【正文】 了勵(lì)磁機(jī)的電壓增長(zhǎng)速度 ,因而減小了勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù) ,他勵(lì) 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)一般只用在水輪發(fā)電機(jī)組上。 目前大多數(shù)中小型同步發(fā)電機(jī)仍采用這種勵(lì)磁系統(tǒng)。 (1)靜止式半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng) : 靜止式半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)又分為自勵(lì)式和它勵(lì)式兩種。由可控硅元件直接 控制轉(zhuǎn)子電壓 ,可以獲得較快的勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度 。 圖 24 它勵(lì)式半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)原理接線圖 它勵(lì)式半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是 :系統(tǒng)容量可以做得很大 ,勵(lì)磁機(jī)是交流發(fā)電機(jī)沒(méi) 有換向問(wèn)題而且不 受電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的影響。 3)整流器交流側(cè)兩個(gè)電源串聯(lián)、電壓相加。自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況調(diào)節(jié)可控整流器的導(dǎo)通角 ,調(diào)節(jié)可控整 流裝置的輸出電壓 ,從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁 ,滿足電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要 求 。 國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì) 資料表明 ,自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)造成發(fā)電機(jī)強(qiáng)迫停機(jī)率低于勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。主要決定于 :①設(shè)備容易定型 ,系統(tǒng)造價(jià)低 。同時(shí) ,各種控 制功能都可以根據(jù)需要隨意的取舍 ,十分靈活。所謂“合理控制”包含兩 層意思 :①每臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率數(shù)量要合理 。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的作用主要由以下三個(gè)參 數(shù)決定 : 1)勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)頂值倍數(shù) 提高勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)可以提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。開(kāi)環(huán)增益越大 ,強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)利用就越充分 ,調(diào) 壓精度也越高 ,也越有利于改善 電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。許多研究表明 ,在正常實(shí)用的范圍 內(nèi) ,勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器的負(fù)阻尼作用會(huì)隨著開(kāi)環(huán)增益的增大而加強(qiáng)。 (7)保證并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)的正常工作 系統(tǒng)的無(wú)功分配單元可保證參加并聯(lián)運(yùn)行的各發(fā)電機(jī)的輸出無(wú)功功率獲得均衡分 配 ,增加了穩(wěn)定 環(huán)節(jié)的無(wú)功分配單元是保證強(qiáng)勵(lì)能力大的并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)能正常穩(wěn)定工作 的重要條件之一。 2)綜合放大單元 : 在電子型調(diào)節(jié)器中試由運(yùn)算放大器組成的 ,在電磁型調(diào)節(jié)器中則采用磁放大器 , 其傳遞函數(shù)為 : G A s K A 1 + TA s 419 式中為 TA 放大器時(shí)間常數(shù) , K A 電壓放大系數(shù)。bhhs39。 stfn,d。我們把這種有目的地、通過(guò)給自動(dòng)控制系統(tǒng)增添一些裝置和元件人 為地改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和性能 ,從而使之滿足所要求的性能指標(biāo)的方法稱為系統(tǒng)校正。根據(jù)校正裝置本身是 否另接電源又分為無(wú)源校正裝置和有源校正裝置。 ③ 在高頻段 :降低系統(tǒng)的抗高頻干擾的能力。 