【正文】 電能的普通使用，很大程度上是由于它易于控制，電氣控制器是一個或一組裝置，它可按某一預(yù)定的方式來空話子傳送給電器的電力，一臺控制器可包括及基本作用是發(fā)信號和傳送信息的電路在內(nèi)，發(fā)信息和傳送信息可以是控制措施的一部分。操縱許多電氣設(shè)備和機械的電流自動控制，使用十分廣泛。4．記錄繪制限制特性：斷開5TA、6TA與過勵限制電路輸入端6的連接導(dǎo)線，將三相調(diào)壓器輸出端a、b、c直接接到過勵限制輸入端6，作為輸入電壓Usr，合上三相交流電源開關(guān)，按表42調(diào)整三相調(diào)壓器改變輸入過勵限制電路的交流輸入電壓Usr，逐點測試記錄過勵限制輸入電壓Usr與輸出電壓Usc的對應(yīng)值，測試數(shù)據(jù)正確記入表43中（注意：三相調(diào)壓器輸入過勵限制電路的電壓不應(yīng)大于17V，三相電壓應(yīng)對稱均勻）。而3Re阻值較大，減慢了1Ce的放電速度，以此平滑過勵限制信號，減小信號中的交流成分。此信號大于并聯(lián)的控制信號Uk時，Uk不產(chǎn)生移相，而完全由過勵限制信號控制移相。波段開關(guān)1Ke將連接點逐個引出，分十檔自由選擇所需的穩(wěn)定電壓。測量電流互感器5TA、6TA分別串在可控橋交流側(cè)任意二相的輸入端上，副邊分別并接3RT、4RT。 第4章 過勵限制特性實驗過勵限制是把可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)中可控橋最大輸出電流，限制在一定限度內(nèi)的安全保護(hù)措施。12．控制電壓UK波動，IL及QX（或cosφ）大幅度擺動。在查明原因，排除故障后，更換熔絲（但不得加大截面）或復(fù)歸熱繼電器；②電源開關(guān)或接觸器觸頭接觸不良；③風(fēng)機控制回路故障；④風(fēng)機內(nèi)部故障，如某相定子繞組斷線，其余兩相長期運行過熱燒毀，或者短路等。先適當(dāng)減輕負(fù)載，再用示波器逐臂檢查是否有觸發(fā)脈沖輸入可控硅，若脈沖不正常，則應(yīng)檢查觸發(fā)組件；查出故障組件后，立刻換上備用組件；若無備用，則將負(fù)載降至額定值的（60～70）%左右，再繼續(xù)運行，然后斷開故障組件檢修。8．勵磁主電路整流元件過熱。5．勵磁主電路過流，但過流保護(hù)拒動。處理：①立刻從自動切換至手控運行；②斷開檢測放大組件，檢查并排除故障。4．發(fā)電機空載電壓整定值變高。原因是限壓電路故障或整定值不合要求，應(yīng)檢修限壓電路或重新整定。6．自動不能建壓，切至手控能建壓。原因甚多，應(yīng)分別處理。因?qū)嶋H負(fù)載為大感性的勵磁繞組，有自動延緩UK突變作用，如電容容量不足，可結(jié)合實際負(fù)載調(diào)整更換；③控制電壓表內(nèi)阻太低，切換中相當(dāng)于負(fù)載電阻突變，應(yīng)更換高阻表；④有的調(diào)節(jié)器不宜或不允許運行中改變控制方式。處理：①檢查可控橋電源與觸發(fā)插件的相序是否一致；②檢查勵磁電源變壓器及同步變壓器的接線組別及輸入、輸出相序是否符合要求；③若同步變壓器通過電壓互感器接入，則應(yīng)檢查互感器的接線組別及相序。原因：①可控橋交流側(cè)開路，可能是交流側(cè)電源開關(guān)未合上；②熔斷器熔斷；③可控橋輸入或輸出短路。如果半導(dǎo)體元器件必須更換時，則應(yīng)嚴(yán)格篩選，并經(jīng)過熱老化及電老化處理后投入使用。以上各項，在實際工作中，有的應(yīng)時刻注意監(jiān)視，有的應(yīng)定期巡回檢查。由于采用了外接起勵電源，發(fā)電機有無剩磁，對起勵關(guān)系不大。注意：斷開QFG前，f不能過低，否則調(diào)節(jié)器將在低頻下強勵，可能產(chǎn)生過流或過壓；對于自激起勵的發(fā)電機，在跳開QFG前，不能過分降低UF，否則剩磁過低或消失，將給下次起勵帶來困難。8．正常運行中，不允許隨意斷開處于運行狀態(tài)的組件，以免引起可控橋失控；亦不允許隨意更改各自動裝置的整定值。