华电电力系统自动化第8讲_励磁动态

《华电电力系统自动化第8讲_励磁动态》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八讲励磁系统的动态特性（2）肖仕武Office:J5B309Tel:80794899NorthChinaElectricPowerUniversity2/292021/9/20主要内容1、自动控制理论的根轨迹法2、根轨迹的绘制方法3、应用根轨迹法分析励磁系统的稳定性4、分析改善励磁系统稳定的方法5、励磁系统稳定器的作用6、采用“励磁系统稳定器”前后的性能比较NorthChinaElectricPowerUniversity3/292021/9/20第三节励磁自动控制系统的稳定性NorthChinaElectricPowerUniversity4/292021/

2、9/20励磁控制系统的传递函数NorthChinaElectricPowerUniversity5/292021/9/20一自动控制理论之根轨迹法根轨迹是当开环系统某一参数（如根轨迹增益）从零变化至无穷大时，闭环特性方程的根在s平面上移动的轨迹。系统的闭环特性方程为幅值条件相角条件NorthChinaElectricPowerUniversity6/292021/9/20绘制根轨迹之法则（1）法则一：根轨迹的起点和终点：根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。如果开环零点个数m少于开环极点个数n，则有（n-m）条根轨迹终止于无穷远处法则二：根轨迹的分支数、连续性和

3、对称性：根轨迹的分支数与开环零点m、开环极点n中大者相等，根轨迹连续并对称于实轴。法则三：实轴上的根轨迹：实轴上的某一区域，若其右边开环实数极、零点个数之和为奇数，则该区域为根轨迹。法则四：根轨迹的渐近线：当系统开环极点个数n大于开环零点个数m时，有n-m条根轨迹分支沿着与实轴夹角为、交点为的一组渐近线趋向于无穷远处NorthChinaElectricPowerUniversity7/292021/9/20绘制根轨迹之法则（2）法则五：根轨迹的分离点：两条或两条以上的根轨迹分支在s平面上相遇又分离的点，成为根轨迹分离点。分离点的坐标d是以下方程的解。法则六：根轨

4、迹与虚轴的交点：若根轨迹与虚轴相交，出现纯虚根，令s=jw，实部与虚部=0，求解k值。交点相应k值为临界稳定状状态。可用Routh判据求出交点的坐标值及其相应的k值，此时k值为临界根轨迹增益。NorthChinaElectricPowerUniversity8/292021/9/20法则七：根轨迹的起始角和终止角：根轨迹离开开环复数极点处的切线与正实轴的夹角，称为起始角(出射角)，以表示。根轨迹进入开环复数零点处的切线与正实轴的夹角，称为终止角（入射角），以表示。起始角和终止角利用相角条件求出。绘制根轨迹之法则（3）法则八：根之和：当系统开环传递函数G(s)H(

5、s)的分子、分母阶次差（n-m）大于等于2时，系统闭环极点之和等于系统开环极点之和。NorthChinaElectricPowerUniversity9/292021/9/20二典型励磁控制系统稳定计算系统开环传递函数该励磁控制系统的参数某励磁控制系统传递函数要求应用自动控制理论的根轨迹法分析该系统的稳定性NorthChinaElectricPowerUniversity10/292021/9/20根轨迹绘制（1）系统开环传递函数开环极点为：-0.12，-1.45，-25；他们是根轨迹的起始点。系统有三条根轨迹的分支趋于无穷远处。绘制步骤如下：（1）实轴上的根轨

6、迹：（2）渐近线：NorthChinaElectricPowerUniversity11/292021/9/20根轨迹绘制（2）（3）分离点：显然，分离点应该位于实轴上，之间，取（4）与虚轴的交点：系统闭环特征方程令带入上式，并令实部和虚部分别为零解得即根轨迹与虚轴的交点为和NorthChinaElectricPowerUniversity12/292021/9/20根轨迹绘制（3）发电机与励磁机的时间常数所对应的极点都很靠近坐标原点，系统动态性能不够理想，并且随着闭环回路增益的提高，其轨迹变化会趋向于转入右半平面，使系统失去稳定。为保证控制系统稳定性，必然要求

7、限制放大倍数，这与励磁调节特性相违背的。在发电机励磁控制系统中，必需增加校正环节，才能适应稳定运行的要求。通常用“电压速率反馈”环节来提高系统的稳定性，即将励磁系统输出的励磁电压微分后再反馈到综合放大器中，这种反馈网络称为“励磁系统稳定器”NorthChinaElectricPowerUniversity13/292021/9/20三励磁控制系统空载稳定性的改善从自动控制理论可知，要想改善励磁系统的稳定性，必须改变发电机极点与励磁机极点之间的出射角，也就是改变根轨迹的渐近线，使之只处于虚轴的左半平面，为此需要增加开环传递函数的零点。在实际处理上，可以在发电机转子

8、电压处增加一条电压速率负