圖 52 放大 10 倍校正后的階躍響應(yīng) 圖 53 放大 30 倍校正后的階躍響應(yīng) 圖 54 放大 60 倍校正后的階躍響應(yīng) 表 51 PID 校正后系統(tǒng)主要性能指標(biāo) 放大倍數(shù) 穩(wěn)態(tài)值 調(diào)節(jié)時(shí)間 超調(diào)量 10 % 30 % 60 % 對(duì)比表 51與表 41可以發(fā)現(xiàn) ,增設(shè) PID校正后調(diào)節(jié)時(shí)間與超調(diào)量都有所下降 ,振蕩次 數(shù)也減少很多 ,所以可以得出結(jié)論增設(shè) PID 校正后提高了系統(tǒng)的快速性和平穩(wěn)性 ,提高 了系統(tǒng)的性能。 在串聯(lián)校正中 ,根據(jù)校正環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性相位的影響 ,又可分為相位超前 校正、相位滯后校正和相位超前 滯后校正。 圖 48 是 C 時(shí)的階躍響應(yīng)圖 ,此時(shí)極點(diǎn)己到了復(fù)平面的右半部分 ,系統(tǒng)變得不 穩(wěn)定了。khhs39。 放大單元 限幅 測(cè)量單元 圖 32 勵(lì)磁 控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖 4 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 勵(lì)磁系統(tǒng)的仿真 典型的勵(lì)磁控制系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算參數(shù) [3]如下 : T 0s, T 39。 (2)同步發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù)為 : G s K G G 1 + T 39。這種控制信號(hào)不影響電壓調(diào)節(jié)通道的電壓調(diào)節(jié)功能和維持發(fā)電機(jī)端電 壓水平的能力 ,不改變其主要控制的地位 ,因此 ,稱為附加勵(lì)磁控制。增加勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)能力 ,降低勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù) ,是提高 電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的有效措施。在相同的控制規(guī)律下 ,增大勵(lì)磁控制系統(tǒng) 的 開(kāi)環(huán)增益可以提高勵(lì)磁電壓響應(yīng)比 ,同時(shí) ,也提高了電壓的調(diào)節(jié)精度。這需要解決許 多技術(shù)問(wèn)題。當(dāng)負(fù)荷變化導(dǎo)致發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化時(shí) ,勵(lì)磁系統(tǒng)能使之維持在給定水平 并保持一定精度。所以除了 應(yīng)具有調(diào)節(jié)器可靠性高的性能和便于維護(hù)外 ,還必須是連續(xù)作用的比例型調(diào)節(jié)裝置 ,即 它產(chǎn)生校正作用的大小應(yīng)與輸出電壓的偏差成正比?？商岣唠娏ο到y(tǒng)穩(wěn) 定水平。自并勵(lì)靜 止勵(lì)磁系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是 : 1)運(yùn)行可靠性高。同步電機(jī)的勵(lì)磁電源取自同步電機(jī)本身的機(jī)端。 靜止勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)分為復(fù)合源靜止勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)和電勢(shì)源靜止勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系 統(tǒng)。 2 )它勵(lì)式半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng) 它勵(lì)式半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)包括一臺(tái)交流主勵(lì)磁機(jī) JL 和一臺(tái)交流副勵(lì)磁機(jī) FL,三套整流 裝置。下圖為無(wú)勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)框圖 ,其中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流電源由 接于發(fā)電機(jī)機(jī)端的整流變壓器 ZB提供 ,經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流 ,可控 硅元件 SCR 由自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制。因此 ,直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 愈來(lái)愈不能滿足要求。FLQ??同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈 。 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是采用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源 ,供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路的勵(lì)磁 電流。根據(jù) 干擾的大小 ,又可以分為靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定。這一部分包括勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、強(qiáng)行勵(lì)磁、強(qiáng)行減磁和自動(dòng)滅磁等。通過(guò)引出線 ,即可提 供交流電源。