為宜。若無低勵限制電路，則應(yīng)注意防止發(fā)電機進(jìn)相運行。3．自動控制失控時的切換操作。④迅速將控制方式切換開關(guān)切換至待用控制方式。3．向勵磁電流增加方向緩慢旋動勵磁整定電位器，使UF上升至額定值UFe；觀察控制電壓表、勵磁電壓表、勵磁電流表及發(fā)電機電壓表、勵磁電流表，各參數(shù)應(yīng)平滑均勻上升，無跳躍突變現(xiàn)象。4)試運行在正式實驗開始之前，先熟悉儀表，然后按有關(guān)規(guī)定起動繼電保護(hù)電路，觀察所有儀表是否正常。實驗前應(yīng)寫好預(yù)習(xí)報告，經(jīng)教師檢查認(rèn)為確實做好了實驗前的準(zhǔn)備，方可開始實驗。當(dāng)負(fù)載電流過大（即負(fù)載電阻過小），超過3A時，也會自動切斷電路，并告警指示，此時若要恢復(fù)輸出，只要調(diào)小負(fù)載電流（即調(diào)大負(fù)載電阻）即可。接通“可調(diào)直流電壓輸出”開關(guān)，可獲得40～220V（額定電流為3A）可調(diào)節(jié)的直流電壓輸出。當(dāng)屏上的“電壓指示切換”開關(guān)撥向“三相電網(wǎng)輸入電壓”時，三只電壓表指示三相電網(wǎng)進(jìn)線的線電壓值；當(dāng)“指示切換”開關(guān)撥向“三相調(diào)壓輸出電壓”時，表計指示三相調(diào)壓輸出之值。現(xiàn)在有的調(diào)節(jié)器采用延時2 s觀察電流是否回到110%額定值以內(nèi),因其判斷時間長,勢必降低過勵反時限過熱量設(shè)定值,這樣,發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電流能力被削弱,對電力系統(tǒng)穩(wěn)定不利。實現(xiàn)運行通道和非運行通道同時進(jìn)行檢測,以提高檢測的可靠性。再次過熱的能力等于設(shè)定的最大過熱量C減去剩余的過熱量。2)按照勵磁機的最大磁場電流、勵磁機連續(xù)運行最大磁場電流和發(fā)電機頂值電流持續(xù)時間計算勵磁機磁場繞組過電流引起的最大過熱量Ce： （22）式中:Iefmax為勵磁機的最大磁場電流。如If=2,%%的誤差,%%的時間誤差,%。%,%,有良好的調(diào)節(jié)參數(shù),使得限制過程快速而穩(wěn)定,過勵限制特性能夠通過試驗證實。水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子僅有承受的持續(xù)時間的描述,缺少過電流特性的函數(shù)描述。其中有很多公司如瑞士ABB、加拿大CGE、奧地利ELIN、英國GEC的產(chǎn)品在我國的大中型發(fā)電廠得到應(yīng)用。清華大學(xué)分別與哈爾濱電機廠和北京重型電機廠合作，研制了全數(shù)字式勵磁控制器。隨著現(xiàn)代控制理論和實踐的發(fā)展，研究方法和工具得到了不斷的改進(jìn)。勵磁控制理論的發(fā)展與自動控制理論本身的發(fā)展是息息相關(guān)的，控制理論總的發(fā)展趨勢是由單變量到多變量，由線性到非線性，再到智能化控制。由于控制手段增多，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的側(cè)重點和能力各異，因此有必要從整體出發(fā)?，F(xiàn)代大型同步發(fā)電機勵磁控制的主要目標(biāo)包括：高精度的電壓調(diào)節(jié)功能。近年來，模糊控制技術(shù)得到了越來越多的重視，模糊控制不依賴對象的數(shù)學(xué)模型，魯棒性好，簡單實用，可以離線形成控制表存儲在控制器中，可以很好地滿足勵磁控制系統(tǒng)快速反應(yīng)的要求，因而在發(fā)電機勵磁控制器的設(shè)計上受到關(guān)注，并取得了一定的實際效果。但目前這些方法還存在一些問題，如滑動模態(tài)的到達(dá)條件比較嚴(yán)格，開關(guān)邏輯函數(shù)的設(shè)計比較困難等。