【正文】 功率放大單元等組成。s (425) 式中 T 39。 3 )功率放大單元 : 其傳遞函數(shù)為 : Gs K z 1 + Tz s 424 式中 Tz 1/mf 為最大可能滯后時(shí)間常數(shù) m 為整流相數(shù) ,f 為電壓頻率 。 , TE , TR , K E 1, K G 1, K A 10 由圖 32 可以得到下圖 41 勵(lì)磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型框圖 階躍 開環(huán)放大 輸入 限幅 勵(lì)磁機(jī) 測(cè)量比較 發(fā)電機(jī) 示波器 閉環(huán)傳遞函數(shù) 41 勵(lì)磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型框圖 閉環(huán)傳遞函數(shù)模型 根據(jù)圖 41 我們可以得到閉環(huán)傳遞函數(shù)模型框圖 42 1 放大單元 勵(lì)磁機(jī) 測(cè)量單元 1 發(fā)電機(jī) 打開 SMULILNK 仿真環(huán)境 : 42 閉環(huán)傳遞函數(shù)模型框圖 1 在 Simulink 窗口下的 File 菜單中選擇 New 命令創(chuàng)建一個(gè) untitled 空白文件窗口 ,保 存 ,命名為 :。 s1ssa,b,c,d s2tfs1 可得系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為 : 求階躍響應(yīng) 輸入 MATLAB 程序 steps2 得到階躍響應(yīng)圖 43 + s 3 + 2 + + 開環(huán)傳遞函數(shù) 43 階躍響應(yīng) 開環(huán)傳遞函數(shù)模型 開環(huán)傳遞函數(shù)模型框圖如下圖 44 圖 44 開環(huán)傳遞函數(shù)模型框圖 打開 SMULILNK 仿真環(huán)境 : 1 在 Simulink 窗口下的 File 菜單中選擇 New 命令創(chuàng)建一個(gè) untitled空白文件窗口 ,保 存 ,命名為 :。 s1ssa,b,c,d s2tfs1 可得系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 : 根軌跡圖設(shè)計(jì)器 s 3 + 2 + + 根軌跡設(shè)計(jì)器可以方便地調(diào)整并及時(shí)觀看開環(huán)放大倍數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響 ,也可以 進(jìn)行零、極點(diǎn)設(shè)計(jì) ,另外還可以觀看脈沖響應(yīng)、 Bode,、 Nyquist 圖等 ,不足的是對(duì)勵(lì)磁 系 統(tǒng)穩(wěn)定器多環(huán)系統(tǒng)的分析還是不方便。 rltools 打開根軌跡設(shè)計(jì)器如圖 45 圖 45 根軌跡圖 調(diào)節(jié)參數(shù) C 相當(dāng)于改變開環(huán)放大倍數(shù) ,可以看到極點(diǎn)位置在移動(dòng)、同時(shí)可以觀察 階躍響應(yīng)的變化。 圖 46 C1 時(shí)的階躍響應(yīng) 圖 47 時(shí)的階躍響應(yīng) Simulink 求階躍響應(yīng) 圖 48 時(shí)的階躍響應(yīng) 利用 Simulink 建立如下圖 49 模型框圖 49 勵(lì)磁系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖 建立 49 模型后為了更好的進(jìn)行比較 ,調(diào)節(jié)放大單元放大倍數(shù)分別為10,30,60 倍 是點(diǎn)擊開始仿真得到階躍響應(yīng)圖 410,411,412。 增添的裝置和元件稱為校正裝置和校正元件。需要校正的控制系統(tǒng)通常是為了完成某項(xiàng) 任務(wù) ,并根據(jù)其工藝設(shè)計(jì)出的某些裝置超前校正等。 根據(jù)校正裝置的組成 ,可分為被控對(duì)象 ,控制器 ,檢測(cè)環(huán)節(jié)三個(gè)部分。 增設(shè) PID 校正后對(duì)系統(tǒng)的影響 : ① 在低頻段 :改善了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能。比例積分微分 PID 校正兼顧了系統(tǒng) 穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能的改善 ,由于 PID 校正使系統(tǒng) 。 ② 在中頻段 :由于 PID 調(diào)節(jié)器微分部分的作用 ,使系統(tǒng)的相位裕量增加 ,這意味著 超調(diào)量減小 ,振蕩次數(shù)減少 ,從而改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 PID 對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的仿真 利用 Simulink 建立圖 51 的仿真模型 圖 51 PID 校正勵(lì)磁系統(tǒng)方框圖 點(diǎn)擊“開始”按鈕進(jìn)行仿真 ,雙擊示波器模塊 ,得到階躍響應(yīng)圖 ,經(jīng)過不斷調(diào)整 PID 模塊的參數(shù) Ki , Kd , K p 在 K p 1, K i , K d 時(shí)調(diào)節(jié)放大單元倍數(shù)為 10,30,60 得 到如下圖 52,53,54 的階躍響應(yīng)圖。