【正文】 ........... 47 23 移態(tài)誤差的計算 ................................................................................................. 49 第三章 勵磁系統(tǒng)控制對電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定影響及改善的分析 .......................... 49 31 同步發(fā)電機的動態(tài)療程線性化條件 ..................................................................... 50 32 同步發(fā)電機動態(tài)方程及穩(wěn)定數(shù)據(jù) ........................................................................ 50 結(jié) 論 .......................................................................................................................... 60 1 前 言 勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分。它的技術(shù)性能及運行的可靠性，對供電質(zhì)量，繼電保護(hù)可靠動作，加速電動機自啟動和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行都有重大的影響，隨著超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)的建立，以及大容量發(fā) 電機標(biāo)幺電抗的增大，也可按電網(wǎng)的條件采用高超響應(yīng)和高頂值電壓的勵磁系統(tǒng)。 2 第一部分 QF6Z 型同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)基本設(shè)計 第一章 緒論 11 概述 主要技術(shù)參數(shù) 發(fā)電機型號： QF6Z 額定容量： 6MW 定子額定電壓： 定子額定電流： 688A 轉(zhuǎn)速： 3000 功率因數(shù) 效率 100%: 定子接線 :Y 空載勵磁電流 :95A 空載勵磁電壓 : 滿載勵磁電流 :248A 滿載勵磁電壓 : 同步電抗 Xd:% 瞬變電抗 Xd:% 定子線圈開路時勵磁線圈時間常數(shù) : 勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，直接影響發(fā)電機的運行 3 特性。 保證發(fā)電機穩(wěn)定運行是電力系統(tǒng)可靠供電的首要條件，系統(tǒng)運行中隨時會受到外來干擾，擾動后機組能恢復(fù)到原狀態(tài)或過渡到新的運行狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 對勵磁功率單元的要求： 具有足夠的調(diào)節(jié)容量。 在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，同步發(fā)電機的容量大，勵磁電流由與發(fā)電機同軸的直流發(fā)電機供給，即所謂直流勵磁機系統(tǒng)。 （ 2）于需由軸勵磁機，可縮短主軸長度，減少基建投資。 整流方式的選擇 整流電路一般按整流方式可分為可控硅整流和不可控硅整流兩大類，可控硅整流又分為：單相半波整流，單相半控橋式整流；兩相零式整流；三相半控橋整流；三相全控橋式整流。 另外，以種滅磁為事故時，正常運行時采用可控硅逆變滅磁即可。 變壓器變化的確定 從改善電力系統(tǒng)運行條件和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性來說，希望功率單元有較大的強勵能力和快速反應(yīng)能力，勵磁頂值電壓是勵磁功率單元在強勵時，可能提供的最大電壓輸出值，該值與額定情況下勵磁電壓的比值稱為強勵倍數(shù) Ke 一般在 ~ 之間，這里為 。 179。 ，在計算中可根據(jù)實際情況，取 ? min=（ 5176。 強勵電壓： U1(q)=Ke178。如（ a）圖 13 共陰極和共陽極組都可觸發(fā)相繼導(dǎo)通。并以 a,c180。時的整流輸出電壓波形如圖 b 所示，與 a=30186。a≤ 90186。時， 0,電路工作在整流狀態(tài)，改變控制角 a，就可以改變，滿足自動調(diào)節(jié)勵磁裝置對自控硅實行控制的要求。 當(dāng)以高壓側(cè)數(shù)開空載變壓器時，由于激磁電流及其成比例的 16 磁通量突然消失使變壓器繞組感應(yīng)很高的瞬變過電壓。從而構(gòu)成阻容吸收保護(hù)，一般可抑制瞬變電壓不超過某一容許值，作為交流側(cè)，下流側(cè)及硅元件本身的過電壓保護(hù)。（ 3）漏電流水。 （ 3） 發(fā)電機過負(fù)荷，因電磁感應(yīng)關(guān)系，可控硅整流回路中，也將引起沖擊過電流。 19 故按下式計算： Vte=VARM= 式中： Kv— 電壓裕度爾數(shù)，為提高可靠性，取值大于 2，在此取2 Kcg— 過電壓沖擊系數(shù)，取 ~，視過電壓保護(hù)完備情況而定，此取 Kcg= Kb— 電源電壓升高系數(shù)，通常取 ~，此取 則 Vte=2179。 