最新发电机自并励励磁自动控制系统
发电机自并励励磁自动控制系统
课程设计（论文）任务及评语目录第1章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计的实验环境 (1)1.3 课程设计的预备知识 (1)1.4 课程设计要求 (1)第2章课程设计内容 (2)2.1发电机励磁自动控制系统的概述 (2)2.2发电机自动励磁自动控制系统传递函数 (2)2.3同步发电机励磁自动控制系统特性的分析 (2)2.3.1线性化分析 (2)2.3.2稳定性分析 (3)2.3.3稳态误差分析 (5)2.3.4根轨迹分析 (5)2.4 改变励磁控制系统稳定性措施 (8)第3章课程设计总结..................................................................................................... ..9参考文献......................................................................................................................... ..9第一章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“电力系统自动化”课程设计是在教学及实验的基础上，对课程所学的理论知识进行深化和提高。
因此，要求学生能综合应用所学的理论知识，能够较全面地巩固和应用本课程中所学到的基本理论和基本方法，进行发电机励磁自动控制系统特性分析与计算，加深理解发电机励磁自动控制系统的基本原理，并分析系统的稳定性、稳态误差以及根轨迹的特性。
通过这次课程设计培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
1.2 课程设计的实验环境在计算机上绘制相关电路图和编写相关公式，并利用word2000编辑课程设计说明书。
1.3 课程设计的预备知识熟悉电力系统自动化课程的基础理论和基本知识。
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题【摘要】发电机自并励励磁系统是发电机的关键部件之一，具有独特的特点和存在问题。
系统的特点包括：具有自动励磁功能，提高了系统的稳定性和灵活性；自动调节输出电压，使发电机工作在最佳状态；具有较高的效率和节能性。
该系统也面临一些问题，如系统稳定性不足，可能导致电压波动；励磁系统过热，影响系统的正常运行；励磁系统故障率高，需加强维护和监测；系统维护困难，需要专业技术人员进行维护和修理。
发电机自并励励磁系统在提高发电效率的同时也存在一些需要解决的问题，需要不断优化和改进。
【关键词】发电机、自并励、励磁系统、稳定性、过热、故障率、维护、特点、问题、系统、结论1. 引言1.1 引言在现代社会中，电力是我们生活中不可或缺的重要能源，而发电机作为电力的重要生产设备，发挥着至关重要的作用。
发电机的自并励励磁系统是发电机中一个重要的部件，其功能是通过自身产生的磁场来激励发电机产生电力。
在整个电力系统中，自并励励磁系统的稳定性和性能直接影响了发电机的正常运行和电力供应的稳定性。
对于发电机自并励励磁系统的特点及问题进行深入探讨，有助于我们更好地理解和解决发电机运行过程中可能出现的各种异常情况。
本文将从自并励励磁系统的特点入手，探讨其在实际运行中可能出现的问题，包括系统稳定性不足、励磁系统过热、励磁系统故障率高以及系统维护困难等方面进行分析和总结。
希望通过本文的探讨，能引起更多人对发电机自并励励磁系统的关注，从而提升整个电力系统的运行效率和稳定性。
结束。
2. 正文2.1 发电机自并励励磁系统的特点发电机自并励励磁系统是一种常见的发电机励磁方式，具有一些独特的特点。
该系统不需要外部励磁源来提供励磁电流，而是通过发电机自身的励磁系统来实现。
这种自励磁方式具有节能、环保的优点，无需额外消耗能源。
自并励磁系统具有较快的响应速度，能够快速调节励磁电流，确保发电机的稳定运行。
该系统结构简单，维护成本低，是一种经济实用的励磁方式。
同步发电机励磁自动控制系统
时，输出波形不连续，周期为2π/3
三相半控整流电路输出电压与控制角α的关系式为：
静止励磁系统(发电机自并励系统)中发电机的励磁电源不用励 磁机，而由机端励磁变压器供给整流装置。
这类励磁装置采用大功率晶闸管元件，没有转动部分，故称静
止励磁系统。由于励磁电源是发电机本身提供，故又称为发电
机202自1/5/并27 励系统。
21
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 励磁系统的历史
