第03章_同步发电机励磁自动控制系统(1)

第三章同步发电机励磁自动控制系统总述励磁系统的任务励磁系统的类型励磁系统的整流电路并联机组间无功分配励磁装置的原理2第一节概述CZAYXBNS☆回顾：同步发电机的发电原理条件1：建立磁场条件2：磁场旋转3☆同步发电机★励磁自动控制系统★调速自动控制系统空载电动势机端电压无功功率频率有功功率☆同步发电机的两个重要控制系统第一节概述4第一节概述同步发电机的励磁系统励磁功率单元励磁调节器G发电机电力系统励磁自动控制系统构成控制同步发电机的励磁同步发电机的运行特性同步发电机的空载电动势的大小发电机的励磁电流5★(一)电压控制★(二)控制无功功率的分配★(三)提高同步发电机运行的稳定性★(四)改善电力系统运行条件☆励磁自动控制系统的任务一、同步发电机励磁控制系统的任务6一发电机励磁系统的任务•（一）电压控制qGGdEUjIX=+&&&等值电路相量图GGEWUEF.IEF.UGIG..xdEq.UG.IG.IP.UG.IQ.IG.φjIGxd.Eq.δGφjIQxd.7发电机励磁系统的任务•电压控制dQGGqXIUE+=δcosdQGqXIUE+≈8注意：励磁电流与机端电压变化的关系！dQGqxIUE*+=IEF增加Eq增加UG增加情况1：IEF增加Eq增加UG减小情况2：维持UG不变同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平的。9静态工作特性：UG与IQ的关系dQGqxIUE*+=当Eq不变时↑GU↓QI当Eq自动调节时↑GU↓QI↓qE?GU10GIEFUGIGEqIGUGdQGqdQGqdGGqXIUEXIUEXIjUE+≈+=+=δcos&&&IEF1UGUG2UGeIQIEF2IQ2IQ1ϕδEqUGjIGXdIGIQIP负荷中的无功电流是造成Eq和UG幅值差的主要原因。同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持端电压在给定水平的。11★(一)电压控制★(二)控制无功功率的分配★(三)提高同步发电机运行的稳定性★(四)改善电力系统运行条件☆励磁自动控制系统的任务一、同步发电机励磁控制系统的任务12发电机励磁系统的任务•（二）控制无功功率的分配设单机无穷大系统：GIG.UG=常数.13当励磁电流改变时发电机励磁系统的任务•控制无功功率的分配由于发电机发出的有功功率只受调速器控制，与励磁电流的大小无关。14发电机发出的无功功率为：QG=UGIGsinϕ=UGk1tgϕ或QG=[EqUGcosδ−UG2]/xd=k2tgδ-UG2/xd结论：虽然IEF改变使Eq、δ及ϕ发生了变化，但仍可使PG维持恒定，而QG随之调节，即在调节励磁时，一方面可以维持PG恒定，另一方面又可改变发电机承担的无功功率。因此，在多机系统中，可以通过调节励磁电流来实现并联运行发电机组间无功功率的合理分配。★(一)电压控制★(二)控制无功功率的分配★(三)提高同步发电机运行的稳定性★(四)改善电力系统运行条件☆励磁自动控制系统的任务一、同步发电机励磁控制系统的任务15¾静态稳定¾暂态稳定电力系统的稳定电力系统静态稳定是指电力系统在正常运行状态下，经受微小扰动后恢复到原来运行状态的能力。电力系统暂态稳定是指电力系统在某一正常运行方式下突然遭受大扰动后，能否过渡到一个新的稳定运行状态、或者恢复到原来运行状态的能力。电力系统受到小的或大的干扰后，计及自动调节和控制装置作用的长过程的运行稳定问题称为动态稳定。16励磁自动控制系统静态特性(AVR)：励磁电流、机端电压、无功功率三者之间的关系动态特性(PSS)：(1)励磁控制系统的稳定性(2)同步发电机的稳定性★AVR:自动电压控制★PSS:电力系统稳定器17发电机励磁系统的任务•提高并联运行的稳定性1励磁对静态稳定的影响发电机的输出功率为δsinΣ=XUEPqG18发电机励磁系统的任务•提高并联运行的稳定性abc同步发电机的功角特性最大可能传输的功率极限为Σ=XUEPqm19发电机励磁系统的任务•提高并联运行的稳定性励磁，则有外功率特性值与励磁有关，若调节，而qqmEEP∝它使发电机能在大于90度范围的人工稳定区运行，即可提高发电机输送功率极限或提高系统的稳定储备。ο发电机励磁系统的任务•提高并联运行的稳定性2励磁对暂态稳定的影响发电机的暂态稳定等面积法则21PGmax*0.750.700.650.500.3500.20.40.60.8Te(s)K=4K=1K=2PGmax*0.750.700.650.500.3501234KTe=0.1STe=0.8S要使励磁系统在短暂过程中完成符合要求的控制必须要求励磁系统具备快速响应的条件。为此，一方面缩小励磁系统的时间常数，另一方面尽可能提高强行励磁的倍数。22