I’A(AV)179。 電阻功率?。?PR=（ 2~3）（ (0)2） 2R =（ 2~3）（ 179。 Rd =(～ )W 式 中 ： V8— 紋 1 皮電壓，取頻率最低，幅值最高的諧波電壓 Fn— 與 Vn 對應(yīng)的諧波頻率 HZ 關(guān)斷的過電壓保護(hù) 防止元件關(guān)斷過程引起的過電壓，可以在每個硅元件的兩端分別 21 并接阻容保護(hù) ，其值可按下式計算。 2 179。通常是每個硅元件串聯(lián)一個快速熔斷器，熔體額定電流計算如下： 首先，熔件的額定電流應(yīng)等于硅元件額定電流的有效值， 即： IR=(AV)=179。廠用電起勵原理圖如圖，起勵電源用廠用電經(jīng)整流即可， ZC 為直流接觸器，擔(dān)任起勵回路的接入及切除，起勵時接解器 ZC 閉合，由起勵回路供給初始勵磁電流，發(fā)電機電壓使逐步升高，當(dāng)達(dá)到成超過發(fā)電機電壓額定值的30%，則斷開起勵回路，進(jìn)行自 并勵。其五磁原 25 理如圖（ a），發(fā)電機正常運行時，五弧柵開關(guān) FMK 處于合閘狀態(tài)，勵磁機 L 經(jīng)觸頭 FMK，供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁電流 ifd，五磁時 FMK，跳閘、觸頭 FMK2，首先閉合，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁繞組接入放電子表電阻 RM 然后斷開觸頭 FMK，以防止轉(zhuǎn)子勵磁繞阻從勵磁機切換到放電電阻時發(fā)生開路而產(chǎn)生過電壓。 Ra Vb’=VbIca178。 此外，可再加一層 ? 型波器，相當(dāng)于一級電容濾波和一級 T 形濾波，先經(jīng)電容濾波濾去一部分交流成分，然后再由 T 型濾波器濾去一部分交流成分，由于經(jīng)兩級濾波，使交流分量大大降低，輸出 電壓的脈動更小。 半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器中綜合放大單元的任務(wù)是：根據(jù)勵磁調(diào)節(jié)裝置應(yīng)實現(xiàn)的功能，線性地綜合測量，反饋以及限制等直流信號，并加以放大，用來得到滿足移相觸發(fā)單元所需要的控制電壓。當(dāng)然，電阻值可能太大，否則會降低輸出級功率。 鋸齒波移相觸發(fā)電路，以鋸齒波作為同步電壓，線性度好，對稱度也好，移相范圍較寬。三相觸發(fā)脈沖按 +A、 +B、 +C 相的順序相隔 120176。當(dāng) D 載止， C1上的電壓經(jīng)電阻 R1及電源或圓放電， A 點電位降到零下略負(fù)時， T1導(dǎo)通， T2也導(dǎo)通。實際上，在 C2充電過程中，B 點電位由原值向零值電位逐漸靠近一些，使 C 點電位向零向負(fù)值線性上升。這就可以控制T 由截止變導(dǎo)通的時刻，從而使觸發(fā)脈沖移相。1? 式中 KR 電壓比例系數(shù) TR：電壓測量回路的時間常數(shù)，它用濾波電路引起通常在 ～ 之間。 365’s TR= 則 Gocs=))( ??? S） S （（KZ =))(1 5 )(3 0 0( ??? ASS KZ 其中 KZ1=KZ179。 31 同步發(fā)電機的動態(tài)療程線性化條件 本方案以一臺同步發(fā)電機 經(jīng)外摘阻抗接于大限大母線為典型例子。 e=K1178。 cxd’+xd+xd178。 sinso/(xdxe) 表示與轉(zhuǎn)子相位角 S 有關(guān)的系郵 K5=UxduqGo178。發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩方程及發(fā)電機端電壓方程的分析導(dǎo)出同步發(fā)電機的動 態(tài)方程組為： △ E’q =K3178。 （一）程序使用說明： 閉環(huán)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)形式； G（ S） = AnSnASnA BmgmBSmB ?????? ??????? 11 11 ≥ m 輸入格式； 在 simu,dat 中 h,hp,tr,tw,n,m,t can+11 d+11 Ind,cdn E(n) 文 件中各符號代表意思分別為： H：計算步長 Hp：打印步長 Tr：仿真初始時間 tn：仿真終止時間 48 n：分母階數(shù) m：分子階數(shù) t：純滯后時間 e(N)：初始狀態(tài) a(N+1)分母多項式系數(shù) b(N+1)分子多項式系數(shù) IND：干擾類型 CPN：干擾量 說明：每行各數(shù)據(jù)間以逗號或空格分格以下均同 3 輸出格式 輸出數(shù)據(jù)文件 out dat 其格式為： Itae Iat Itsc Isc Ts Tr Tp Mp Dr Ye 各符號代表意思分別為： 49 Itae：誤差絕對值錄時間積分性能指標(biāo) Iat：誤差絕對值積分性能指 標(biāo) Itsc：誤差平方來時間積分性能指標(biāo) Isc：誤差平方積分性能指標(biāo) Ts：過濾時間 Tr：上升時間 Tp：峰值時間 Mp：超調(diào)量（ %） Dr：衰減比 Ye：穩(wěn)態(tài)值 運行 siml exe 程序，干擾類型選單位階躍即 IND=1 CON=1 運行后于各時間相對應(yīng)的響應(yīng)存在于 abc,dat 文件中，用 GRAPH 軟件時對數(shù)據(jù)文件 畫圖 過阻尼狀態(tài)： 23 移態(tài)誤差的計算 E（ oo） = Ki?11 =%2% 符合要求 ∴不用如反饋環(huán)節(jié) 第三章 勵磁系統(tǒng)控制對電力系 統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定影響及改善的分析 早期研究認(rèn)為，失靈區(qū)不存在的調(diào)節(jié)器可以提高電力系統(tǒng)的靜穩(wěn) 50 定的功率極限同時在空載和負(fù)載兩種情況下，對勵磁調(diào)節(jié)器放大系數(shù)的要求是不一樣的，為了更好地互聯(lián)并列運行及改造穩(wěn)定性能，一般采用提高穩(wěn)定的反饋校正電路。 