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。
20静21/止5/27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 ➢ 自励直流励磁机励磁系统 组供电方式的不同 ➢ 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
2021机/5/2磁7 场电阻R可改变励磁机励磁电流
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
ug1
t0 t1
VS5 V6
VS1 V2
ug3
ug5
VS3 V4
VS5 V6
t
t
t
27
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题发电机自并励励磁系统是一种常见的发电机励磁系统，它具有很多独特的特点和问题。
本文将试论发电机自并励励磁系统的特点及问题，以期能够更好地了解和应用这一系统。
发电机自并励励磁系统是指发电机自身产生励磁电流，使发电机的励磁系统实现自动调节和控制。
这种系统具有以下几个特点：1. 自动调节：发电机自并励励磁系统能够根据负载的变化自动调节励磁电流，使发电机的输出电压可以稳定在设定值附近。
2. 简化结构：相比外部励磁系统，发电机自并励励磁系统的结构更加简单，因为它不需要额外的励磁电源和控制装置，减少了设备成本和维护成本。
3. 自身稳定性：发电机自并励励磁系统由于采用了自激励原理，具有一定的自身稳定性，使得发电机在瞬时负载变化时能够更快地调节励磁电流，提高系统的稳定性。
4. 适用范围广：发电机自并励励磁系统适用于各种类型的发电机，包括交流发电机和直流发电机，无论是小型发电机还是大型发电机，都可以采用这种系统。
发电机自并励励磁系统也存在一些问题，需要引起我们的重视和解决：1. 励磁电压调节问题：发电机自并励励磁系统在励磁电压调节方面存在一定的困难，特别是在大功率发电机上更加突出。
因为自激励原理很容易受到电磁参数变化的影响，导致励磁电压波动较大。
2. 预磁电流问题：发电机自并励励磁系统需要一定的预磁电流来保证自激励的正常进行，因此需要在系统设计和调试时合理确定预磁电流的数值，太小会导致自激励困难，太大则会浪费电能。
3. 兼容性问题：发电机自并励励磁系统虽然适用范围广，但是在与其他系统的兼容性方面可能存在问题，特别是在与电力系统自动化控制系统结合时，可能需要经过较长的调试过程。
4. 自激励失效问题：如果发电机自并励励磁系统自激励失效，可能会导致发电机输出电压不稳定甚至无法正常工作，对于一些对供电稳定性要求较高的场合，这种情况需要引起特别重视。
针对以上问题，我们需要注意以下几点解决方案：1. 优化励磁系统设计：在发电机自并励励磁系统的设计中，需要充分考虑到励磁电压调节、预磁电流和系统兼容性等因素，采用合理的电路结构和控制算法，使得系统具有更好的稳定性和可靠性。
同步发电机自动励磁
调试步骤与注意事项
调试步骤
检查励磁系统的所有设备是否正常，包括励磁机、 整流器、调节器等。
按照励磁系统的设计要求，调整励磁机的输入电 压和电流，观察励磁机的输出是否正常。
调试步骤与注意事项
测试励磁调节器的调节功能，确保其 能够根据输入信号的变化进行相应的 调节。
对励磁系统进行空载和负载试验，检 查系统的稳定性和响应速度。
02
同步发电机自动励磁系统 的组成
励磁功率单元
直流励磁机
作为励磁系统的电源，为发电 机转子提供励磁电流。
交流励磁机
通过整流和逆变，将交流电转 换为直流电，为发电机转子提 供励磁电流。
静止励磁机
采用半导体整流技术，直接将 交流电转换为直流电，为发电 机转子提供励磁电流。
开关励磁机
通过控制开关的通断，实现励 磁电流的调节。
用于调节主励磁绕组的磁场强度，实 现发电机的电压和无功功率的调节。
其他辅助设备
灭磁电阻器
在发电机停机或故障时，用于吸收转子励磁绕组中的能量，保护 励磁系统不受损坏。
电压互感器和电流互感器
用于监测发电机的电压和电流，为励磁调节器提供反馈信号。
断路器和隔离开关
用于控制励磁系统的电源通断和安全隔离。
03
同步发电机自动励磁 系统
目录
• 同步发电机自动励磁系统概述 • 同步发电机自动励磁系统的组成 • 同步发电机自动励磁系统的控制策略
目录
• 同步发电机自动励磁系统的调试与维护 • 同步发电机自动励磁系统的未来发展
01
同步发电机自动励磁系统 概述
定义与工作原理
定义
同步发电机自动励磁系统是用于 控制同步发电机输出电压的装置 ，通过调节励磁电流来改变发电 机的输出电压。
自并励在同步发电机励磁系统的应用
自并励在同步发电机励磁系统的应用在现代电力系统中，同步发电机作为主要的发电设备，其性能和运行稳定性对于保障电力供应的质量和可靠性至关重要。