在順饋校正中 , 根據(jù)補(bǔ)償采樣源的不同 ,又可分為給定順饋校正和擾動(dòng)順饋校正。 校正的分類 根據(jù)校正裝置在系統(tǒng)中所處位置的不同 ,一般分為串聯(lián)校正、反饋校 正和順饋校正。只有當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)仍無法 滿足要求時(shí) ,才會(huì)增添一些裝置和元件 ,人為地改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能 ,從而使其滿足 所要求的性能指標(biāo)。 圖 47 是 C 時(shí)的階躍響應(yīng)圖 ,系統(tǒng)是穩(wěn)定的 ,但超調(diào)量等指標(biāo)不符合要求。 dconvconv[1 ],[1 ],[1 25]。 (3)利用 Simulink 建立仿真模型后利用 MATLAB 程序 : [a,b,c,d]linmod239。 (3)利用 Simulink 建立仿真模型后利用 MATLAB 程序 : [a,b,c,d]linmod239。 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) [3] 求得勵(lì)磁控制系統(tǒng)各單元的傳遞函數(shù)后 ,按上圖 31 可以組成勵(lì)磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 框圖 ,則同步發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖如圖 32。 (3)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器各單元的傳遞函數(shù) 1)電壓測(cè)量比較單元 : 有測(cè)量變壓器、整流濾波電路及測(cè)量比較電路組成 ,因此測(cè)量比較電路的傳遞 函數(shù)為 : GR s K R 1 + TR s (418) 式中 TR 為時(shí)間常數(shù) , K R 為放大倍數(shù)。 (413) 式中 TE 為勵(lì)磁機(jī)時(shí)間常數(shù) , S E 為飽和函數(shù) , K E 為由勵(lì)磁回路電阻和氣隙特性斜 率構(gòu)成。勵(lì)磁自動(dòng)控制 系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流來增大短路電流 ,使繼電保護(hù)正確動(dòng)作。這種控制信號(hào)可以提供正的阻 尼作用 ,使整個(gè)勵(lì)磁控制系統(tǒng)提供的阻尼是正的 ,而使動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限的水平達(dá)到和超過 靜態(tài) 穩(wěn)定的水平。在一定的運(yùn)行方式及勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)下 ,電壓調(diào)節(jié)作用在 維持發(fā)電機(jī)電壓恒定的同時(shí) ,將產(chǎn)生負(fù)的阻尼作用。這也是同步發(fā)電機(jī) 的重要性能之一。充分利用勵(lì)磁系統(tǒng)頂值電壓的措 施之一 ,就是提高勵(lì)磁控制系統(tǒng)開環(huán)增益。電壓響應(yīng)比主要由勵(lì)磁系統(tǒng)的型式?jīng)Q定 ,但是 ,勵(lì)磁控制器的控制規(guī)律 和參數(shù)對(duì)電壓響應(yīng)比也有舉足輕重的影響。 (4)提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 暫態(tài)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)受大擾動(dòng)后的穩(wěn)定性?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是增大輸送距離和提高輸送功率。為了保證系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和無功潮流合理分 布 ,要求合理控制電力系統(tǒng)中并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)輸出的無功功率。根據(jù)運(yùn)行的要求 ,勵(lì)磁控制系統(tǒng)應(yīng)承擔(dān)以下的 任務(wù) : (1)保持發(fā)電機(jī)運(yùn)行中機(jī)端或系統(tǒng)中某一點(diǎn)處的電壓恒定 在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行工況下 ,勵(lì)磁系統(tǒng)能維持發(fā)電機(jī)端電壓或變壓器高壓側(cè)電壓 在給定水平。