Hcs） =STRsT d oSTZAT A S KRKGKZKA ?????? ??? 1))39。 第一章 數(shù)學(xué)模型的建立 上面已設(shè)計的控制系統(tǒng)框圖如下所示： 由綜合放大單元，功率放大單元，發(fā)電機以及測量比較單元構(gòu)成了一個負(fù)反饋控制系統(tǒng)，下面先建立各部分對應(yīng)地傳遞函數(shù)，再分析整個控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。產(chǎn)生負(fù)脈沖； T 由截止變導(dǎo)通時，發(fā)現(xiàn)正在脈沖。而且在 A 點電位為正的整個區(qū)間， C2 一直充電，故鋸齒波的區(qū)間大于 180176。 鋸齒波的形成。向它的控制級發(fā)出觸發(fā)脈沖，而且當(dāng)控制電壓一定時，每個周期送出的第一個脈沖對應(yīng)于陽極電壓的時刻去應(yīng)相同，即控制角義相同，可控硅觸發(fā)脈沖與主回路之間的這種相應(yīng)配合關(guān)系為同步。 （一）移相觸發(fā)的手中類 半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器的常用的移相觸發(fā)電路有下列四種： 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，直接輸出脈沖去觸發(fā)。 運算放大器的輸入端和輸出端均外接二級管雙向限幅電路，且根據(jù)移相觸發(fā)單元移相范圍的要求，把控制電壓 VK 限制在一定范圍內(nèi)。 為了使發(fā)電機端電壓在一定范圍內(nèi)可以人為調(diào)整，比較橋的整定電壓值 Vz 應(yīng)能在一定范圍內(nèi)改 變，通常采用電位器分壓或降壓的方 32 法來調(diào)節(jié)整定電位值，當(dāng)接入分壓電路，電位器 W1，在某一位置時，比較橋的實際輸入電壓 Usr＜ Uc，必須 Vc 更大一些，支路 2 的穩(wěn)壓管才被擊穿，其輸出特性如 b 圖 2’，其斜率少了一些，同理 1 的斜率也減少一些，曲線 1’與 2’之差的輸出特性 4’，其整定電壓值 Vz 變大了，而工作段的斜率減小了，改變整定電位器 W1，滑動觸點的位置，可得到不同的輸出特性和整定電壓值 W1，滑動觸點處于中間位置時，對應(yīng)于發(fā)電機空載額定電壓，上、下調(diào)節(jié)器滑動觸點的位置，可以改變整定電壓的177。 濾波電路 為了提高調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)平對稱短路情況下調(diào) 節(jié)的靈敏度，勵磁調(diào)節(jié)器中通常在測量變壓器與勵磁電壓互感器之間裝有正序電壓濾波器，作用是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生平對稱短路引起三相電壓平衡時，正序電壓濾波器輸出對稱的，數(shù)值降低了正序電壓。 32 測量比較單元 測量比較單元是調(diào)節(jié)器的敏感單元，作用是測量發(fā)生機電壓并變換為直流電壓信號（測量整流電路）與給定的直流基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較（比較整定電路）最后送出發(fā)電機電壓偏差信號 Ub. 測量比較單元的組成，如圖 32 圖 32 測量比較單元組成 調(diào)差環(huán)節(jié)設(shè)計及分析 調(diào)差環(huán)節(jié)的作用在于人為地改變調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)，以保證并列運行機組間無功功平穩(wěn)定合 理的分配。 41 = 如選廠用母線 380V，則考慮留有一定的裕度， U2 取 40V，則要求起勵電壓度比為 380/40=，容量為 20KVA 的變壓器，作起勵度?？紤]到本設(shè)計是 6MW 的大功率發(fā)遇機，要求起勵容量比較大，故可用蓄電池起勵，必要時，作為 24 后備。 發(fā)電機滅磁開關(guān)雖可做發(fā)電機內(nèi)部故障時的快速滅磁，但對于大容量的機組，通常的滅磁 開關(guān)難于完善地承擔(dān)滅磁任務(wù)時，也還可依靠其它的轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)器件的合理配合來減輕滅磁開關(guān)的負(fù)擔(dān)。 2 178。2)( 2)0(OIV=? PR=(2~3) 178。 2 179。 Ifd(e)=179。 SCR 元件額定電壓 Vte 的計算。 （二）過電流保護(hù) 引起整流元件過電流的原因大致為： 18 （ 1） 勵磁回路某處發(fā)生短路。（ 2）通流容量（浪涌承受量）較大，伏