【正文】 state power grid and end on both sides of the synchronous generator terminal voltage waveform。前者主要采用MATLAB軟件中simulink內(nèi)包含的電力系統(tǒng)模塊PSB來構(gòu)建仿真模型，構(gòu)建一單機無窮大系統(tǒng)，在Simulink環(huán)境下，能對所構(gòu)建的系統(tǒng)進行各項參數(shù)計算，并且能夠顯示各項參數(shù)的波形輸出，其中主要包括不同頻差，不同壓差，不同相位差時沖擊電流的波形以及各種狀態(tài)電網(wǎng)端與同步發(fā)電機端兩側(cè)的電壓波形；在實際實驗室內(nèi)操作中，采用準確整步法中燈光旋轉(zhuǎn)法來確定并網(wǎng)合閘的最佳時刻，通過改變并網(wǎng)后的有功功率來測取并網(wǎng)后的三相電流、三相功率、功率因數(shù)等數(shù)值并以此分析其運行狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)運行時無功功率來測取三相電流和勵磁電流，作出其關(guān)系圖即V形曲線。因此對電網(wǎng)供電進行探討有其作用所在。但是若有備用發(fā)電機，也等同于經(jīng)常閑置了一臺發(fā)電機，這是非常不經(jīng)濟的。此時會使得燈光發(fā)暗，電網(wǎng)中其他電動機轉(zhuǎn)速下降，同時還會產(chǎn)生短時間沖擊電流。比如當將水電廠與火電廠一起并入電網(wǎng)運行時，在供電旺季和淡季,兩種電廠可以按照當前需求,使得各種用以發(fā)電能源能得到合理使用。 同步電機結(jié)構(gòu)模型 同步電機的作用原理將同步電機與原動機相連，利用原動機帶動同步電機轉(zhuǎn)子選裝，給其提供機械能。 同步發(fā)電機并網(wǎng)的實驗室操作利用學校電機學實驗室現(xiàn)有設(shè)備條件，采用同步發(fā)電機并網(wǎng)準確整步法中的燈光旋轉(zhuǎn)法或者燈光明暗法判斷最佳并網(wǎng)時機，使用直流測功機和同步電機通過軸聯(lián)再在這之前接入勵磁和電樞電壓模擬同步發(fā)電機發(fā)電，實驗室內(nèi)三相電源模擬大電網(wǎng)側(cè)，在并網(wǎng)成功后分別改變同步發(fā)電機的有功功率和無功功率輸出的大小，測取勵磁電流、功率因數(shù)、三相定子電流等數(shù)值，分析同步發(fā)電機在與三相電源并聯(lián)運行之后的工作狀態(tài)并由此延伸探討。在并網(wǎng)時考慮到要不能使同步發(fā)電機受到損傷同時要避免電網(wǎng)受到重大干擾，避免較大的電流產(chǎn)生。 準確整步法主要分為燈光明暗法和燈光旋轉(zhuǎn)法兩種。 兩種并網(wǎng)方法比較自整步法因為其操作簡單方便，所以能迅速達到使同步發(fā)電機與電網(wǎng)進行并聯(lián)運行的目的，但是會在并網(wǎng)瞬間可能產(chǎn)生較大的沖擊電流；而準確整步法在進行并網(wǎng)時需要對每一個并網(wǎng)的條件都進行檢查，耗時較多。 單機無窮大系統(tǒng) 仿真模型各模塊介紹（1）單機即同步發(fā)電機，選用Synchronous Machines。 Xd=。 Xq’=。 Tqo’’=.同時選用同步發(fā)電機的調(diào)速系統(tǒng)模型Hydraulic Turbine and Governor和同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器Excitation System便于對發(fā)電機的各參數(shù)設(shè)定和檢查。 R1=R2=。參數(shù)：V=230KV。（5） 選用斷路器ThreePhase Breaker來設(shè)定同步發(fā)電機與三相電源并網(wǎng)時機。 同步發(fā)電機并網(wǎng)的仿真模型 仿真模型確定后首先對仿真模型進行潮流計算和初始狀態(tài)設(shè)置，使其工作在穩(wěn)定狀態(tài)，便于進行下一步運行，操作如下：（1） 點擊進入Power GUI模塊，在其中選項點擊SteadyState Voltages and Currents按鈕，從而能看到當前時刻下各項參數(shù)值，同時能選擇查看的還有狀態(tài)變量、電壓電流值等；（2） 點擊Initial State Setting選項可完成模型運行初始狀態(tài)的設(shè)定，可以將狀態(tài)變量參數(shù)全部設(shè)為零或者設(shè)為穩(wěn)定狀態(tài)或手動輸入給定值，從而可以針對不同初始條件來進行仿真分析；（3） 通過Machine Load Flow選項用來挖妙脆角鞥模型中三相同步發(fā)電機節(jié)點的設(shè)置，此處設(shè)節(jié)點為Pamp。，可以看到整個仿真模型系統(tǒng)在運行60秒左右后穩(wěn)定。 （2）兩端相位和電壓一致，頻差5%時。 存在壓差時的仿真結(jié)果，同時也改變了發(fā)電機端三相負載的額定電壓。 本章小結(jié) 基于MATLAB對同步發(fā)電機的并網(wǎng)過程進行了系統(tǒng)性的仿真分析，充分討論了不同頻率，相位，壓差的條件下并網(wǎng)的情況，以此更加深入理解了同步發(fā)電機并網(wǎng)條件以及并網(wǎng)中系統(tǒng)的運行狀態(tài)，為進入實驗室內(nèi)操作打好了理論基礎(chǔ)。 同步發(fā)電機并網(wǎng)試驗線路原理圖 其中直流測功機勵磁電阻Rst選用D44上的180Ω電阻，電樞電阻Rf1選用D44上的1800Ω電阻，同步發(fā)電機勵磁電阻Rf2選用D41設(shè)備上的90Ω與90Ω串聯(lián)然后再加上加上90Ω與90Ω并聯(lián)共225Ω阻值。 無功功率的調(diào)節(jié)測取輸出功率等于零時三相同步發(fā)電機的V形曲線： （1）； （2）使三相同步發(fā)電機的輸出功率P2穩(wěn)定約為零； （3）先調(diào)節(jié)Rf2電阻使三相同步發(fā)電機的勵磁電流上升，（調(diào)整辦法是先調(diào)節(jié)串聯(lián)部分，調(diào)至零位后用導線短接，再調(diào)節(jié)并聯(lián)部分）使同步發(fā)電機定子電流增大到與其額定電流相同，并調(diào)節(jié)Rst保持P2始終約為0。 U=220V n=1500r/min P2=0W 輸出功率約為零時數(shù)據(jù)記錄序號輸出電流I（A）勵磁電流If(A)IAIBICIIf12345678910111213 輸出功率約為零時V形曲線（橫坐標為If，縱坐標為I）（3） 三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行同步發(fā)電機輸出功率為20W時，； U=220V n=1500r/min P2=20W 輸出功率為20W時數(shù)據(jù)記錄序號輸出電流I（A）勵磁電流If(A)IAIBICIIf123456789 輸出功率為20W時V形曲線（橫坐標為If，縱坐標為I）（4） 三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行同步發(fā)電機輸出功率為40W。 同步發(fā)電機的V形曲線 ，對于給定的各種有功功率有著不一樣的V形曲線，輸出有功功率越大，其V形曲線越在圖形上方，其中在V形曲線最低位置處為電樞電流最小時刻，此時同步發(fā)電機的功率因數(shù)cosΦ為1，曲線簇最低點的連線即為cosΦ=1線，其左側(cè)為同步發(fā)電機工作的欠勵狀態(tài)，右側(cè)為同步發(fā)電機工作的過勵狀態(tài)。 同步發(fā)電機欠勵狀態(tài)在將同步發(fā)電機并聯(lián)接入電網(wǎng)后，若其除了有向電網(wǎng)供給有功功率外，還向電網(wǎng)提供電容性無功功率，這個時候同步發(fā)電機的勵磁稱為欠勵狀態(tài)。但是當同步發(fā)電機工作在欠勵狀態(tài)下時，效率實在是太低，一般情況下是不允許發(fā)電機工作在此狀態(tài)的，若線路負載實在太輕，可考慮關(guān)閉發(fā)電機組。在電網(wǎng)中同步發(fā)電機屬于過勵狀態(tài)工作時，能夠吸收電網(wǎng)中的相位超前于電壓的電流，能改善工作的功率因數(shù)，能更穩(wěn)定的發(fā)電?？偨Y(jié)本設(shè)計首先學習了同步發(fā)電機的發(fā)電原理及其與大電網(wǎng)并網(wǎng)的同期條件和并網(wǎng)方法，接著從仿真和實際實驗操作兩方面再現(xiàn)了同步發(fā)電機并網(wǎng)的整個過程。根據(jù)上述工作獲得結(jié)論，同步發(fā)電機在并網(wǎng)時根據(jù)其勵磁狀況分為三種工作狀態(tài)即過勵狀態(tài)、正常狀態(tài)、欠勵狀態(tài)： （1）當同步發(fā)電機并網(wǎng)后勵磁狀況是欠勵時，此時其工作效率很低，電機運行的同時還能吸收一部分相位滯后的電流，能降低電網(wǎng)中上升的電壓，是不經(jīng)濟運行； （2）當同步發(fā)電機并網(wǎng)后勵磁狀況是過勵時，電機除了能向電網(wǎng)輸出有功功率外，還能提供感性無功功率，同時能吸收電網(wǎng)中相位超前于電壓的電流，能起到改善電機工作時的功率因數(shù)，利于發(fā)電； （3）盡管前兩種情況下對并網(wǎng)電機運行有著可取之處，實際中總是盡可能并網(wǎng)的的發(fā)電機能工作在正常的穩(wěn)定狀態(tài)下，電網(wǎng)中無論出現(xiàn)相位超前或滯后的電流都不是最優(yōu)條件下的發(fā)電，具體情況需要從實際和理論兩方面考慮。感謝學院為我提供這么優(yōu)秀的學習環(huán)境和科研氛圍。每次設(shè)計中遇到問題時，李老師不辭辛苦的講解才使得我的項目的順利進行，花費了老師很多寶貴的時間和