水轮电机起励仿真研究-中国励磁专业网

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1、水轮发电机起励仿真研究陈贤明王伟吕宏水刘国华王彤国电H动化研究院南京323倍箱210003Email:ecti@nari-china.com摘要：木文对水伦发电机的起励进行了仿真研究，考虑了起励过程中发电机空载特性饱和、转子上阻尼绕组的影响。因为存在着多种发电机励磁主冋路方式，这里研究了三种起励方式，即恒定直流电压下、它励和自并励晶闸管控制下的起励，得出了影响起励时间快慢的因数，在后两种情况下存在着闭环调节的作用，起励较快，然而这里起励速度也与调节器参数，比如PID的参数冇关，此外转子阻尼绕组对起励速度也冇影响。文章

2、最后根据三峡水电厂700Mw发电机的参数进行了上述三种起励方式的Matlab/Simulink仿真，得出了有用的结果。关键词：水轮发电机，起励，阻尼绕组，仿真ASimulationStudyofVoltageBuild-upforHydraulicGeneratorAbstract:Thepaperdescribesstudyresultsofvoltagebuild-upforhydraulicgeneratorwiththreeconvensionalexcitationmethods.Inconsidering

3、theeffectofdampingwinding,Parkequationsind,qaxisareused.Specially,no-loadcharacteristic(NLC)ofgeneratorisrepresentedbyanalysisexpression,sotheeffectofsaturationofNLConvoltagebuild-upisincluded.DefferentialequationgroupissuccesfullysolvedwithintegratorsinSimulin

4、ksimulation.Finally,asimulationexampleofvoltagebuild-upofa700MwsynchronousgeneratorofThree-Gorgepowerplantisgiven.Keyords：Hydraulicgenerator,Voltagebuild-up,Saturation,Dampingwinding,simulation0.前言水轮发电机起励是件最普通不过的事了，每次开机多有起励升压的问题，一般情况下，希望起励尽可能快一些，起励时电压超调量尽可能小一些，

5、当然励磁的国家标准对超调量己作出规定，大於规定值的励磁系统，必须要重新调整，直至合格。一般情况下，水电厂对起励快慢并没冇严格要求，但是对于起紧急备用的抽水蓄能电站的水轮发电机来讲，为了挽救故障的电网，希望备用机组尽快投入，减少机组起励时间也是很必要的，一般讲起励时发电机空载，其数学模型比较简单，可看作是时间常数为Tdo'的一阶惯性环节。但通常没考虑发电机空载特性的非线性饱和因素，考虑了饱和Tdo^己不再是常数了，再加上实际上转子还存在着阻尼绕组，在起励过程中d轴阻尼绕组也会有感应作用，对起励过程也有影响，严格讲，这时

6、的发电机数学模型至少为2阶，对用直流励磁机恒定电压供电的发电机讲,起励时励磁电压恒定，其起励过程比较直观。对川交流励磁机通过晶闸管的励磁，及静止自并励励磁系统,起励过程还要受到励磁调节器的闭环控制，惜况就更复朵一些，由于这时冇着强励作用存在，可以予期其起励速度会加快，但也存在着电压超调的危险。本文利川Simulink仿真工具來研究影响起励的机理，从而能更深入了解具本质。1.水轮发电机起励方程水轮发电机起励方程可以由同步发电机在d,q轴的park微分方程组出发，电压方程：定子：U厂P%—%P0-叫(1)(2)磁场：Uf

7、"儿+p旳(3)阻尼绕组：0=+p屮“⑷0=+叽(5)磁链方程：：定子：%=+Ladif+LadiXd(6)出=-Lqiq+Laqilq(7)磁场：屮广-M+s+m⑻阻尼绕组：九=一—+乙応+厶“匚(9)%=fj虬(10)显然起励时定子是开路，因此id=iq=0j[-且q轴阻尼绕纽电流因无外加电压有：切二0同吋考虑发电机在同步速旋转，即P0=1,再将磁链方程代入电压方程后得/广s(M+j)(11)Uq=Gif+^adhd(12)uf"if+S(SLfif)(13)0=rd^(i+S(L^dif+厶儿/)(14)0

8、=fqi[q+SLJq(15)具屮微分算子S=d/dt~dc丁AVRw方程(11)至(14)便是水轮发电机起励方程组。图la、lb、和lc分別代表直流励磁机、他励、自并励品闸管(Tr)励磁的主线路，本文研究了它们的起励情况，后两种情况需要励磁调节器进行闭环控制，起励时往往有强励功能，因此速度较快。因为实际上用的调节器各式各样，性能也不一样