【正文】 每次設(shè)計(jì)中遇到問題時(shí)，李老師不辭辛苦的講解才使得我的項(xiàng)目的順利進(jìn)行，花費(fèi)了老師很多寶貴的時(shí)間和精力。 根據(jù)上述工作獲得結(jié)論，同步發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)根據(jù)其勵(lì)磁狀況分為三種工作狀態(tài)即過勵(lì)狀態(tài)、正常狀態(tài)、欠勵(lì)狀態(tài)： （ 1）當(dāng)同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后勵(lì)磁狀況是欠勵(lì)時(shí)，此時(shí)其工作效率很低，電機(jī)運(yùn)行的同時(shí)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(jì)運(yùn)行； （ 2）當(dāng)同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后勵(lì)磁狀況是過勵(lì)時(shí)，電機(jī)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(shí)能吸收電網(wǎng)中相位超前于電壓的電流，能起到改善電機(jī)工作時(shí)的功率因數(shù)，利于發(fā)電； （ 3）盡管前兩種情況下對(duì)并網(wǎng)電機(jī)運(yùn)行有著可取之處，實(shí)際中總是盡可能并網(wǎng)的的發(fā)電機(jī)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(shí)際和理論兩方面考慮。 在電網(wǎng)中同步發(fā)電機(jī)屬于過勵(lì)狀態(tài)工作時(shí)，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。 同步發(fā)電機(jī)欠勵(lì)狀態(tài) 在將同步發(fā)電機(jī)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(gè)時(shí)候同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁稱為欠勵(lì)狀態(tài)。 U=220V n=1500r/min P2=0W 表 輸出功率約為零時(shí)數(shù)據(jù)記錄 序號(hào) 輸出電流 I（ A） 勵(lì)磁電流 If(A) IA IB IC I If 1 2 3 4 5 6 7 228 9 10 11 12 13 圖 輸出功率約為零時(shí) V形曲線（橫坐標(biāo)為 If，縱坐標(biāo)為 I） （ 3） 三相同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)輸出功率為 20W時(shí)，三相定子電流如表 所示， V形曲線如圖 所示； U=220V n=1500r/min P2=20W 表 輸出功率為 20W 時(shí)數(shù)據(jù)記錄 序號(hào) 輸出電流 I（ A） 勵(lì)磁電流 If(A) IA IB IC I If 1 2 3 4 5 6 7 238 9 圖 輸出功率為 20W 時(shí) V形曲線 （橫坐標(biāo)為 If，縱坐標(biāo)為 I） （ 4） 三相同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)輸出功率為 40W，三相定子電流如表 所示， V 形曲線如圖 所示。 19 圖 同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)試驗(yàn)線路原理圖 其中直流測(cè)功機(jī)勵(lì)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(jī)勵(lì)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。 存在壓差時(shí)的仿真結(jié)果 將三相同步發(fā)電機(jī)端電壓由 修改為 ，同時(shí)也改變了發(fā)電機(jī)端三相負(fù)載的額定電壓，沖擊電流波形如圖 所示。 觀察在正常條件下運(yùn)行后三相 同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速如圖 所示，可以看到整個(gè)仿真模型系統(tǒng)在運(yùn)行 60 秒左右后穩(wěn)定。 （ 5） 選用斷路器 ThreePhase Breaker 來設(shè)定同步發(fā)電機(jī)與三相電源并網(wǎng)時(shí)機(jī)。 R1=R2=。 Xq’=。 發(fā) 電 機(jī) 無 窮 大 系 統(tǒng)變 壓 器負(fù) 荷負(fù) 荷 圖 單機(jī)無窮大系統(tǒng) 仿真模型各模塊介紹 （ 1） 單機(jī)即同步發(fā)電機(jī)，選用 Synchronous Machines。 8 圖 a為燈光明暗法 b為燈光旋轉(zhuǎn)法 燈光明暗法并網(wǎng)操作如下： （ 1） 首先由改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流大小使同步發(fā)電機(jī)端的電壓與電網(wǎng)端電壓相等； （ 2） 將同步發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)兩端的電壓調(diào)節(jié)一致后，若二者相序一致，燈光顯示明暗交替，若三燈光不表現(xiàn)出明暗交替，則表明同步發(fā)電機(jī)端與電網(wǎng)端相位是不一致的，此時(shí)要改變?nèi)嚯娫吹妮敵鼍€或者同步發(fā)電機(jī)的引入線，直到觀察到明暗現(xiàn)象，接著保持二者相序不變； （ 3） 接著改變同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速使其發(fā)電頻率變化，直到觀察到（ 2）中所述現(xiàn)象非常緩慢時(shí)說明此時(shí)二者頻率非常相近，此時(shí)等到三燈完全 熄滅的時(shí)刻，就能閉合并網(wǎng)開關(guān)。 本章小結(jié) 首先 介紹了本設(shè)計(jì)選題的背景和意義，從中可以看出該設(shè)計(jì)課題的意義所在，接著簡(jiǎn)單說明了同步發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造及其作用原理，為后續(xù)工作提供一定的理論基礎(chǔ)，最后詳細(xì)述說了本設(shè)計(jì)課題的主要工作任務(wù)和目標(biāo)。 同步電機(jī)的基本構(gòu)造及作用原理 同步電機(jī)的基本構(gòu)造 同步電機(jī)結(jié)構(gòu)主要分為轉(zhuǎn)子、定子、氣隙、冷卻系統(tǒng)以及勵(lì)磁系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)子有兩種構(gòu)造型式：凸極式和隱極式，定子則包括鐵芯、繞組和機(jī)座。 