而励磁系统作为同步发电机的重要组成部分，对发电机的运行特性和电力系统的稳定性有着显著的影响。
自并励励磁系统作为一种常见的励磁方式，在同步发电机中得到了广泛的应用。
自并励励磁系统的基本构成包括励磁变压器、可控硅整流装置和自动励磁调节器等部分。
励磁变压器将发电机端的电压降压后，为可控硅整流装置提供交流电源。
可控硅整流装置将交流电源转换为直流电源，供给发电机的励磁绕组。
自动励磁调节器则根据发电机端的电压、电流等参数，实时调节可控硅的导通角，从而控制励磁电流的大小，实现对发电机端电压的稳定控制。
自并励励磁系统具有许多显著的优点。
首先，其结构相对简单，可靠性高。
由于减少了中间环节，降低了系统故障的概率，提高了设备的可用率。
其次，响应速度快。
自并励系统能够迅速响应发电机端电压的变化，及时调节励磁电流，从而有效地提高了电力系统的暂态稳定性。
再者，自并励系统的造价相对较低，维护成本也较为经济。
在实际应用中，自并励励磁系统对于提高同步发电机的运行性能发挥了重要作用。
例如，在电力系统发生短路故障时，发电机端电压会急剧下降。
自并励系统能够快速增加励磁电流，增强发电机的励磁磁场，提高发电机的输出电压，从而有助于维持电力系统的稳定性。
此外，自并励系统还能够提高发电机的无功调节能力，使发电机在不同的负载条件下都能够保持稳定的运行电压。
然而，自并励励磁系统也存在一些不足之处。
在发电机近端发生短路故障时，由于机端电压下降严重，可能导致励磁电流不足，影响发电机的强励能力。
为了解决这一问题，通常会采取一些措施，如采用高性能的自动励磁调节器、增加励磁变压器的容量等。
在选择自并励励磁系统时，需要根据具体的电力系统要求和发电机的运行条件进行综合考虑。
例如，对于容量较大、对稳定性要求较高的发电机，自并励系统可能是一个较好的选择；而对于一些特殊的运行条件，如长距离输电线路、弱电网等，可能需要结合其他励磁方式来提高系统的性能。
发电机自并励励磁自动控制系统电子教案
课程设计（论文）任务及评语此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除目录第1章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计的实验环境 (1)1.3 课程设计的预备知识 (1)1.4 课程设计要求 (1)第2章课程设计内容 (2)2.1发电机励磁自动控制系统的概述 (2)2.2发电机自动励磁自动控制系统传递函数 (2)2.3同步发电机励磁自动控制系统特性的分析 (2)2.3.1线性化分析 (2)2.3.2稳定性分析 (3)2.3.3稳态误差分析 (5)2.3.4根轨迹分析 (5)2.4 改变励磁控制系统稳定性措施 (8)第3章课程设计总结..................................................................................................... ..9参考文献......................................................................................................................... ..9第一章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“电力系统自动化”课程设计是在教学及实验的基础上，对课程所学的理论知识进行深化和提高。
因此，要求学生能综合应用所学的理论知识，能够较全面地巩固和应用本课程中所学到的基本理论和基本方法，进行发电机励磁自动控制系统特性分析与计算，加深理解发电机励磁自动控制系统的基本原理，并分析系统的稳定性、稳态误差以及根轨迹的特性。
通过这次课程设计培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
1.2 课程设计的实验环境在计算机上绘制相关电路图和编写相关公式，并利用word2000编辑课程设计说明书。
1.3 课程设计的预备知识熟悉电力系统自动化课程的基础理论和基本知识。
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题自并励发电机是一种具有自动调节励磁电流的发电机系统。
它通过自身发电产生的电动势来激励励磁电流，从而实现发电机的自动励磁。
相比于外部励磁系统，自并励发电机具有一些独特的特点和问题。
自并励发电机具有较高的稳定性。
传统的外部励磁系统需要额外的励磁电源供电，如果电源供电不稳定或中断，会导致整个励磁系统失效，进而影响发电机的正常运行。
而自并励发电机自身产生励磁电流，不依赖外部供电，因此其稳定性较高，能够在一定程度上保证发电机的持续运转。