在現(xiàn)代電力工業(yè)中 ,它廣泛用于水 力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電以及柴油機(jī)發(fā)電。 ⑤提供 API 用于與其他仿真程序的連接或與手寫(xiě)代碼集成。 構(gòu)架在 Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了 Simulink多領(lǐng)域建模功能 ,也提供 了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬 件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于 Simulink。 ⑥ MATLAB 的圖形功能強(qiáng)大 .在 FORTRAN 和 C 語(yǔ)言里 ,繪圖都很不容易 ,但在 MATLAB 里 ,數(shù)據(jù)的可視化非常簡(jiǎn)單 .MATLAB 還具有較強(qiáng)的編輯圖形界面的能力。 MATLAB 軟件簡(jiǎn)介 在 20 世紀(jì) 70 年代中期 ,Cleve Moler 博士和其同事在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金的資助下開(kāi)發(fā) 了調(diào)用 EISPACK 和 LINPACK 的 FORTRAN 子程序庫(kù) .EISPACK 是特征值求解的 FORTRAN 程序庫(kù) ,LINPACK 是 解線性方程的程序庫(kù) .在當(dāng)時(shí) ,這兩個(gè)程序庫(kù)代表矩陣運(yùn)算 的最高水平 .到 20 世紀(jì) 70 年代后期 ,身為美國(guó) New Mexico 大學(xué)計(jì)算機(jī)系系主任的 Cleve Moler,在給學(xué)生講授線性代數(shù)課程時(shí) ,想教學(xué)生使用EISPACK 和 LINPACK 程序庫(kù) ,但他發(fā) 現(xiàn)學(xué)生用 FORTRAN 編寫(xiě)接口程序很費(fèi)時(shí)間 ,于是他開(kāi)始自己動(dòng)手 ,利用業(yè)余時(shí)間為學(xué)生 編寫(xiě) EISPACK 和 LINPACK 的接口程序 .Cleve Moler 給這個(gè)接口程序取名為 MATLAB,該 名為矩陣 matrix 和實(shí)驗(yàn)室laboratory 兩個(gè)英文單詞的前三個(gè)字母的 組合 .在以后的數(shù)年 里 ,MATLAB 在多所大學(xué)里作為教學(xué)輔助軟件使用 ,并作為面向大眾的免費(fèi)軟件廣為流 傳 . 在當(dāng)今 30 多個(gè)數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中 ,就軟件數(shù)學(xué)處理的原始內(nèi)核而言 ,可分為兩大 類 .一類是數(shù)值計(jì)算型軟件 ,如 MATLAB、 Xmath、 Gauss 等 ,這類軟件長(zhǎng)于數(shù)值計(jì)算 ,對(duì)處 理大批數(shù)據(jù)效率高 。 另一類是用硅整流裝置將交流變成直流后供給勵(lì)磁的半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)。 excitation control system。 文 章介紹了 MATLAB/Simulink 的主要特點(diǎn)、基本模塊和功能 ,分析了同步發(fā)電機(jī)勵(lì) 磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成及其各個(gè)部分原理 ,建立了基于 MATLAB 的同步發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁調(diào)節(jié) 系統(tǒng)仿真模型 ,最后建立了以 PID和 PSS為勵(lì)磁控制方式的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué) 模型 ,在 Simulink 環(huán)境下進(jìn)行了仿真 ,收到了很好的效果。 關(guān)鍵詞 :MATLAB。modeling。無(wú)論采取哪種方 式 ,同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)都是通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組兩端的勵(lì)磁電壓 ,從而影響發(fā)電 機(jī)的電動(dòng)勢(shì) ,達(dá)到穩(wěn)定端電壓的目的。另一類是數(shù)學(xué)分析型軟件 ,如Mathematica、 Maple 等 ,這類軟件以符號(hào) 計(jì)算見(jiàn)長(zhǎng) ,能給出解析解和任意精度解 ,其缺點(diǎn)是處理大量數(shù)據(jù)時(shí)效率較低 .Math Works 公 司順應(yīng)多功能需求之潮流 ,在其卓越 數(shù)值計(jì)算和圖示能力的基礎(chǔ)上 ,又率先在專業(yè)水平上 開(kāi)拓了其符號(hào)計(jì)算 ,文字處理 ,可視化建模和實(shí)時(shí)控制能力 ,開(kāi)發(fā)了適合多學(xué)科 ,多部門(mén)要 求的新一代科技應(yīng)用軟件 ,MATLAB 已經(jīng)占據(jù)了數(shù)值型軟 件市場(chǎng)的主導(dǎo)地位 . 時(shí)至今日 ,經(jīng)過(guò) Math Works 公司的不斷完善 ,MATLAB 已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科 ,多種 工作平臺(tái)的功能強(qiáng)勁的大型軟件 .在國(guó)外 ,MATLAB 已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗(yàn) .在歐美等高 校 ,MATLAB 已經(jīng)成