直接反饋線性化方法是另一種使非線性系統(tǒng)實現(xiàn)線性化的方法，與微分幾何法相比，這種方法數(shù)學(xué)過程非常簡單，不需要進(jìn)行復(fù)雜的坐標(biāo)變換和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，直接便可得到線性化的結(jié)果。文獻(xiàn)將李雅普諾夫第二穩(wěn)定性理論應(yīng)用到電力系統(tǒng)控制中，通過構(gòu)造反映機組運行規(guī)律的李雅普諾夫函數(shù)并以其為最小目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計。由于電力系統(tǒng)是一個強非線性和結(jié)構(gòu)多變的系統(tǒng)，大多數(shù)實際工程控制系統(tǒng)也都是非線性系統(tǒng)，非線性系統(tǒng)的問題最后要用非線性的控制理論來解決。第二，系統(tǒng)在偏離設(shè)計的最優(yōu)運行狀態(tài)下的動態(tài)響應(yīng)與設(shè)計的最優(yōu)運行狀態(tài)下的動態(tài)響應(yīng)之間相差甚微。適用于多控制量的系統(tǒng)。具有代表性的方法就是增加了PSS環(huán)節(jié)的PID勵磁控制和LOEC線性最優(yōu)勵磁控制。研究主要集中在兩個方面:一是勵磁方式的改進(jìn)，二是勵磁控制方式的改進(jìn)。主要有：：啟動發(fā)電機時，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子的剩磁無法建立電壓時，要利用起勵電路供給發(fā)電機初始勵磁電流?；竟ぷ麟娐肥强煽貏畲叛b置向發(fā)電機提供勵磁電流并完成自動調(diào)節(jié)任務(wù)必不可少的單元電路，它包括如下工作電路：電源變換與無功調(diào)差：將發(fā)電機輸出電壓變換成自動檢測所需的電壓信號，并復(fù)合無功電流的變化量，輸出一個既可反映電壓差變化又能反映無功電流變化量的信號源。此外，采用現(xiàn)代控制理論的勵磁控制器，如線性最優(yōu)勵磁控制器、自適應(yīng)勵磁控制器和非線性勵磁控制器等勵磁系統(tǒng)，也能有效的抑制各種頻率的低頻震蕩。動態(tài)穩(wěn)定是研究電力系統(tǒng)受到擾動后，恢復(fù)原始平衡點（瞬時擾動）或過度到新的平衡點（大擾動后）的過程穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)受到小的擾動后，發(fā)電機能繼續(xù)保持與系統(tǒng)同步運行特性稱為電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。發(fā)電機送出的有功功率P可用以下兩式表示 （12） （13）式中：為Eq與Us間的電角度差；為Ut與Us間的電角度差；Xd為發(fā)電機同步電抗；Xt為變壓器電抗；XL為線路電抗；Eq為發(fā)電機空載電動勢（勵磁電動勢）；Ut為發(fā)電機機端電壓；Us為無窮大母線電壓。維持發(fā)電機機端（或制定控制點）電壓在給定水平上是勵磁控制系統(tǒng)最基本和最重要的作用。同步發(fā)電機半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)中的直流勵磁電流是通過把交流勵磁電源經(jīng)半導(dǎo)體整流后得到的。可見，同步發(fā)電機勵磁的自動控制在保證電能質(zhì)量、無功功率的合理分配和提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及可靠性的方面都起著重要的作用。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第1章 緒論 發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)簡介同步發(fā)電機的勵磁裝置是同步發(fā)電機的重要組成部分，它是供給同步發(fā)電機的勵磁電源的一套系統(tǒng)。