自并励发电机具有较快的响应速度。
自并励发电机通过改变励磁电流来调整电压和功率的输出。
当负载变化时，自并励发电机能够迅速调整励磁电流，以保持输出电压的稳定。
相比之下，传统的外部励磁系统响应速度较慢，需要较长的调节时间。
自并励发电机也存在一些问题。
自并励发电机的励磁特性比较复杂，容易受到外界因素的影响。
温度、负载变化、线路阻抗等都会对励磁特性产生影响，需要经过精确的调整和控制来保持稳定的励磁电流和输出电压。
自并励发电机的励磁电流过大或过小都会导致发电机的故障。
励磁电流过大会引起发电机绕组过热，甚至损坏绕组绝缘；励磁电流过小会导致发电机输出电压不稳定，无法满足负载要求。
自并励发电机需要通过励磁调节装置来实时监测和调整励磁电流，保持在合适的范围内。
自并励发电机的自动调节性能有限。
自并励发电机的励磁系统是一种开环控制系统，不能根据实际负载需求自动进行调节。
如果负载发生较大的变化，发电机的输出电压和功率可能出现较大的波动。
在某些情况下，需要进行手动调节或配合外部励磁控制系统来实现更精确的调节。
自并励发电机具有较高的稳定性和响应速度，但其励磁特性较复杂，励磁电流需要精确调节，同时自动调节性能有限。
在实际应用中，需要根据实际情况选择合适的励磁控制方法和装置，以确保发电机运行的稳定性和可靠性。
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题发电机自并励励磁系统是一种能够自行产生励磁电流的发电机励磁系统。
它的特点在于不需要外部电源的助力，可以自我产生所需的励磁电流，适用于一些没有现成电源或电源不稳定的场合。
自并励励磁系统具有简单可靠的特点。
由于它不需要外部电源的支持，整个系统结构相对简单，不需要复杂的控制回路。
在一些偏远地区或野外施工等条件较为恶劣的场合，自并励励磁系统能够稳定工作，无需额外的电源供应，从而提高了发电机的可靠性和稳定性。
自并励励磁系统具有较快的励磁响应速度。
由于电枢绕组和励磁绕组通过同一磁路短路连接，励磁电流的响应速度较快。
一旦电机运行起来，电机的自感作用使励磁电流迅速建立起来，从而保证了电机能够快速产生所需的励磁电流。
自并励励磁系统具有卓越的自恢复能力。
当系统发生短暂的磁场断裂或电压波动时，励磁电流可以自动恢复，继续为发电机提供稳定的励磁电流。
这一特点使得自并励励磁系统能够有效应对电网扰动，保持恒定的励磁电流输出，保证发电机的正常工作。
自并励励磁系统也存在一些问题。
当发电机停机或刚开始运行时，励磁电流为零，无法实现自励作用。
为了解决这个问题，通常需要外部的助磁装置来帮助产生初始的励磁电流。
自并励励磁系统的励磁电流是由电机自身的电力输出提供的，因此当负载增加时，励磁电流也会随之增加。
如果负载突然减小或消失，励磁电流也会降低，从而导致电压波动。
为了解决这个问题，通常需要通过调整励磁电流的反馈控制回路来进行稳定控制。
发电机自并励励磁系统具有简单可靠、快速响应和自恢复能力强的特点。
也需要注意解决起动和负载变动带来的问题，以确保系统的稳定性和正常工作。
自并励励磁系统
可控硅励磁功率柜 普遍采用可控硅全控桥 ，配置有交流过电压保护 装置，冷却装置。至少配置2套。 灭磁及过压保护装置 在发电机转子回路设置灭磁开关，采用相应的灭磁 方式。转子过压保护装置较多采用非线性电阻(高性 能氧化锌压敏电阻)来实现，这种方式较普遍采用。
励磁调节器
投运的新机组都选用微机励磁调节器，向多变量、向非 线性发展 。
电力系统稳定器的作用：主要是抑制电力系统0.1－2.5 Hz的低频振荡。电力系统稳定器的任务是接受这些振荡 信号，并按要求传递给励磁电压调节器，通过电压调节 器的自动控制作用 ，对发电机转子之间的相对振荡提 供正阻尼，以此实现对振荡的抑制。
低频振荡的产生原因
？
常出现在远距离、重负荷输电线路上，或者互联系统 的弱联络线上，在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条 件下更容易出现。微机励磁调节器的时间常数小，可改善 电压调节特性，提高了系统的暂态稳定水平。但由于自动 励磁调节器产生的附加阻尼为负值，抵消了系统本身所固 有的正阻尼，使系统的总阻尼减少或成为负值，以至系统 在扰动作用后的功率振荡长久不能平息，甚至导致自发的 低频振荡 。 低频振荡的危害 引起联 络线过 流跳闸 系统与系统或 机组与系统之 间的失步而解 列
有关灭磁
要求发电机快速灭磁的原因 这是因为同步发电机发生内部短路故障时， 虽然继电保护装置能迅速地把发电机与系统断开， 但如果不能同时将励磁电流快速降低到接近零值， 则由磁场电流产生的感应电势将继续维持故障电 流，时间一长，将会使故障扩大，造成发电机绕 组甚至铁心严重受损。因此，当发电机发生内部 故障时，在继电保护动作快速切断主断路器的同 时，还要求发电机快速灭磁。
