【正文】 的重要性能之一。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(guò) 靜態(tài) 穩(wěn)定的水平。 (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)利用 Simulink 建立仿真模型后利用 MATLAB 程序 : [a,b,c,d]linmod239。 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。 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。 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(kāi)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(guò)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。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) 。 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。 增添的裝置和元件稱為校正裝置和校正元件。 rltools 打開(kāi)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(kāi)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。 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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) 43 階躍響應(yīng) 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型框圖如下圖 44 圖 44 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型框圖 打開(kāi) 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 :。 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 。 3 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) MATLAB 的建模 勵(lì)磁控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 [3] 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成框圖如下圖 31 所示 ,其由勵(lì)磁機(jī)、發(fā)電機(jī)、電壓測(cè)量比較單 元、綜合放大單元、功率放大單元等組成。因此提高電壓調(diào)節(jié)精 度的要求和提高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的要求是不相容的。由此可見(jiàn) ,提高勵(lì)磁控制系統(tǒng) 保持端電壓水平的能力 ,與提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性是一致的。提高勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)的要 求 ,與提高調(diào)壓精度并沒(méi)有矛盾。②當(dāng)系統(tǒng)電壓變化時(shí) ,每臺(tái)發(fā)電機(jī) 輸出的無(wú)功功率要隨之自動(dòng)調(diào)節(jié) ,而且調(diào)節(jié)量要合理。 勵(lì)磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的作用 無(wú)論在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行或事故運(yùn)行中 ,同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)都起著重 要的作用。②部件緊湊 ,減少?gòu)S 房及基礎(chǔ)造價(jià) 。 2)能改善發(fā)電機(jī)機(jī)組的軸系穩(wěn)定性。起勵(lì)裝置給同步電機(jī)一定數(shù)量 (通常為同步電機(jī)空載額定勵(lì)磁電流的 10~30%)的 初始勵(lì)磁 ,以建立整個(gè)系統(tǒng)正常工作所需的最低機(jī)端電壓 ,初始勵(lì) 磁一旦建立起來(lái) ,起 勵(lì)裝置就將自動(dòng)退出工作。 國(guó)產(chǎn)水輪發(fā)電機(jī)上曾采用過(guò)整流器交流側(cè)兩個(gè)電源串聯(lián)、電壓相加的復(fù)合源靜止 勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) ,進(jìn)口水輪發(fā)電機(jī)上曾采用過(guò)整流器直流側(cè)兩個(gè)電源串聯(lián)、電壓相加的 復(fù)合源靜止勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。缺點(diǎn)是 :接線復(fù)雜 ,有旋轉(zhuǎn)的主勵(lì)磁機(jī)和副 勵(lì)磁機(jī) ,啟動(dòng)時(shí)還需要另外的直流電源向副勵(lì)磁機(jī)供給勵(lì)磁電流。由發(fā)電機(jī)機(jī)端獲取勵(lì)磁能量 ,與同 軸勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)相比 ,發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷時(shí) ,機(jī)組的過(guò)電壓也低一些。 1)自勵(lì)式半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng) 自勵(lì)式半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源直接由發(fā)電機(jī)端電壓獲得 ,經(jīng)過(guò)控制 整流后 ,送至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路 ,作為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流 ,以維持發(fā)電機(jī)端電壓恒定的勵(lì) 磁系統(tǒng) ,是無(wú)勵(lì)磁機(jī)的發(fā)電機(jī)自勵(lì)系統(tǒng)。長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明 ,這種勵(lì)磁系 統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是 :具有獨(dú)立的不受外系統(tǒng)干擾的勵(lì)磁電源 ,調(diào)節(jié)方 便 ,設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用 也比較少。 圖 22 自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理接線圖 上圖中 LH??電流互感器 。與此同時(shí) ,由于它們的存在 ,電力系統(tǒng)出現(xiàn)了低頻 振蕩、次同步振蕩、軸系扭振等問(wèn)題。 勵(lì)磁系統(tǒng)只是發(fā)電機(jī)組的組成部件 ,而發(fā)電機(jī)組是電力系統(tǒng)的重要組成元件 ,電力 系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng) ,其穩(wěn)定性分析是 十分復(fù)雜的。 