发电厂励磁系统原理

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1、发电机励磁系统原理三峡电厂陈小明Chen_xiaoming@cypc.com.cn励磁的基本概念什么是励磁？导体切割磁力线感生电动势e励磁就是提供一个磁场BE=4.44fNΦ对于发电机来说，励磁就是产生磁通ΦGActivePower（P）Frequency（f）ReactivePower（Q）TerminalVoltage（Ug）Governor调速StaticorBrushlessExcitation励磁同步发电机的两个基本控制：励磁&调速电能质量：电压&频率励磁的基本任务？1：小机组P、Q同时动；大机组并网时Q突

2、变。水轮发电厂原理大坝、水电厂、水轮机、发电机定子、转子、励磁系统水电厂其他控制设备：继电保护、调速、计算机监控、仪表励磁与其他控制设备的最大区别：连续反馈控制vs离散控制；365x24小时在线、发电机快速连续调节的唯一手段！汽轮发电机调节原理发电机空载特性发电机升压试验：额定转速、Ug＝f（If）励磁作用重要体现之一？2：发变组伏安特性发电机短路特性发电机升流试验：额定转速、Ig＝f（If）励磁作用重要体现之二？3：n下降的短路特性ExcitationSystemExcitationControlSystemSyn

3、chronousMachineRegulatorExciterSynchronousMachinePowerSystemBlockdiagrammaccordingIEEE励磁系统励磁控制系统励磁重要概念GeneratorU,IffU,IEEVoltageRegulatorAVR110VDC400VACPotentialTransformersCurrentTransformersOutputofExcitationSystem

4、磁系统励磁装置就是提供发电机磁场电流的装置，包括所有调节与控制元件，还有磁场放电或灭磁装置及保护装置励磁控制系统是包括控制对象的反馈控制系统励磁控制系统对电力系统的安全、稳定、经济运行都有重要的影响现代励磁基础同轴直流发电机（体积大、效率低、容量小）电力电子器件：二极管、晶闸管（可控硅）、IGBT等PN结、单相导通特性、可控硅伏安特性可控硅导通条件：正向电压、正向脉冲可控硅关断条件：反向电压同步电压、触发脉冲、脉宽调制开关励磁开关励磁原理AC变DCDC变AC非相控电路不需要同步小功率小励磁开关励磁原理示意可控硅

5、励磁原理三相全控桥电路α=00:强励状态，AC变DCα=α0:整流状态，AC变DCα=1500:逆变状态，DC变AC全控桥与半控桥全控桥：整流与逆变整流特征相同能够逆变也能续流Uf反相恒定If线性衰减灭磁快半控桥：整流与续流整流特征相同不能逆变只能续流Uf＝0If非线性衰减灭磁慢续流二极管可控硅组件与整流柜？4：可控硅及其组件内部结构三相全控桥电路要点SCR导通顺序：1234561234561234……整流状态交流变直流，能量供给000逆变状态直流变交流，能量反送900

6、(1800-0)Ud<0Ud=1.35U2cosaI2＝0.816Id？5：逆变能量去向三相全控桥实际电路波形因电感引起换弧角带来的过电压尖峰，逆变颠覆实际电路器件介绍：快熔、阻容、分流器、表记、均流、开关、脉冲变等？6：交直流尖峰关系同步发电机励磁的作用从发电厂角度研究励磁调节发电机电压（空载）调节发电机无功功率（负载）多台发电机无功功率自动分配（调差）安全可靠运行从电力系统角度研究励磁提高系统的静态稳定性（小扰动稳定）提高系统的动态稳定性（小扰动失稳）提高系统的暂态稳定性（大扰动稳定）改善系统的电压稳定性二次

7、电压控制安全可靠运行。电力系统稳定简介电力系统稳定分为三个电量的稳定：电压稳定、频率稳定、功角稳定。励磁系统提高电力系统的稳定主要是提高电压的稳定，其次是提高功角稳定。频率稳定由调速器负责。功角稳定又分为三种：静态稳定、暂态稳定和动态稳定。静态稳定是系统受到小扰动后系统的稳定性；暂态稳定是大扰动后系统在随后的1－2个周波的稳定性；动态稳定是小扰动后或者是大扰动1－2周波后的，并且采取技术措施后的稳定性，也就是PSS研究的稳定性。励磁对静态稳定的影响(a)Eq恒定(励磁电流恒定)，内功率特性曲线(Eq=常数)(b)当E

8、q恒定,Eq’及U的变化(c)Eq’恒定(发电机暂态电势恒定)(d)当Eq’恒定，Eq及U的变化(e)Ug恒定(发电机机端电压恒定)（AVR）(f)当Ug恒定，Eq及Eq’的变化(c)和(e)分别维持Eq’和Ug为恒定时，发电机的功角特性曲线维持Eq‘和Ug不变的外功率特性曲线静态稳定功率达到极限，功角大于900？7：Eq和Eq‘励磁调节器？励