灭弧栅灭磁特点：接近理想灭磁。缺点是转子电流较小时 不能很快断弧
灭磁方式（四）
同步发电机励磁自动控制系统
同步发电机励磁自动控制系统在现代电力系统中，同步发电机励磁自动控制系统扮演着至关重要的角色。
它如同电力生产的“智慧大脑”，时刻精准调控着发电机的运行状态，确保电力的稳定供应和优质输出。
要理解同步发电机励磁自动控制系统，首先得明白励磁是什么。
简单来说，励磁就是给同步发电机的转子提供直流电流，从而在转子周围产生磁场。
这个磁场与定子绕组相互作用，就能产生电能。
而励磁自动控制系统呢，就是能够根据电力系统的运行状况和需求，自动调整这个励磁电流的大小和方向，从而实现对发电机输出电压、无功功率等重要参数的控制。
那么，为什么需要这样一个自动控制系统呢？这是因为电力系统的运行状态是时刻变化的。
比如，当系统中的负载突然增加时，如果不及时调整励磁电流，发电机的输出电压就会下降，可能导致电力质量下降，甚至影响到用电设备的正常运行。
反之，当负载突然减少时，若不加以控制，输出电压又会升高，可能损坏设备。
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发电机转子提供直流励磁电流，它就像是“动力源”，要保证有足够的能量和稳定的输出。
而励磁调节器则是整个系统的“指挥中心”，通过采集发电机的各种运行参数，如端电压、定子电流、无功功率等，然后按照预定的控制规律进行计算和分析，最终输出控制信号来调节励磁功率单元的输出。
在实际运行中，励磁自动控制系统有着多种控制方式。
其中，恒机端电压控制是最为常见的一种。
它的目标是保持发电机端电压恒定，无论系统中的负载如何变化。
通过不断监测端电压，并与设定的电压值进行比较，然后调整励磁电流，从而使端电压始终稳定在设定值附近。
这种控制方式能够有效地保证电力质量，满足用户对电压稳定性的要求。
另一种常见的控制方式是恒无功功率控制。
在某些情况下，电力系统需要发电机输出特定的无功功率，以维持系统的电压水平和功率因数。
此时，励磁自动控制系统就会根据无功功率的设定值来调整励磁电流，确保发电机输出的无功功率符合要求。
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题发电机自并励励磁系统是一种常见的发电机激励方式，它通过发电机本身的一部分输出电流来产生励磁电流，从而实现磁场的产生和维持。
自并励励磁系统具有较为简单、可靠的特点，但在实际应用中也存在一些问题需要重视和解决。
本文将对发电机自并励励磁系统的特点及问题进行详细的讨论。
我们来看一下发电机自并励励磁系统的特点。
自并励励磁系统的主要特点可以总结为以下几点：1. 简单可靠：自并励励磁系统由于不需要外部励磁源，可以减少系统的复杂度，减小了故障发生的可能性，提高了系统的可靠性和稳定性。
这对于需要长期运行和对可靠性要求较高的场合尤为重要。
2. 自动励磁：自并励发电机可以通过输出的电流产生励磁电流，实现自动励磁的目的。
这样就不需要额外的励磁控制装置，减少了系统的成本和复杂度。
3. 调节性好：发电机自并励励磁系统可以根据负载大小自动调节输出电流来实现恒定的励磁电流，从而保持系统的稳定性和性能。
4. 适用范围广：自并励磁系统适用于各类大小不同的发电机，可以适应不同的工作环境和负载要求。
尽管发电机自并励励磁系统具有上述诸多优点，但在实际应用中仍然存在一些问题需要解决。
下面我们对其中较为常见的问题进行讨论。
1. 励磁电流不稳定：自并励磁系统在实际运行中，有时候会出现励磁电流不稳定的情况，导致磁场输出不足或者过强。
这可能会引起输出电压波动较大，影响电力系统的稳定性和安全性。
2. 励磁系统失效：自并励磁系统依赖于发电机本身的输出电流来产生磁场，因此一旦发电机出现故障或者损坏，就可能导致励磁系统失效，无法正常工作。
3. 功率因数波动：在一些情况下，自并励磁系统可能会出现功率因数波动较大的问题，导致系统的功率因数不稳定，影响电力系统的正常运行。
针对以上问题，可以通过以下几种方式来解决：1. 优化励磁系统控制策略，通过合理的励磁控制方法和参数设置，提高励磁系统的稳定性和可靠性。
2. 引入备用励磁源或者备用发电机，以应对发电机本身故障或者损坏的情况，确保系统的正常运行。
同步发电机励磁自动控制系统
第三十六页，共39页。
励磁(lìcí)调节装置原理
❖ 最小励磁(lìcí)限制
功率园方程(fāngchéng)如下：
P2
Q
U
2 G
2
1 Xe
❖ 励磁(lìcí)调节器的运行
1. 对发电机组运行工况的监控 2. 增加或减少励磁， 调节U,Q 3. 信号显示 4. 调节器的可靠性 :双重化配量
第三十九页，共39页。
❖ 电压(diànyā)控制
❖ GEW . IEF
.
