【正文】 COSSO/UG178。 cxd’+xd+xd178。 sinso/(xdxe) 表示與轉(zhuǎn)子相位角 S 有關(guān)的系郵 K5=UxduqGo178。 K2=（ Xq+Xe） Iq0/(Xd’+Xe) 表示在恒定的轉(zhuǎn)子相位角下，相應(yīng)于小 d 軸磁鏈變化引起的電磁轉(zhuǎn)矩變化系數(shù) K3=（ Xd’+Xe） /(Xd+Xe) 表示與阻抗有關(guān)，而與發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)無(wú)關(guān)的阻抗系郵?！?8=K6△ Eq’ △ W=（△ Mm△ Me） /TS △ S=W178。 e=K1178。發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方程及發(fā)電機(jī)端電壓方程的分析導(dǎo)出同步發(fā)電機(jī)的動(dòng) 態(tài)方程組為： △ E’q =K3178。 在定子的負(fù)荷電壓過(guò)程中， dq 軸感應(yīng)電勢(shì)中的 did/dt 和 diq/at項(xiàng)與轉(zhuǎn)速電動(dòng)勢(shì) w69twsd 項(xiàng)與轉(zhuǎn)速電動(dòng)勢(shì) w69 和 wsd 相比可以忽略： 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的 ws 項(xiàng)近似等于 wewo 是同步角速度。 忽略定子繞阻電阻。 31 同步發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)療程線性化條件 本方案以一臺(tái)同步發(fā)電機(jī) 經(jīng)外摘阻抗接于大限大母線為典型例子。 （一）程序使用說(shuō)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(hào)代表意思分別為： H：計(jì)算步長(zhǎng) Hp：打印步長(zhǎng) Tr：仿真初始時(shí)間 tn：仿真終止時(shí)間 48 n：分母階數(shù) m：分子階數(shù) t：純滯后時(shí)間 e(N)：初始狀態(tài) a(N+1)分母多項(xiàng)式系數(shù) b(N+1)分子多項(xiàng)式系數(shù) IND：干擾類型 CPN：干擾量 說(shuō)明：每行各數(shù)據(jù)間以逗號(hào)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(hào)代表意思分別為： 49 Itae：誤差絕對(duì)值錄時(shí)間積分性能指標(biāo) Iat：誤差絕對(duì)值積分性能指 標(biāo) Itsc：誤差平方來(lái)時(shí)間積分性能指標(biāo) Isc：誤差平方積分性能指標(biāo) Ts：過(guò)濾時(shí)間 Tr：上升時(shí)間 Tp：峰值時(shí)間 Mp：超調(diào)量（ %） Dr：衰減比 Ye：穩(wěn)態(tài)值 運(yùn)行 siml exe 程序，干擾類型選單位階躍即 IND=1 CON=1 運(yùn)行后于各時(shí)間相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)存在于 abc,dat 文件中，用 GRAPH 軟件時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)文件 畫(huà)圖 過(guò)阻尼狀態(tài)： 23 移態(tài)誤差的計(jì)算 E（ oo） = Ki?11 =%2% 符合要求 ∴不用如反饋環(huán)節(jié) 第三章 勵(lì)磁系統(tǒng)控制對(duì)電力系 統(tǒng)動(dòng)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(shí)在空載和負(fù)載兩種情況下，對(duì)勵(lì)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(yùn)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。 47 在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)當(dāng) 0K 時(shí)根軌跡與實(shí)軸重合此時(shí)系統(tǒng)處于過(guò)陽(yáng)尼響應(yīng)時(shí)域響應(yīng)無(wú)超調(diào)量，當(dāng) 2529K 時(shí)根軌跡進(jìn) 入復(fù)平面系統(tǒng)處于欠阻尼響應(yīng)對(duì)應(yīng)的時(shí)域響應(yīng)有超調(diào)量， K= 時(shí)，為實(shí)軸分離點(diǎn)，對(duì)應(yīng)時(shí)域響應(yīng)為臨界阻尼狀態(tài)。 