一种同步发电机相复励励磁系统简化模型.pdf

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1、船电技术f电机一种同步发电机相复励励磁系统简化模型魏建勋f1．湘潭电气集团，湖南湘潭411100)摘要：相复励是现代同步发电机常用的励磁方式之一。针对通用型的相复励励磁系统设计，本文首先建立了相复励励磁系统的数学模型，建立简化电路模型，并应用于励磁系统中自动电压调节器IGBT缓冲电路设计。仿真及试验结果表明，此简化模型能够正确反映励磁系统动静态特性。关键词：同步发电机相复励自动调压器中图分类号：TM771文献标识码：A文章编号：10034862(2014)04—0029．04ASimplifiedModelofPhaseCompoundEx

2、citationSystemforSynchronousGeneratorWeiJianxun(1．XiangtanElectricManufacturingGroup，Xiangtan4111O0，Hunan，China)Abstract：Thephasecompoundexcitationsystemiswidelyusedinasynchronousgenerator．Aimedatthedesignofuniversalphasecompoundexcitationsystem，themathematicalmodelisgiven

3、，andasimplifiedcircuitmodelisestablished．ThemodelisappliedtotheoptimizationoftheIGBTbuffercircuit．Simulationandexperimentalresultsshowthattheproposedmodelcanaccuratelyreflectthedynamicandstaticcharacteristicsoftheexcitationsystem．Keywords：Synchronousgenerator,"Phasecompoun

4、dexcitationsystem,"Automaticvoltageregulator0引言建模必须依赖于同步发电机模型，对于通用型的相复励励磁系统设计带来不便【4]。励磁系统是同步发电机的重要组成部分之本文首先建立了相复励励磁系统的数学模一，主要任务是提供励磁电流、控制无功功率、型，在做出适当简化的前提下建立其简化电路模稳定输出电压，其性能的优劣直接影响发电机的型，并应用于励磁系统中自动电压调节器IGBT经济性和可靠性。相复励是励磁系统中一种重要缓冲电路设计。的励磁方式，占有现有同步发电机励磁装置70％的份额，应用极其广泛Llj。1数学

5、模型相复励装置的主要优势：相复励装置有良好建立三相同步发电机的数学模型时，做出以的动态特性，它的励磁电流可以根据负载功率因下假设：数变化和输出电流的大小自动进行相应调整，以1)定子内表面圆滑，转子磁极外形满足励磁保持同步发电机端电压不变；相复励装置能可靠磁场正弦分布需要；运行在很多恶劣场合，环境适应能力强，并且造价2)不计铁磁材料饱和、磁滞、涡流影响；低于直流电机励磁机。3不计导电材料趋肤效应及温度影响；在现有的电路仿真模型中，相复励励磁系统4)不考虑转速变化对速度电动势的影响；5)忽略负序和零序分量对发电机暂态过程收稿日期：2013．1I

6、-23的影响。作者简介：魏建勋(1977．)，男，工程师。研究方向：电力系统安全运行。同步发电机定子电压方程、转子绕组暂态方28船电技术l电机程为：电机输出电流；一相复励移相电抗；一功率＼Ud=一RId+x~"／q+E：因数角；：9√／＼Uq=一R1q—XId+Ef。=一eq{Eq=+(一)(1)l=一一(一)+cdE'I一+(一)励磁系统图1相复励数字励磁系统控制框图式中：U一绕组端电压；一定子绕组直流2简化模型电阻；一绕组电抗；一绕组电流；一绕组时间常数；一d轴次瞬态感应电动势；一q2．1原理图相复励励磁系统原理框图如图2所示。发电轴感

7、应电动势；—q轴瞬态感应电动势；机输出电压经复励阻抗Ll移相，发电机输出电—q轴次瞬态感应电动势；一转子励磁绕流经电流互感器，二者通过相复励变压器进行电组电压。磁迭加，整流后供电给励磁绕组。AVR控制IGBT令c：一-X1，整理后可得同步发电机的标通断调节无刷励磁机的励磁电流大小，从而调节一l发电机转子励磁电流，实现输出电压的闭环控制。准方稗：l=一d+；』+丘＼Uq=一Ⅺq—X：Id+E厂l=去一去一{=去+[去一去一c2-[++基于现代数字控制技术的相复励励磁系统控图2相复励励磁系统原理框图制框图如图1所示。电压基准作为相复励装置的2．

8、2主要元件参数设计控制输入，与发电机输出电压比较后，经过PI移相电抗器主要技术参数：控制器生成控制指令，通过调节励磁绕组分流支额定线电压390V；阻抗值2600Q，电感量路的电流