发电机自复励励磁自动控制系统稳定性分析

《发电机自复励励磁自动控制系统稳定性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、电力系统自动化课程设计电力系统自动化课程设计报告题目发电机自复励励磁自动控制系统稳定性分析系别电子与电气工程系专业电气工程及其自动化班级学号姓名罗登林指导教师黄新完成时间评定成绩10电力系统自动化课程设计目录第一章引言31.1基本概念31.2励磁控制系统控制任务31.3励磁控制系统的稳定性4第二章课程设计内容42.1系统线性化42.2稳定性分析42.3稳态误差分析52.4绘根轨迹分析52.5增强系统稳定性的措施7第三章课程设计总结10参考文献1010电力系统自动化课程设计第一章引言1.1基本概述同步发电机励磁控制系统主要由励磁功

2、率单元和励磁调节器两部分组成,它和同步发电机构成一个闭环反馈控制系统，如下图所示。励磁功率单元向同步发电机磁场绕组提供直流励磁电流，励磁调节器根据输入信号和调节准则控制励磁功率单元输出的励磁电流，以满足同步发电机运行的要求。同步发电机同步发电机励磁自动控制系统励磁功率单元励磁系统自动励磁调节器1.2励磁控制系统控制任务优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供合格的电能，而且还可有效地提高系统的技术指标。根据运行方面的要求，励磁控制系统应该承担如下任务：(1)控制电压(2)控制无功功率的分配(3)提高电力系统的稳定性(4

3、)改善电力系统的运行条件励磁调节器的主要任务是检测和综合运行状态的信息，产生相应的控制信号，经放大后控制励磁功率单元。10电力系统自动化课程设计发电机励磁功率单元向同步发电机提供直流电流，除自并励励磁方式外，一般有励磁机担当的。1.3励磁控制系统的稳定性对于一个反馈控制系统来说，稳定性是首要问题。发电机励磁控制系统稳定性分析有两类方法。一类是间接法，它是求出描述励磁控制系统的微分方程的解或特征方程的根来分析稳定性的；另一类是直接法，它是利用劳斯判据或经典控制理论的根轨迹法来判别稳定性的。第二章课程设计内容2.1系统线性化假设发电

4、机空载额定状态运行，各环节的输入输出变化很小，在额定点附近可将速个自并励励磁系统性化，以促分析。线性化后的同步发电机自并励励磁系统传递函数框图2.2稳定性分析如上图中,如果用G(s)表示前向传递函数,H(s)表示反馈传递函数，该系统的传递函数为=则向前传递函数G(s)=10电力系统自动化课程设计则反馈传递函数H(s)=所以该系统的传递函数为励磁系统的参数如下：由上面的图可求得的系统的开环传递函数为G(s)H(s)==其中K=4.32=4.32KA开环极点为s=-1,s=-0.12,s=-1.45,s=-25,它们是根轨迹的起始点

5、。2.3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示:式中R(S)---系统的输入函数对应于本系统,分析误差率时输入函数取单位阶跃函数R(S)=1/S将其代入上式所得本励磁自动控制系统为无差调节系统.误差为02.4绘根轨迹分析为确定根轨迹的形状，需进行下列计算。（1）根轨迹渐近线与实轴的焦点及倾角：按题设有σ==-6.8910电力系统自动化课程设计k=0,1,2带入k值得β=；；（2）根轨迹在实轴的分离点：闭环特征方程为（1++0用给定值代入,得K=-(1+10.11s+15.2528s2+6.374s

6、3+0.2312s4)×4.32由,及K〉0解得s=-0.545,这就是根轨迹在实轴上的分离点（3）在jw轴交叉点得放大系数：闭环特征方程Φ(s)=0.994s4+27.536s3+66.01s2+43.675s+4.32+K运用劳氏判据得：S40.99466.014.32+KS327.53643.6750S264.434.32+K0S143.675-0.427(4.32+K)00S04.32+K00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，这样得出下列两式同时成立时本系统是稳定的：43.675-0.427(4.3

7、2+K)>0；4.32+K>0可解得K<98，即KA<23。由s²项的辅助多项式可计算根轨迹与虚轴交叉点。解得s=±j1.573因此，根轨迹与虚轴的交点为+j1.573，-j1.573。由此可画出改励磁控制系统的根轨迹图如下。10电力系统自动化课程设计由图可见，发电机、励磁机的时间常数所对应的极点都很靠近坐标的原点，系统的动态性能不够理想，并且随着闭环回路增益的提高，其轨迹变化趋向转入右半平面，使系统失去稳定。为了改善控制系统的稳定性能，必须限制调节器的放大倍数，而这又与系统的调节精度要求相悖。由此分析可知，在发电机励磁控制系统

8、中，需增加校正环节，才能适应稳定运行的要求。2.5增强系统稳定性的措施根轨迹图说明，要想改善改励磁自动控制系统的稳定性，必须改变发电机极点与励磁机极点间根轨迹的射出角，也就是要改变根轨迹的渐近线，使之只处于虚轴的左半平面。为此必须增加开环传递函数的零点，使渐近线