QF-62型同步发电机励磁控制系统基本设计

东北电力大学毕业设计（论文）题目QF-62型同步发电机励磁控制系统基本设计班级2010级哈尔滨站专升本姓名江纪成指导老师2012年6月20日1摘要同步发电机励磁控制在保证电能质量，无功功率的合理分配和提高电力系统运行的可靠性方面起着十分重要的作用，本次设计以QF-6-2发电机为主，对其励磁系统进行设计和性能分析。主要路采用自并励方式，用三相全控整流桥整流，根据励磁控制系统的任务，性能，结合工程实际需要，对主回路和控制回路进行设计和选择，同时，适当选择过电压和过电流的保护方式。性能分析部分主要应用自动控制的有关知识，彩用根轨这，时域响应曲线及相应的计算机软件上机进行调试分析，并对发电机并网后的稳定性和对系统的影响作一浅析。关键词：励磁系统可控硅自并励自动控制I目录目录..........................................................................................................................I前言..........................................................................................................................1第一部分QF-6-Z型同步发电机励磁控制系统基本设计........................................2第一章绪论................................................................................................................21-1概述...................................................................................................................................21-2方案论证及选择.............................................................................................................5第二章励磁系统主回路的设计................................................................................92-1整流变压器ZB的设计..................................................................................................92-2整流回路的原理及分析...............................................................................................122-3半导体励磁系统的保护...............................................................................................152-4整流元件参数确定及元件选择...................................................................................182-5起励设计.....................................................................................................................232-6五磁设计.......................................................................................................................24第三章励磁系统控制回路的设计..........................................................................253-1控制回路的作用、构成...............................................................................................253-2测量比较单元...............................................................................................................263-3综合放大单元...............................................................................................................323-4移相触发单元...............................................................................................................33第二部分励磁系统的性能分析................................................................................40第一章数学模型的建立............................................................................................401-1测量比较单元..................................................................................................................401-2综合放大单元的传递函数..............................................................................................411-3功率主大单元的传递函数..............................................................................................411-4同步发电机传递函数......................................................................................................42第二章动态性以分析..............................................................................................442-1励磁控制系统的稳定性..................................................................................................442-2利用时域仿真校验励磁控制系统的暂态性能指标.......................................................472-3移态误差的计算..............................................................................................................49第三章励磁系统控制对电力系统动态稳定影响及改善的分析..........................493-1同步发电机的动态疗程线性化条件..............................................................................503-2同步发电机动态方程及稳定数据..................................................................................50结论..........................................................................................................................601前言励磁系统是同步发电机的重要组成部分。它的技术性能及运行的可靠性，对供电质量，继电保护可靠动作，加速电动机自启动和电力系统的稳定运行都有重大的影响，随着超高压远距离输电系统的建立，以及大容量发电机标幺电抗的增大，也可按电网的条件采用高超响应和高顶值电压的励磁系统。在某些故障情况下，发电机端电压降低将导致电力系统稳定水平下降。为此，当系统发生故障时，要求发电机迅速增大励磁电流，以维持电网电压水平及稳定性。可见，同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量，无功功率的分配和提高电力系统运行的可靠性方面起着十分重要的作用。励磁系统是提供同步发电机可调励磁装置的组合。它包括励磁电源装置，自动，手动调整励磁装置，自动灭磁装置，励磁绕组过电压保护装置和上述装置的控制，信号，测量仪表等，为了保证更高可靠性，可根据需要装设备用励磁系统。近年来，国内，外励磁系统的研制不断取得进展，各型励磁系统不断涌现。本文以QF-6-2发电机为例，对其主回路设计，励磁方式以及控制系统的稳定和调节性能进行了初步论述。2第一部分QF-6-Z型同步发电机励磁控制系统基本设计第一章绪论1-1概述主要技术参数发电机型号：QF-6-Z额定容量：6MW定子额定电压：6.3KV定子额定电流：688A转速：3000功率因数SOSф0.8效率100%:96.4定子接线:Y空载励磁电流:95A空载励磁电压:31.7V满载励磁电流:248A满载励磁电压:115.3V同步电抗Xd:205.9%瞬变电抗Xd:19.9%定子线圈开路时励磁线圈时间常数:6.36S励磁系统是同步发电机的重要组成部分，直接影响发电机的运行3特性。励磁系统一般由两部分组成，另一部分是励磁功率单元，向同步发电机励磁绕组提供直流励磁电流，第二部分是励磁调节器，根据发电机的运行状态，自动调节功率单元输出的励磁电流，VX满足发电机运行的需要。无论在稳定运行或暂态过程中，同步发电机的运行状态在很大程度上与励磁系统有关。优良的励磁系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，而且可以有效地提高发电机及其相联的电力系统的技术经济指标。为此，在正常运行或事故情况下，却需要调节同步发电机的励磁电流，励磁调节应执行下列任务。1、电压控制及无功分配在发电机正常运行情况下，励磁系统应维持发电机端电压（或升压变压器高压侧电压）在给定水平。当发电机负荷改变而端电压随之变化时，同干励磁调节器的调节作用，励磁系统将自动地增加或减小供出的励磁电流，使发电机端电压回复到给定水平，保证调压的精度，当机组用负荷时，通过励磁系统的调节作用，应限制机流电压使之不致于过分升高，另外，若几台机组并列运行时，通过励磁调节系统应能稳定地分配机组的无功功率。2、提高同步发电机并列运行时的稳定性。保证发电机稳定运行是电力系统可靠供电的首