
I c ( s ) = sCU c ( s )
3. YBS3042
G(s)=
1 + 2s 200 1 + 10s
1 + 0.3s 1 + 0.03s
微分的作用---示例
YBS3044 T3=0.1 YBS3043 T3=0.2 YBS3042 T3=0.3
并联校正的作用
PID ΔVG 励磁机 UC
E fd