同步发电机励磁控制系统的分析报告与校正.doc

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1、同步发电机励磁控制系统的分析与校正设计的4个步骤：建模，分析，校正（传递函数设计，校正电路设计），校核一．励磁控制系统数学模型励磁控制系统＝同步发电机+控制器+励磁系统（交流励磁机）解析法建模1．同步发电机在额定转速下，发电机空载时，忽略铁心饱和的影响，近似记为由气隙特性决定，即（1）式（1）中，，—空载励磁电流对于励磁绕组，由得（2）式（2）中，—励磁绕组在定子绕组开路条件下的时间常数。由式（1）、（2）得发电机机端电压与励磁电压的动态关系因，——空载励磁电压故（发电机参数：取，，）1．主交流励磁机和三相整流桥同步发电机空载时，交流励磁机的负载较轻，可以忽略主励磁机铁心饱和的影响。类似于

2、与的关系，可得主励磁机机端电压与其励磁电压之关系式中三相整流桥可看作比例环节不计负载效应，将主励磁机和整流桥合并，得式中（励磁机参数：，，。发电机空载时）3.三相全控桥和移相触发电路对三相全控桥式中——永磁式副励磁机机端电压，在额定转速下，（取200V）对余弦移相触发电路式中——控制电压，——同步电压有效值，——同步变压器变比（取13）。综上可有即式中4、串联校正单元式中——串联校正环节传递函数。校正前取5．测量单元式中——低通滤波器传递函数。（，，，）在上图中，运放A1的注入电流反馈电流由可得其中，（可取1）忽略负载效应，机端电压测量环节的传递函数为式中6．综合单元式中。7、系统模型框图

3、忽略各单元之间的负载效应，可得全系统的模型框图：为分析方便，可化为标幺增益的形式。以各环节额定空载情况下输入输出变量稳态数值为基准，可求得各环节的标幺增益传递函数。例如，对发电机环节可有由，得类似有设的稳态增益等于1，则，由本题目数据计算，得（当发电机空载运行时，，，）系统标幺增益模型为：图中，为系统标幺开环增益。如近似认为测量环节,即得到单位反馈系统形式的模型框图。分析、校正可采用三种不同形式的系统模型：（1）基本系统模型（2）标幺增益系统模型（3）单位反馈模型二、系统性能指标系统性能指标：（1）稳态性能指标：自然调差率式中，为发电机的空载电压，为发电机带额定无功功率负荷时的端电压。（2

4、）暂态性能指标：时域性能指标：同步发电机空载建立额定电压（单位阶跃响应）的最大超调量，调节时间。对应的频域性能指标：增益裕量，相位裕量。三、校正前系统分析1．开环放大倍数由为满足稳态性能要求，系统开环放大倍数为2．校正前系统分析以采用单位反馈模型为例。取，。校正前系统的开环传递函数为绘制伯德图进行分析,得：幅值裕量相位裕量剪切频率上机仿真计算单位阶跃响应，得最大超调量5%误差调节时间可知校正前系统不满足设计指标要求。四、系统校正1．校正电路采用串联滞后—超前校正环节。一种校正电路为：滞后环节超前环节其传递函数为：式中。，,，2．校正环节传递函数参数（1）超前环节设计：取相位裕量裕度。超前环

5、节应提供的超前相位。则近似取超前环节中心频率（或者按教材：取未校正系统伯德图上增益为处的频率）则故（2）滞后环节设计：取滞后环节转折频率：则秒取，则（3）校正环节合成传递函数3．电路元件参数建议取则取，则取，则，取根据实际元件参数可得校正环节实际参数：，校正环节实际传递函数：五．校核校正后系统的开环传递函数为即绘制伯德图进行分析,得：幅值裕量相位裕量剪切频率上机仿真计算单位阶跃响应，得最大超调量5%误差调节时间可知校正后系统满足设计指标要求。