微机电力自动装置原理课件 第4章 励磁控制系统动特.ppt

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1、第4章励磁自动控制系统的动态特性4.1概述4.2励磁自动控制系统的传递函数4.3励磁自动控制系统的稳定性4.4励磁自动控制系统对电力系统稳定性的影响4.1概述序1、本章的主要内容（1）励磁自动控制系统的传递函数（2）励磁自动控制系统的动态特性指标（3）提高励磁自动控制系统的静态和动态特性方法（4）励磁自动控制系统对电力系统静态和动态特性稳定性的影响（5）电力系统稳定器的工作原理和稳定作用。序2、本章的重要内容是（4）和（5）两点。1、励磁自动控制系统的动态特性指标（1）励磁自动控制系统的时域特性曲线（2）动态特性指标上升时间tr峰值时间tp调整时间ts<10s

2、超调量σp=[Ug(tp)-uG(∞)]/Ug(∞)震荡次数N<3次误差带2%--5%4.2励磁自动控制系统的传递函数4.2.1励磁机的传递函数(一)直流励磁机的传递函数1、微分方程及参数：λE：励磁机绕组的磁链；RE：励磁机绕组的电阻；IEE：励磁机绕组的的电流；uEE：励磁机绕组的输入电压；TE=Nσ/K；KE=RE.G;SE`=RE.G.SE;σ、G为常数。2、微分方程:3、传递函数4、传递函数相关图形(二)交流励磁机1的传递函数1、交流励磁机的等效电路2、交流励磁机的等效电路的微分方程和传递函数3、交流励磁机的1型模型等效框图(三)交流励磁机AC-1的

3、传递函数（P100）1、模型图2.特点、与模型1比较B不光考虑了励磁饱和系数SE还多考虑了电枢反应系数KD和整流器换流压降系数KC，更能反映出交流励磁机的电磁关系。二、励磁调节器各单元的传递函数励磁调节器传递函数由----电压测量比较单元、组合放大单元、功率放大、以及励磁机等单元的传递函数组成。励磁机的传递函数前面已经给出。下面将给出电压测量比较单元、组合放大单元、功率放大等单元的传递函数（一）电压测量比较单元的传递函数电压测量比较单元的传递函数可写出为：传递函数可表示为：（二）组合放大单元的传递函数(三)功率放大单元的传递函数用KG表示发电机放大倍数，Td0

4、`表示时间常数，其传递函数可表示为：三、发电机单元的传递函数四、励磁控制系统的传递函数1、取得励磁控制系统各单元的传递函数后,按图4-2典型的励磁控制系统结构框图和图4-5的励磁机的传递函数框图,则可得到整个直流励磁控制系统的传递函数框图,如图4-13所示.2、专家推荐的我国采用最多的励磁控制系统的传递函数如图4-14和图4-15所示.3.传递函数方程第三节、励磁自动控制系统的稳定性励磁自动控制系统的稳定性的分析方法有好多：响应方法、误差计算方法、劳思方法、时域和频域分析方法、根轨迹方法。采用什么方法分析根据具体情况而定。当系统稳定性不能满足要求时必须采用适当

5、的方法来校正。在这方面根轨迹方法是比较有效的方法。一、典型励磁自动控制系统的稳定性的计算（根轨迹方法）其步骤是：（1）确定传递函数的时间参数TA、TE、TR、T`do和常数KE、KG等。（2）写出系统的开坏传递函数。（3）求开坏极点。（4）计算根轨迹渐近线与实轴的交点及倾角（方位角、倾角和分离角）（5）求根轨迹在实实轴的分离点（6）计算根轨迹在虚轴上的交点。（7）画根轨迹曲线图〔8）对画根轨迹曲线图进行分析,若系统不稳定.。必须对系统进行改进。二、对不稳定励磁控制系统空载稳定性的改善根轨迹曲线图若在坐标右边，说明励磁控制系统不稳定。改善稳定性的方法，就是改变系

6、统时间、放大参数，或者增加电流、电压负反馈等环节或超前滞后补上。1、书上P105—P107页的例子说明，增加电压负反馈后，励磁控制系统稳定性大大改善。2、对比根轨迹曲线图4-16和图4-19、20。可发现根轨迹曲线都已经移向了图的左边。励磁控制系统由不稳定性达到了稳定。3、采用电力系统稳定器，改善励磁控制系统的稳定性。三、励磁系统稳定器电路1、励磁控制系统稳定器的电路图4-212、工作原理它是由一级微分放大器组成。1端子为输入，R1、C1、R2等组成微分输入，A1为放大器，R1R3的调整可以改变微分时间常数。其范围为0.2S---2S,R5用于改变放大器的增益

7、。A1的输出端子2输出励磁机磁场电流速率信号，给电压测量比较单元的输入端子。当励磁电流跃进时，励磁系统稳定器输出正微分信号，使电压测量比较单元瞬时输出负信号去减弱励磁机的励磁电流。反之去增加励磁机的励磁电流。而在稳定运行时该单元没有输出。3、励磁控制系统稳定器的传递函数励磁控制系统稳定器的作用将在后面详细讨论.第四节励磁自动控制系统对电力系统稳定的影响序1、主要影响是：励磁自动控制系统的作用会使电力系统产生低频振荡。其原因是：与同步发电机的定子和转子的动态特性有关：序2、如何研究励磁自动控制系统对电力系统稳定的影响？（1）建立同步发电机的定子和转子动态方程（2

8、）对同步发电机的定子和转子动态方程求导