UEF
..
UG IG
G
等值电路(diànlù)
.
Eq
φ
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勇的于路开始，才φ 能δ找G . 到成功 .
.
IP
UG j IQ xd
.
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..
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.
.
Eq
UG
相量图
Eq UG jIG X d
第四页，共39页。
发电机励磁(lìcí)系统的任务
第十七页，共39页。
励磁调节器的基本(jīběn)特性与框图
❖ 比例式励磁(lìcí)调节器
励磁调节器最基本的功能是调节 发电机的端电压。常用的励磁调 节器是比例式调节器，它的主要 输入量是发电机端电压，其输出 用来控制(kòngzhì)励磁功率单元。 电压升高时输出减小，电压降低 时输出增大。
第十八页，共39页。
第三十页，共39页。
励磁调节装置(zhuāngzhì)原理
❖ 图为300MW三机励磁(lìcí)系统励磁(lìcí)调节器
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。
发电机自并励励磁自动控制系统方案
辽宁工业大学电力系统自动化课程设计<论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计<4）院<系）：电气项目学院专业班级：电气085学号：学生姓名：指导教师：<签字）起止时间：2018.12.26—2018.01.06课程设计<论文）任务及评语院<系）：电气项目学院教研室：电气项目及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要同步发电机励磁控制系统承担着调节发电机输出电压、保障同步发电机稳定运行的重要责任。
优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，为电网提供合格的电能，而且还可有效地改善电力系统静态与暂态稳定性。
要实现这个目的，就必须根据负载的大小和性质随时调节发电机的励磁电流。
本文采用自励系统中接线最简单的自并励励磁系统，针对同步发电机论述了自并励励磁自动控制系统的特点及发展现状，分析了自并励励磁自动控制的原理和实现方法，提出了基于AT89C51单片机的同步发电机自并励自动控制系统的设计思路，对于所设计的单片机最小系统经过经济性与技术性的比较后，选用了按键电平复位电路和内部时钟电路，并在此基础上设计了励磁装置的硬件系统和软件系统。
最后又对整个系统进行了MATLAB仿真，以用来对比运用算法所得结果与仿真所得结果是否在误差允许范围内。
关键词：自并励励磁自动控制系统；AT89C51单片机；MATLAB仿真目录第1章绪论11.1励磁控制系统简况11.2本文主要内容1第2章发电机自并励励磁自动控制系统硬件设计32.1发电机自并励励磁自动控制系统总体设计方案32.2单片机最小系统设计32.3发电机自并励励磁自动控制系统模拟量检测电路设计62.4直流稳压电源电路设计7第3章自并励励磁控制系统软件设计103.1软件实现功能总述103.2流程图设计103.3程序清单12第4章 MATLAB建模仿真分析134.1M ATLAB软件简介134.2系统仿真模型的设计13第5章课程设计总结16参考文献17第1章绪论1.1励磁控制系统简况供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。
电力系统自动化第三版王葵孙莹编同步发电机励磁自动控制系统
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改善电力系统旳运营条件
为发电机异步运营发明条件同步发电机失去励磁时，需要从系统中吸收大量无功功率，造成系统电压大幅度下降，严重时危及系统旳安全运营。在此情况下，假如系统中其他发电机组能提供足够旳无功功率维持系统电压水平，则失磁旳发电机还能够在一定时间内以异步运营方式维持运营，这不但能够确保系统安全运营而且有利于机组热力设备旳运营。
第二章 同步发电机励磁自动控制系统
概述
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发电机原理
An electric generator or electric motor that uses field coils rather than permanent magnets requires a current to be present in the field coils for the device to be able to work. (from Wiki)
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水轮发电机组强行减磁
对励磁调整器旳要求具有较小旳时间常数，能迅速响应输入信息旳变化。系统正常运营时，励磁调整器应能维持发电机电压在给定旳水平。励磁控制系统旳自然调差率一般在1％以内。励磁调整器应能合理分配机组旳无功功率，为此，励磁调整器应确保同步发电机端电压调差率能够在土10％以内进行调整。对远距离输电旳发电机组，为了能在人工稳定区域运营，要求励磁调整器没有失灵区。励磁调整器应能迅速反应系统故障，具有强行励磁等控制功能以提升暂态稳定和改善系统运营条件。