勵(lì)磁系統(tǒng)概述 在我國(guó)乃至全世界 ,發(fā)電設(shè)備絕大部分都是同步發(fā)電機(jī) ,其發(fā)電量占總發(fā)電量的 90%以上 ,而同步發(fā)電機(jī)的重要組成部 分勵(lì)磁調(diào)節(jié)器又稱為勵(lì)磁控制器 ,是電力系統(tǒng)最 主要的自動(dòng)控制裝置之一 ,它的特性好壞直接影響到同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定 性。 載流導(dǎo)體 :三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組 ,成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流 的載體。 ⑩模型分析和診斷工具來(lái)保證模型的一致性 ,確定模型中的錯(cuò)誤。 ②交互式的圖形編輯器來(lái)組合和 管理直觀的模塊圖。reg。 Simulink 介紹 Simulink 簡(jiǎn)介 Simunlink 是 MATLAB 最重要的組件之一 ,它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和 綜合分析的集成環(huán)境。 ③ MATLAB 既具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句如 for 循環(huán) ,while 循環(huán) ,break 語(yǔ)句和 if 語(yǔ)句 ,又有 面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴? MATLAB 軟件介紹 MATLAB 是矩陣實(shí)驗(yàn)室 (Matrix Laboratory)的簡(jiǎn)稱 ,是美國(guó) MathWorks 公司出品 的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件 ,用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算 語(yǔ)言和交互式環(huán)境 ,主要包括 MATLAB 和 Simulink 兩 大部分。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障而使電網(wǎng)電壓下降時(shí) , 勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)能快速?gòu)?qiáng)行勵(lì)磁 ,以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性 。 仿真 ?；?matlab 的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)仿真分析與調(diào)試畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 MATLAB 的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)仿真分析與調(diào)試 摘要 同步發(fā)電機(jī)為電力系統(tǒng)提供能量 ,其控制性能的好壞將直接決定電力系統(tǒng)的安全與 穩(wěn)定運(yùn)行狀況。 建模 。為保證同步電機(jī)的正常運(yùn)行 ,勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)能夠穩(wěn)定地提供同步電機(jī) 從空載到滿載以及過(guò)載時(shí)所需的勵(lì)磁電流 。以及大量的 實(shí)用模塊 ,在 Simulink 環(huán)境下 ,不僅可以進(jìn)行電力系統(tǒng)的仿真計(jì)算 ,還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的 控制方法仿真 ,使得我們更加深入地研究電力系統(tǒng)的行為特性。 ②運(yùn)算符豐富 .由于 MATLAB 是用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的 ,MATLAB 提供了和 C 語(yǔ)言幾乎一樣 多的運(yùn)算符 ,靈活使用 MATLAB 的運(yùn)算符將使程序變得極為簡(jiǎn)短 ,具體運(yùn)算符見(jiàn)附表。 ⑨源程序的開(kāi)放性 .開(kāi)放性也許是 MATLAB 最受人們歡迎的特點(diǎn) .除內(nèi)部函數(shù)以外 ,所 有 MATLAB 的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件 ,用戶可通過(guò)對(duì)源文件的修 改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。 Simulinkamp。 Simulink 特點(diǎn)介紹 ①豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫(kù)。 ⑨可訪問(wèn) MATLAB 從而對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與可視化 ,定制建模環(huán)境 ,定義信號(hào) 參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)。 同步發(fā)電機(jī)工作原理 主磁場(chǎng)的建立 :勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流 ,建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng) ,即 建立起主磁場(chǎng)。 同步轉(zhuǎn)速 :從供電品質(zhì)考慮 ,由眾多同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)構(gòu)成的交流電網(wǎng)的頻率 應(yīng)該是一個(gè)不變的值 ,這就要求發(fā)電機(jī)的頻率應(yīng)該和電網(wǎng)的頻率一致 ,我國(guó)電網(wǎng) 的頻率為 50Hz。 圖 21 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖 由于大型機(jī)組的這些參量直接影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài) ,因此 ,在某種程度上也可 以說(shuō)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器也控制著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài) ,特別強(qiáng)調(diào)的是 ,電力系統(tǒng)的定和勵(lì)磁控制方 式有密切聯(lián)系。 由于快速響應(yīng)勵(lì)磁控制、靜止無(wú)功補(bǔ)償器以及直流輸電系統(tǒng)的引入 ,為提高電力系 統(tǒng)穩(wěn)定性提供了先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。自勵(lì)與他勵(lì)的區(qū)別是對(duì)主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式而言的 ,他勵(lì)直流勵(lì)磁 機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)比自勵(lì)勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)多用了一臺(tái)副勵(lì)磁機(jī) ,因此所用設(shè)備增多 ,占用空間 大 ,投資大 ,但是提高