這種情況下 即使在 發(fā)電機(jī)側(cè)配備有調(diào)壓裝置以及在原動(dòng)機(jī)配備有調(diào)速裝置 ，也 很難不會(huì)發(fā)生頻率和端電壓突然降低 。而在能源工業(yè)方面，電力行業(yè)的不斷突破瓶頸式發(fā)展表現(xiàn)最為突出。 關(guān)鍵詞 單機(jī)無窮大系統(tǒng) 沖擊電流 準(zhǔn)確整步法 V 形曲線 Title Generation and grid operation of synchronous generator (in laboratory) Abstract In the power supply system, in order to provides the high quality electrical energy under the premise, need multiple synchronous generator grid connected operation, the utility model has the advantages of prominent, through simulation and actual experimental operation two aspects to discuss and analyze the work conditions and the whole process of grid. Simulation of power system by the MATLAB module in the PSB to build the simulation model, the construction of a single machine infinite bus system, under the environment of Simulink, simulation of the power system, and can be convenient for graphical display of various waveforms, including different frequency difference, different pressure, different phase difference of impulse current the waveform and various state power grid and end on both sides of the synchronous generator terminal voltage waveform。 但是若 有備用發(fā)電機(jī)， 也等同于經(jīng)常閑置了一臺(tái)發(fā)電機(jī) ， 這是非常不經(jīng)濟(jì)的 。 比如當(dāng)將 水電廠與火電廠 一起并入電網(wǎng)運(yùn)行 時(shí)，在 供電旺季和淡季 ,兩種電廠可以 按照當(dāng)前需求 ,使得 各種用以發(fā)電能源能 得到合理使用。 如圖。 7 同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)整步方法 自整步法（粗整步法） 主要分為以下四個(gè)步驟： （ 1） 首先在同步發(fā)電機(jī)端和電網(wǎng)端相序一致的情況下將同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組通過適當(dāng)?shù)碾娮瓒探樱? （ 2） 接 著由調(diào)節(jié)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速使同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整到其額定轉(zhuǎn)速即保持同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)端二者頻率一致； （ 3） 在接通勵(lì)磁電流之前將同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)合閘操作； （ 4） 隨即接通勵(lì)磁電流并調(diào)節(jié)其大小，此時(shí)利用發(fā)電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子磁場(chǎng)二者的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速，則二者并網(wǎng)結(jié)束。 本章小結(jié) 本小結(jié)主要介紹了 同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、并網(wǎng)條件以及并網(wǎng)方法 ，并 由并網(wǎng)方法具體比較分析了準(zhǔn)確整步法和自整步法（粗整步法）兩者各自的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際選取了合適的并車方法 。 Xd’=。 （ 2）變壓器模型選擇 ThreePhase Transformer 接法為 YY， 參數(shù)： Pn=210MW。 fn=60HZ。V Generator，同時(shí)還可對(duì)三相同步發(fā)電機(jī)的功率和電壓進(jìn)行設(shè)定，在窗口中可查看三相同步發(fā)電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。 圖 三相同步發(fā)電機(jī) a相電流 可以觀察到盡管三相同步發(fā)電機(jī)最終能穩(wěn)定下來，但是其在 70秒并網(wǎng)時(shí)刻沖擊電流高達(dá) 6，為穩(wěn)態(tài)時(shí)的電流的 24倍，此時(shí)沖擊電流是極高的，在實(shí)際中屬于非常危險(xiǎn)的并網(wǎng)，可能會(huì)燒壞電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備。 184 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng) 原理 以 中所述同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)條件為理論基礎(chǔ)，采用準(zhǔn)確整步法中燈光旋轉(zhuǎn)法為并網(wǎng)方法實(shí)現(xiàn)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。記錄此點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流 If、定子電流 I； （ 4）減少同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流 If使定子電流 I 減少到最小值并記錄此點(diǎn)數(shù)據(jù)； （ 5）繼續(xù)減少同步電機(jī)勵(lì)磁電流，此時(shí)定子電流又將開始