工程类同步发电机励磁自动控制系统PPT优秀课件

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。
电力系统暂态稳定是指电力系统在某一正常运行方式下突然遭 受大扰动后，能否过渡 到一个新的稳定运行状态、或者恢复到 原来运行状态的能力。
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。
第二章 同步发电机励磁自动控制系统
第一节 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 发电机的励磁电流
一励磁自动控制系统构成
控制同步发 电机的励磁
励磁功率单元 励磁调节器
G 发电机
电力系统
同步发电机的励磁系统
二 同步发电机励磁控制系统的任务
➢ 电压控制 ➢ 控制无功功率的分配 ➢ 提高同步发电机并联运行的稳定性 ➢ 改善电力系统的运行条件 ➢ 对水轮发电机组实行强行减磁
IG
G
UG =Constant Eq
IP
UG
IQ
IG
PG UGIG cos constant
PG
EqUG Xd
sin
constant
IG cos constant Eq sin constant
发电机励磁电流的变化改变了机组 的无功功率和功率角的大小。
调节与无限大母线并联运行的机组的励 磁电流可以改变发电机无功功率的数值。
❖ 他励交流励磁机旋转整流器励磁 系统(无刷励磁)
✓ 自励交流励磁机静止可控整流器 ➢ 自励交流励磁机励磁系统 励磁系统
✓ 自励交流励磁机静止整流器励磁 系统
1 他励交流励磁机静止整流器励磁系统
交流副励磁机 交流励磁机
交流发电机
起励 电源
G
VSR 滑环
自
励 恒
励磁调节器
压
调
触发器 放大器 电压检测 调差
节
器 可控整流器
2 他励交流励磁机旋转整流器励磁系统(无刷励磁)
永磁副励磁机
旋转元件
N
S
交流发电机 G
晶闸管整流器
励磁调节器
Baidu Nhomakorabea
1 自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统
AE
VS
G
滑环
电压起 励元件
自动恒 压元件
AVR
起励电源
2 自励交流励磁机静止整流器励磁系统
AE
电压起 励元件
VS G
滑环
励磁调节器
2．为发电机异步运行创造条件 3．提高继电保护装置工作的正确性
当水轮发电机组发生故障突然跳闸时，由于它的调速系统具 有较大的惯性，不能迅速关闭导水叶，因而会使转速急剧上 升。如果不采取措施迅速降低发电机的励磁电流，则发电机 电压有可能升高到危及定子绝缘的程度，所以，在这种情况 下，要求励磁自动控制系统能实现强行减磁。
1 励磁对静态稳定的影响
G
UG
System
U=Constant
PG
EqU X
sin
P
PG
UGUs X
in
P
内功率特性
外功率特性
2 励磁对暂态稳定的影响
P
c
a
d
PG0
F
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。
➢ 励磁调节器应能合理分配机组的无功功率；
➢ 对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区 域运行，要求励磁调节器没有失灵区；
➢ 励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励 磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条 件；
➢ 具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变 化。
2 对励磁功率单元的要求
➢ 要求励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量。 在电力系统运行中，发电机依靠励磁电流的变化进行系统电 压和本身无功功率的控制。因此，励磁功率单元应具备足够 的调节容量以适应电力系统中各种运行工况的要求。
起励电源
四 静止励磁系统 (发电机自并励系统)
VS G
滑环
电压起 励元件
励磁调节器
起励电源
第三节 励磁系统中的整流电路 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
➢ 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。
第二节 同步发电机励磁系统
一 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）
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
PGmax*
0.75
0.70
K=4
0.65
K=2
K=1
0.50
0.35 0 0.2 0.4 0.6 0.8
Te(s)
PGmax*
0.75
Te=0.1S
0.70
0.65
Te=0.8S
0.50
0.35
K
01234
1．改善异步电动机的自起动条件
U(%)
120
100
80
60
40
20
0
t(s)
0 10 20 30
三 对励磁系统的基本要求
➢ 励磁调节器: 检测和综合系统运行状态的信息, 以产生相应 的控制信号, 经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的 发电机励磁电流。 其基本要求
➢ 励磁功率单元: 受励磁调节器控制，并向同步发电机转子 提供励磁电流。 其基本要求
1 对励磁调节器的要求
➢ 系统正常运行时,励磁调节器应能反映发电机电 压高低以维持发电机电压在给定水平；
1 自励直流励磁机励磁系统
IEE
IR DE =
IE
G
IAVR
R
励磁调节器
2 他励直流励磁机励磁系统
IR
PE =
= IAVR IEE DE
IE
G
励磁调节器
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。
❖ 他励交流励磁机静止整流器励磁 ➢ 他励交流励磁机励磁系统 系统
UG IG
IEF
G
Eq
IP
UG
IQ
IG
UG
IG
Eq
UG
Eq UG jIGXd
Eq cos UG IQXd
Eq UG IQXd
负荷中的无功电流是造成Eq 和UG幅值差的主要原因。
UGe UG2
IEF2 IEF1
IQ
IQ1
IQ2
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。