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二、对励磁系统旳基本要求
对励磁功率单元旳要求要求励磁功率单元有足够旳可靠性并具有一定旳调整容量。具有足够旳励磁顶值电压和电压上升速度。
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第二章 同步发电机励磁自动控制系统
同步发电机励磁系统
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发电机自并励励磁自动控制系统课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院教研室：电气工程及其自动化目录第1章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计的实验环境 (1)1.3 课程设计的预备知识 (1)1.4 课程设计要求 (1)第2章课程设计内容 (2)2.1发电机励磁自动控制系统的概述 (2)2.2发电机自动励磁自动控制系统传递函数 (2)2.3同步发电机励磁自动控制系统特性的分析 (2)2.3.1线性化分析 (2)2.3.2稳定性分析 (3)2.3.3稳态误差分析 (5)2.3.4根轨迹分析 (5)2.4 改变励磁控制系统稳定性措施 (8)第3章课程设计总结..................................................................................................... ..9参考文献......................................................................................................................... ..9第一章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“电力系统自动化”课程设计是在教学及实验的基础上，对课程所学的理论知识进行深化和提高。
因此，要求学生能综合应用所学的理论知识，能够较全面地巩固和应用本课程中所学到的基本理论和基本方法，进行发电机励磁自动控制系统特性分析与计算，加深理解发电机励磁自动控制系统的基本原理，并分析系统的稳定性、稳态误差以及根轨迹的特性。
通过这次课程设计培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
1.2 课程设计的实验环境在计算机上绘制相关电路图和编写相关公式，并利用word2000编辑课程设计说明书。
1.3 课程设计的预备知识熟悉电力系统自动化课程的基础理论和基本知识。
1.4 课程设计要求独立完成课程设计，说明书应按下列要求书写：1 、选择合理定态工作点，将系统线性化。
2 、对不同i T 的值分析系统的稳定性，确定p K 的值。
3 、分析系统在单位阶跃函数作用下的稳态误差。
T的根轨迹分析稳定性。
4 、作出对应不同i5 、提出改善系统稳定性的措施。
6 、对课程设计进行总结8、课程设计说明书应层次分明、内容完整、语言通顺、图表整齐规范、数据详实。
9、课程设计说明书的格式按照教务处文件执行。
10、完成4000字左右说明书。
第2章课程设计内容2.1 发电机励磁自动按制系统的概述同步发电机励磁自动控制系统是一个反馈自动控制系统。
一个自动控制系统首先应该是稳定的，这是该系统能够运行的前提；其次应该具有良好的静态和动态特性。
2.2发电机励磁自动控制系统的传递函数图1 同步发电机自并励励磁动控制系统的传递函数框图2.3同步发电机励磁自动控制系统特性的分析2.3.1 线性化分析励磁自动控制系统的特性可以使用古典控制理论，也可以便用现代控制理论。
这些理论通常只适用于线性自动控制系统．对非线性系统是不适用的。
而发电机励磁控制系统一般都有非线性环节。
上图就是一个非线性系统，这就需要进行线性处理。
线性处理时．首先要确定在那—点线性化，也就是首先要确定系统各环节的定态工作点，然后假定在整个运行过程中各环节的输入量和输出量在定态工作点附近变化的绝对值一直保持很小。
这样就可以把本来是非线性的环节近似地当成线性环行对待。
分析发电机励磁自动控制系统,一般假定发电机在空载额定状态(即发电机空载额定转速、额定定于电压)运行时各环节对应的输入、输出为定态工作点，而且励磁系统的输入信号Ugd只有很小变化。
同时考虑到发电机空载运行时励磁电流较小。
可控硅整流电路的换相电抗压降不大，也可忽略。
这样图1可以简化成下图图2所示：图2 线性化的同步发电机自并励励磁系统传递函数框图2.3.2 稳定性分析分析励磁自动控制系统的稳定性可以使用古典控制理论和现代控制理论介绍的方法。
本课设采用劳斯判据判定图2系统分析稳定性的方法。
用劳斯判据判定系统稳定性时，首先求出系统的特性方程，然后根据特性方程列出劳斯表。
如果表中第一列元素的值都是正的，则系统是稳定的．否则就是不稳定。