微機(jī)調(diào)節(jié)器電壓 偏差的計(jì)算、移相觸發(fā)、調(diào)差環(huán)節(jié)、自動(dòng)零起升壓、低勵(lì)限制、過勵(lì)限制、系統(tǒng)穩(wěn)定等 控制功能 ,都可以由相應(yīng)的軟件來完成 ,不需增加相應(yīng)功能的硬件電路。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是勵(lì)磁系統(tǒng)控制的智能部件 ,是根據(jù)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和電流的變化對(duì) 機(jī)組勵(lì)磁產(chǎn)生校正作用的裝置 ,用來實(shí)現(xiàn)正常和事故情況下勵(lì)磁的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 3)經(jīng)濟(jì)性好。如 300MW 及以上的汽輪發(fā)電機(jī)的軸系長(zhǎng)度可減少大約3 米 ,因而 ,可提 高軸系的穩(wěn)定性 ,改善軸系振動(dòng) ,從而提高了機(jī)組的安全運(yùn)行水平。該勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行、維護(hù)的要求相對(duì)較低。當(dāng)廠 用電系統(tǒng)電壓與發(fā)電機(jī)端電壓水平密切相關(guān)時(shí) ,看作為自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)?？煽卣餮b置將勵(lì)磁變壓器二次交流電壓轉(zhuǎn)變成 直流電壓 。 (2)電勢(shì)源靜止勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)又稱為自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng) ,有時(shí)也簡(jiǎn)稱為機(jī)端 變勵(lì)磁系統(tǒng)或靜止勵(lì) 磁系統(tǒng)。 2)整流器交流側(cè)兩個(gè)電源并聯(lián)、電流相加 。由靜止勵(lì)磁機(jī)向同步發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁的勵(lì)磁系統(tǒng)稱為靜止勵(lì)磁機(jī) 勵(lì)磁系統(tǒng)。自動(dòng)調(diào)勵(lì)的裝置也是根據(jù)發(fā)電機(jī)的電壓和 電流來改變可控硅的控制角 ,以改變勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)壓。由于以上特點(diǎn) ,使得無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外電 力系統(tǒng)大型發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)中受到相當(dāng)重視。縮短了機(jī)組的長(zhǎng)度 ,減少了基建投資及有 利于主機(jī)的檢修維護(hù) 。自并勵(lì)系統(tǒng)中 ,除 去轉(zhuǎn)子本體極其滑環(huán)這些屬于發(fā)電機(jī)的 部件外 ,沒有因供應(yīng)勵(lì)磁電流而采用的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)或機(jī)械接觸類元件 ,所以又稱為全靜止 式勵(lì)磁系統(tǒng)。半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)分為靜止式和旋轉(zhuǎn)式兩種。近年來 ,隨 著電力生產(chǎn)的發(fā)展 ,同步發(fā)電機(jī)的容量愈來愈大 ,要求勵(lì)磁功率也相應(yīng)增大 ,而大容量 的直流勵(lì)磁機(jī)無論在換向問題或電機(jī)的結(jié)構(gòu)上都受到限制。Rc??可調(diào)電阻 用直流勵(lì)磁機(jī)供電的勵(lì)磁系統(tǒng) ,在過去的十幾年間 ,是同步發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁系統(tǒng)。 F ??同步發(fā)電機(jī) 。直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)又可分 為自勵(lì)式和它勵(lì)式。 勵(lì)磁系統(tǒng)的分類 在我國(guó)電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)主要有兩大類 ,分為 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)和 半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)。除了頻率穩(wěn)定 ,其余的穩(wěn)定性都與發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)相關(guān)。 根據(jù)電力參數(shù)控制 ,電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定。其最基本 的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓或無功功率。另一部分用于在正常運(yùn)