电力系统自动装置原理-第4章同步发电机励磁自动控制系统的动态特性课件

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1、第4章同步发电机励磁自动控制系统的动态特性小节导航1234小结第1节概述一、同步发电机励磁自动控制系统动态特性应满足的基本要求二、同步发电机励磁自动控制系统的动态特性指标转第2节小节导航1234小结动态特性应满足的基本要求①控制系统应能稳定运行（自身空载和带载情况下稳定运行、对电力系统的稳定运行具有积极作用或负面影响较弱不致影响电力系统的稳定运行）；②动态特性要良好。返回动态特性指标①励磁电压响应比：励磁电压在最初0.5秒内上升的平均速率。②由励磁电压响应曲线定义的指标：发电机空载、额定转速条件下，突然加入励磁使发电机端电压从

2、零升至额定值时的时间响应曲线的上升时间（tr）、超调量（p）和调整时间（ts）可以作为动态特性指标。上升时间（tr）：由稳态值的10%上升到90%（或5%至95%或0%至100%）的时间。通常，对欠阻尼二阶系统，取0%至100%；对过阻尼二阶系统，取10%至90%。超调量（p）：uG的最大瞬时值与稳态值之差对稳态值比的百分数。调整时间（ts）：uG与其稳态值之差达到且不再超过某一允许值（常取稳态值的5%或2%）时的时间。返回第2节励磁控制系统的传递函数一、励磁机的传递函数⒈直流励磁机的传递函数（①它励②自励）⒉交流励磁机的传递

3、函数二、励磁调节器各单元的传递函数⒈电压测量比较单元的传递函数⒉综合放大单元的传递函数⒊可控整流电路的传递函数三、同步发电机的传递函数四、励磁控制系统的传递函数转第3节小节导航1234小结它励直流励磁机的传递函数GE(s)=UE(s)/UEE(s)返回GDEiEEuEEEREuExad/rfSE+UEEEdeUETEs+KE1参见推导过程传递函数推导过程A.直流励磁机励磁绕组的基本微分方程uEE=dE/dt+REiEE=NdE/dt+REiEE(1)N为直流励磁机励磁绕组的匝数B.iEE与uE的关系返回uE

4、iEEoiBiAuAuBABC1G实际的uEiEE曲线如图示，在大励磁电流下存在饱和非线性。若采用线性的方法经适当修正来逼近饱和非线性，则可使处理得到简化。具体方法如下：设对非线性曲线上的C点，其励磁电流为iA，实际电压为uB；该点的线性直接逼近电压值为uA。另设实际电压为uB时线性逼近直线上的点为B，其励磁电流为iB。于是下页推导过程（续1）uA=iA/G=(iB/G)(iA/iB)=uB(iA/iB)=uB(1+iA/iB1)=uB(1+SE)其中，1/G为直线的斜率，SE=iA/iB1定义为饱和函数。利用上述关系可得i

5、EE与实际电压uE（其线性逼近值为uE）的关系如下：iEE=GuE=GuE(1+SE)(2)C.E与uE的关系E包括气隙磁通a和漏磁通l，E与a满足关系：E=a（为分散系数1.1~1.2）。另外，在恒定转速下，uE与a成正比例关系，即uL=ka，从而：E=(/k)uE(3)下页上页返回推导过程（续2）D.传递函数的求取将（2）和（3）代入（1）得：uEE=N(/k)duE/dt+REG(1+SE)uE(4)对式（4）进行拉氏变换可得：GE(s)=UE(s)/UEE(s)=1/[TEs+KE+SE

6、](5)其中，TE=N(/k)，KE=REG，SE=KESE。传递函数框图中还考虑了UE与发电机励磁电势Ede的关系。若将其规格化为1，则框图中可以去掉xad/rf部分。参见传递函数框图上页自励直流励磁机的传递函数*GE(s)=UE(s)/IAVR(s)返回参见推导过程xad/rfSE+IAVREdeUERCURTEs+KE1GuEiEEiAVRiRCERE传递函数推导过程uE=dE/dt+REiEE+RCiRC=NdE/dt+REiEE+RC(iEEiAVR)=NdE/dt+(RE+RC)iEERCiAVR

7、与它励类似，将关系E=(/k)uE和iEE=GuE(1+SE)代入上式得：RCiAVR=N(/k)duE/dt+G(RE+RC)(1+SE)uEuE=TEduE/dt+KEuE+SEuEGE(s)=UE(s)/IAVR(s)=RC/[TEs+KE+SE]其中，TE=N(/k)，KE=(RE+RC)G1，SE=(KE+1)SE。该传递函数框图与它励具有类似的形式。返回参见传递函数框图交流励磁机的传递函数①沿用直流励磁机的传递函数交流励磁机的端电压与励磁绕组电流间的关系在忽略次要因素时认为与直流励磁机相似。②AC—

8、I型（1981年，IEEE建议）参见P99图4-8（自学）。该模型的饱和系数、电枢反应系数和换弧压降系数分别考虑，因此它更精确些，但本书后面再无应用篇幅。返回电压测量比较单元的传递函数该单元的整流滤波电路略有延时，其余电路的延时可忽略。因此，该电路