發(fā)電機在正常工作情況下，負(fù)載總在不斷地變化著。本文著重在可控勵磁系統(tǒng)中的過勵限制方面作了重點分析，并設(shè)計了相關(guān)的一個過勵限制特性試驗，對過勵限制系統(tǒng)加深了了解。 電力系統(tǒng)正常運行時，發(fā)電機勵磁電流的變化主要影響電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運行機組間無功功率的分配。整個勵磁自動控制系統(tǒng)是由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機構(gòu)成的一個反饋控制系統(tǒng)。在發(fā)電機正常運行條件下，勵磁系統(tǒng)應(yīng)維持發(fā)電機機端（或指定控制點）電壓在給定水平。但由于自動勵磁的調(diào)節(jié)裝置的出現(xiàn)，使這一問題得到了圓滿的解決。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)遭受到大干擾（如短路，斷線等）時，能否維持同步運行的能力。只有勵磁電壓上升快速并且頂值電壓高的勵磁系統(tǒng)對于改善暫態(tài)穩(wěn)定才有較顯著的作用，快速強勵可減少加速面積，增加減速面積，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。研究表明，按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式快速勵磁系統(tǒng)，會造成電力系統(tǒng)機電震蕩阻尼變?nèi)酢．?dāng)母線電壓發(fā)生波動時，發(fā)電機無功電流的增量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比。勵磁功率輸出電路：一般由勵磁電源和可控變流器件組成，可控變流器件由移相觸發(fā)脈沖進(jìn)行控制。：在自并勵型可控硅靜止勵磁系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)電機端電壓過度降低時，會導(dǎo)致勵磁變壓器副邊電壓過低，使勵磁系統(tǒng)無法工作。要使閉環(huán)系統(tǒng)成為穩(wěn)定系統(tǒng)，必須將增益K的值限制在一定范圍，而要提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度就得使增益K大于某一值，有時這二者是無法滿足的。該控制方式由于考慮了電力系統(tǒng)多個控制目標(biāo)的綜合，并采用最優(yōu)化設(shè)計，因而具有更好的動態(tài)性能，在魯棒性和適應(yīng)性上也有很大的改善。其局限性之一是線性化的結(jié)果與實際的非線性方程有一定的偏離；其二是當(dāng)電力系統(tǒng)的接線方式發(fā)生變化，其描述系統(tǒng)的狀態(tài)方程將和實際的系統(tǒng)出現(xiàn)偏差而導(dǎo)致控制性能出現(xiàn)微小的下降。其次所設(shè)計的控制器和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)，對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化的適應(yīng)能力也無法得到保證。將李雅普諾夫函數(shù)法運用到單機無窮大系統(tǒng)勵磁控制器的設(shè)計，并取得了較為滿意的結(jié)果。b)基于微分幾何數(shù)學(xué)方法基于微分幾何方法屬于反饋線性化方法的一種，它通過合理的坐標(biāo)變換找到非線性反饋規(guī)律，引入虛擬控制量將非線性系統(tǒng)映射為一個線性系統(tǒng)，使非線性系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)精確線性化，線性控制理論所有的方法都可以直接加以利用，從而把非線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計問題。