励磁系统及其模型ppt课件.ppt

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1、发电机励磁系统及其模型云南电力研究院司大军2010.10主要内容励磁系统励磁系统分类励磁系统模型励磁系统建模试验励磁系统数据填写数据校核励磁系统定义供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统励磁调节器包含AVR与PSS两个部分，即“AVR+PSS”结构。AVR——AutomaticVoltageRegulatorPSS——PowerSystemStabilizer励磁系统分类他励交流励磁机系统三机他励励磁系统无刷励磁系统自励励磁系统（自并励为主流）他励交流励磁机系统三机他励励磁系统交流他励系统总体说来具有励磁电压稳定，不受电网影响的优点，但是相比自

2、励系统响应仍然较慢，而且维护复杂。他励系统评价自并励励磁系统自并励系统，结构简单，响应快速。初期被认为在电力系统短路故障时尤其是三相短路时无法支撑起电网电压。但是随着封闭母线的大规模运用和控制理论的成熟，已经成为主流励磁机型。自并励系统评价自并励系统模型励磁调节AVR可控硅整流稳定回路已无用可控整流换相压降三机励磁系统模型励磁调节AVR可控硅整流中间放大主励磁机三相不可控整流AVR（串联PID）比例第一超前滞后环节第二超前滞后环节一般不用AVR（并联PID）比例积分环节Ta很小，可忽略微分环节Tb很小，不能忽略并联PID与串联PID比较并联型PID参数为Kp=

3、40，KI=20，Kd＝0。在0.1~10Hz频带内以串联PID参数对其幅频特性进行拟合，得到串联PID参数，各参数为：Kavr=501.75，Ta1=1.9915，Ta2=24.9811。并联PID与串联PID比较移相整流环节数学模型Uf＝1.35Us*cosαUs，励磁变低压侧电压α，可控硅控制角AVR内部一般会PID输出进行反余弦计算Uf＝1.35Us*cosα＝1.35Us*cos(arccos(K*Uc))Uf∝Uc交流励磁机数学模型TE---励磁机空载时励磁绕组时间常数KE---自励系数，等于1。Se---励磁机饱和系数KD---励磁机负载电流去磁

4、效应系数。PSS简介电力系统功角稳定可以分为暂态稳定与动态稳定两个方面暂态稳定是反映与发电机功角成正比的量，表示电网中各发电机保持同步运行的能力；动态稳定是反映与发电机转速成正比的量，表示扰动后发电机功角衰减或发散的趋势。由于发电机转速变化量△ω是功度变化量△δ的导数，在复平面上△ω与△δ是垂直的同步力矩与阻尼力矩是两个不相关的量。与△δ成正比的同步力矩以及与△ω成正比的阻尼力矩同时为正发电机才能稳定运行。△ω发电机输出电磁功率1A型PSS2A型PSSPSS评述PSS1A模型结构简单，易于实现。在发电机负荷正常波动时，PSS将有输出，会引起发电机端电压及发电机

5、无功的波动，即PSS反调现象。PSS2A模型较为复杂，实质上以发电机转速（发电机角频率）作为输入，在发电机正常负荷波动时转速不会变化，PSS不会输出，不存在PSS1A模型的反调问题，特别适合于负荷变化较快的水电机组。励磁系统建模关键参数：PID/PSS参数、开环放大倍数（KA）、最大最小输出电压、发电机空载励磁特性其它参数：发电机饱和特性、转子时间常数（Td0）校核项目：调差极性、调差系数、静差率总体校核励磁系统建模-PID/PSS环节目的：检测PID/PSS各环节的准确性方法：频域法与时域法频域法：用频谱仪扫频检测时域法：加阶跃信号，通过输出检测频域法TA1

6、＝0.15，TA2＝0.04时域法TA1＝0.6，TA2＝0.3发电机空载特性试验目的：发电机饱和特性发电机励磁电压基值发电机转子时间常数测量可控硅α角阶跃封可控硅触发脉冲跳励磁变高压开关总之，使励磁电压产生阶跃，机端电压为指数规律变化，变化63.2%对应的时间为Td0。发电机转子时间常数测量静态放大倍数测量-逐点励磁调节器PID的积分、微分环节退出。调整发电机电压从XX%额定电压上升到XX%左右，记录发电机电压、转子电压和电流、调节器输出电压和电流。静态放大倍数测量-逐点Uavr-out=UFD+IFD*KcIFD为励磁电流标么值，UFD为励磁电压标么值，K

7、c为励磁变的换相压降系数。静态放大倍数测量-阶跃Ka=(Ufds*-Ufd0*)/ΔU*/KpUfdsUfd0励磁调节器PID的积分、微分环节退出。发电机转子标么值电流基值：以产生1PU定子电压对应的转子电流（气隙线，不考虑发电机饱和）电阻基值：额定励磁电压/额定励磁电流（转子热态电阻）电压基值：电流基值*电阻基值大干扰阶跃试验测试调节器最大、最小输出电压，校核励磁调节器的最大、最小控制角αmin与αmax。Uf＝1.35Us*cosααmin,10~30度αmax,120~150度调差系数与静差率调差系数功率因数为零的情况下，发电机无功电流从零变化到额定时，

8、用发电机额定电压的百分数表示的发电机端