对于图2所示系统，闭环传递函数由1／(1+T 2S ）和它右边的闭环组成。
由于1／(1+T 2S ）构成系统的—个固定闭环极点，共值为1／T 2，且在复数平面的左半侧，所以只要1／(1+T 2S ）右边的闭环系统是稳定的，系统就是稳定的。
这样，判断图2所示系统的稳定性只要判断1／(1+T 2S ）右边的闭环系统(以下称小闭环)是否稳定就可以了。
小闭环的前向传递函数G(S)、反馈传递函数H(S)和闭环传递函数小G B (S)分别为G(S)=*)1(*S T S T K i i P +*11S T a +S T do '+11 H(S)= ST 111+ G B (S)= )()(1)(S H S G S G + 由上式可知，小闭环的特征方程为：T i S （1+ T a S ）（S T do'+1）（1+ T i S ）+ )1(*+S T K i P =0将己知数据T1＝0.0242S T A ＝0.001s ，doT '＝10.42s 代人上式，得： 0．2522×10-3 T i S 4十0．2626 T i S 3十10．4452 T i S 2十(1+K P*) T i S+ K P*=0（式1） 本系统的积分时间常数T I 和动态放大系数K P*是可以整定的。
T I 的可整定值为I s 、2s 、3s 、4s 、5S 。
K P 的可整定值为10、20、30、40、50和100。
判定系统是否稳定．应计算出对应于不向的T I 保证系统稳定时K P*的允许范围。
下面以T I ＝1s 为例说明用劳斯判据判定系统稳定性的方法。
将T I ＝ls 代人式(1)得0．2522×10-3 S 4十0．2626 S 3十10．4452 S 2十(1+K P*) S+ K P*=0根据上式列出劳斯表如下：S 4 0.252*10 10.4452 K P*S 3 0.2626 1+ K P* 0S 2 2626.0)1(10*2522.04452.10*2626.0*3P K +-- 0.2626 K P* /0.2626 0S 1 ****001.04442.102626.0)1)(001.04452.10(P P P P K K K K --+- 0S 0 K P* 0根据劳斯判据，劳斯表中第一列元素的值为正时系统是稳定的，这样得出下列三式同时成立时本系统是稳定的：10.4442-0.001 K P* >010.4441+10.180.6 K P* -0.001 K 2P* >0K P* >0所以K P* <10444K2P*-10181 K P* -10444<0K P* <10182K P* >-1综上所述计算结果0< K P* <10182时,对于T I=1,本系统是稳定的.比照T I=1时的计算,可以求出T I为其它时保证系统稳定的K P* 允许范围.2.3.3稳态误差分析由自动控制理论知,闭环自动控制系统是稳定误码率差用下式表式:式中R(S)---系统的输入函数对应于本系统,分析误码率差时输入函数取单位阶跃函数R(S)=1/S将其代入上式中得所以本励磁自动控制系统为无差调节系统.误差为0主要是由积分单元决定的.2.3.4根轨迹分析图闭环函数为本课设中积分时间常数T i有五个可整定值,所以可以做出五张根轨迹图,根据这五张图可求出T i不同时的系统动态指标,找到课设中理想的T i作为本系统实际的整定值1)求系统的开环极点和开环零点由上式得出系统开环零点得出系统开环极点2)求渐近线与实轴的交点和与实轴的夹角P I和Z J的值代入上式得3)求实轴上的根轨迹若实轴上的某一区域右边开环实数零点和极点个数之和为奇数,则该区域必是根轨迹4)根轨迹的分离点分离点的坐标d是下列方程的解将本系统已知数据代入上式得:用试控法求得分离点d1=-0.05d2=-1.95d3=-245)求根轨迹与虚轴的交点闭环特征方程中,S=jw时的w即是根轨迹同虚轴的交点将S=jw代入式中得实部方程为:虚部方程为:求解以上两式得是根轨迹虚轴交点.根据上式结果得,作出本系统的根轨迹如下图图3所示:图3 根轨迹图第三章:课程设计总结:这次实习给我的最大感受就是自己的知识太贫乏。
拿到这个题目后却不知道如何下手了。
平时学的知识都很零碎的存在脑袋里。
用的时候去不能系统的组织起来。
所以课设费了很大的劲。
刚开始对计算方法不很懂，以及许多参数,每一步都不好走。
不过通过这段时间学习，我理解了电力系统的中发电机励磁自动控制系统的稳定性分析。
终于把它给弄明白了。
通过这次课程设计让我学会了查资料。
以前都没怎么进图书馆。
开始课设时,为了弄明白这个课设怎么做,不得不在图书馆翻一本又一本的厚厚的书。
还有为了看论文的格式而浏览了很多的网页。
真的快达到废寝忘食的地步了。
课设让我明白了平常都是眼高手低。
很多东西决的自己会,其实知道的只是一些皮毛。
我想学任何东西都是要深入进去的,而不是只学到表面的。
我对自己的专业知识也有了一个更深一层的认识,我知道还有很多东西需要自己去努力,认真的学习。
参考文献[1] 电力系统自动化商国才天津：天津大学出版社 1999[2] 电力系统自动化孙荧北京：中国电力出版社 2004[3] 电力系统分析夏道止北京：中国电力出版社 2004[4] 电力系统分析理论刘天琪丘晓燕编著北京：科学出版社 2005[5] 电力系统分析纪建伟主编中国水利水电出版社北京：2002。