上述應(yīng)用于電力系統(tǒng)的微分幾何方法，直接線性化和逆系統(tǒng)方法實質(zhì)上都是一種反饋線性化的方法。但該設(shè)計方法有其不足之處，如控制理論本身有待進(jìn)一步完善，而且在應(yīng)用于發(fā)電機勵磁控制設(shè)計時，在模型和實現(xiàn)上還有許多實際問題需要進(jìn)一步研究。需要不同學(xué)派同仁各抒己見、集思廣益，方能奏效?，F(xiàn)有的絕大多數(shù)非線性勵磁控制所針對的只是常規(guī)非線性(或稱為光滑可逆非線性)問題，而對工程實際中廣泛存在的強非線性“視而不見”，或者只是做事后的定性校驗；針對單機無窮大電力系統(tǒng)提出了一種考慮輸入限幅和機組端電壓約束的分段LQ勵磁控制策略,而對于一般情況的多機電力系統(tǒng)尚需要進(jìn)行更深入的研究。20世紀(jì)50年代以來，磁放大器出現(xiàn)后，常被用用直流勵磁機系統(tǒng)。這兩種調(diào)節(jié)方式都是基于線性傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型上的單變量設(shè)計方法。迄今為止，線性最優(yōu)勵磁控制器已進(jìn)入實用階段，成為兼有AVR和PSS功能，可供大型發(fā)電機組優(yōu)選的勵磁控制方案之一。國外微機勵磁控制器進(jìn)入實用也是在20世紀(jì)80年代，1989年7月日本東芝公司在日本投入了雙微機系統(tǒng)的數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器；加拿大通用電氣公司（CGE）于1990年也開發(fā)出微機勵磁調(diào)節(jié)器；瑞士ABB公司開發(fā)了UNITROLD型微機勵磁調(diào)節(jié)器。因勵磁機飽和難以與發(fā)電機磁場過電流特性匹配時宜采用非函數(shù)形式的多點表述反時限特性。啟動值不影響反時限特性,并當(dāng)磁場電流大于啟動值后進(jìn)入反時限計算。過勵反時限與發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)之間的級差需要考慮以下原則：；、電流回到長期值以下的過程中過熱的積累不導(dǎo)致保護(hù)動作；,即過勵反時限限制設(shè)置較大的過熱量有利于電力系統(tǒng)穩(wěn)定。從勵磁機負(fù)載特性曲線上,由頂值電流倍數(shù)決定的發(fā)電機磁場電壓,獲得頂值電流瞬時限制值。5)按照級差2 s選取過勵限制最大過熱量。在此期間有可能完成電壓互感器斷線、調(diào)節(jié)器死機、電源故障、同步故障等的判斷和通道切換。對于高頂值勵磁系統(tǒng),也可以采取獨立的第2套過勵限制功能,設(shè)置相同的特性和參數(shù)。2)檢查無誤后開啟“電源總開關(guān)”，“停止”按鈕指示燈亮，表示實驗裝置的進(jìn)線已接通電源，但還不能輸出電壓。3)實驗中如果需要改接線路，必須將開關(guān)撥到“關(guān)”位置，保證操作安全。3)可調(diào)直流穩(wěn)壓輸出設(shè)有過壓和過流保護(hù)告警指示電路。在整個實驗過程中，學(xué)生必須集中精力，及時認(rèn)真做好實驗。3)按圖正確接線根據(jù)實驗線路圖及所選組件、儀表，按圖接線，接線力求簡單明了。經(jīng)指導(dǎo)老師認(rèn)可后，才允許拆線，并把實驗所用的組件、導(dǎo)線及儀器等物品整理好，放至原位?！謩涌刂魄袚Q操作要點1．正常運行中的切換：當(dāng)需要從自控切換到手控，或者相反操作時，可按如下步驟進(jìn)行：①按下UK校準(zhǔn)按鈕SB將控制電壓表切換至運行控制檔，讀取運行控制電壓。此外，只要自控方式運行正常，就不要隨意切至手控，以免操作不當(dāng)引起機組振蕩或失步解列。同時應(yīng)著重監(jiān)視過勵限制單元的運行情況。5．運行中應(yīng)經(jīng)常檢查勵磁系統(tǒng)各部分的發(fā)熱情況，注意監(jiān)視其溫升不得超過允