21 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 所以穩(wěn)定性是指一個(gè)上于靜止或穩(wěn)定工作狀態(tài)的系統(tǒng)，當(dāng)受到任何輸入的激勵(lì)，經(jīng)過(guò)一般暫態(tài)過(guò)程中，系統(tǒng)中的狀態(tài)度輸出都能恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)或達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)的穩(wěn)定的充分必要條件是系統(tǒng)全部特處根的實(shí)部為負(fù)，下面討論呆證系統(tǒng)穩(wěn)定對(duì)放大倍數(shù)的要求：采用根軌法進(jìn)行分析，并以 BODE 圖分析 且穩(wěn)定性能和說(shuō)明。 365’s TR= 則 Gocs=))( ??? S） S （（KZ =))(1 5 )(3 0 0( ??? ASS KZ 其中 KZ1=KZ179。 Hcs） =STRsT d oSTZAT A S KRKGKZKA ?????? ??? 1))39。 = 綜上所述，本勵(lì)磁系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖如下： 43 由上圖可得前向傳遞函數(shù) GB（ S） =ST d oSTZT A S KGKZKA ?????? ?? 1))1()1( 反饋傳遞函數(shù)： H（ S） = STRKR??1 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)： Gocs)=GB178。 經(jīng)泰勒級(jí)數(shù)展工： G（ S） =)( )(SUkSUd=KZ[TzSTZ 2111???] 略去高級(jí)項(xiàng)得到簡(jiǎn)化后的傳遞函數(shù)為 G（ S） = STZKZ??1 式中 TZ=3001 14 同步發(fā)電機(jī)傳遞函數(shù) 研究發(fā)電機(jī)空載時(shí)勵(lì)強(qiáng)控制系統(tǒng)的有關(guān)性能對(duì)發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)地間化傳遞函數(shù)可用一階滯后環(huán)節(jié)表示。1? 式中 KR 電壓比例系數(shù) TR：電壓測(cè)量回路的時(shí)間常數(shù)，它用濾波電路引起通常在 ～ 之間。 第一章 數(shù)學(xué)模型的建立 上面已設(shè)計(jì)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(jī)以及測(cè)量比較單元構(gòu)成了一個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，下面先建立各部分對(duì)應(yīng)地傳遞函數(shù)，再分析整個(gè)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。其中同步發(fā)電機(jī)是控制對(duì)象，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是控制器，而勵(lì)磁機(jī)則是執(zhí)行環(huán)節(jié)。 簡(jiǎn)單的關(guān)聯(lián)接線控制方式據(jù)齒波移相觸發(fā)電路如圖 3=12（ b） ,鋸齒波電壓與控制電壓分別通過(guò)電阻 R2和 R3反極性并聯(lián)接入三級(jí)管T 的基一射極，工作原理與上述串聯(lián)控制方式相似。這就可以控制T 由截止變導(dǎo)通的時(shí)刻，從而使觸發(fā)脈沖移相。產(chǎn)生負(fù)脈沖； T 由截止變導(dǎo)通時(shí)，發(fā)現(xiàn)正在脈沖。列下周期又重復(fù)上述過(guò)程。 鋸齒波移相觸發(fā)電路，根據(jù)控制電壓與鋸齒波斯灣電壓進(jìn)行比較的方式不同，有并聯(lián)和串聯(lián)兩種控制方式，簡(jiǎn)單的串聯(lián)控制方式鋸齒波移相觸發(fā)電路，如圖 312（ a）所示，來(lái)自綜合放大單元的直接控制電壓 VK 與鋸齒波電壓 Ve 反極性串聯(lián)后加在三級(jí)管 T 的基極和發(fā)射極之間，三極管的輸入信號(hào)為 Vba=VXVk，當(dāng) VK 一定，同步電壓由零向正半周變化，電容 C 開(kāi)始充電時(shí)，因基極為負(fù)電位， T 導(dǎo)通。實(shí)際上，在 C2充電過(guò)程中，B 點(diǎn)電位由原值向零值電位逐漸靠近一些，使 C 點(diǎn)電位向零向負(fù)值線性上升。而且在 A 點(diǎn)電位為正的整個(gè)區(qū)間， C2 一直充電，故鋸齒波的區(qū)間大于 180176。故可認(rèn)為是恒流充電。 T2 是一個(gè)放大倍為高的負(fù)反饋放大器，反饋電容C2跨接在 T2的集電極與基極之間，當(dāng)電容 C2 充電，企圖使 T2某極 B點(diǎn)電位由原值（零下略負(fù)）增高（即少負(fù)一些）時(shí)，經(jīng) T2 的放大作用，集電極 C 點(diǎn)電位下降，通過(guò) C2 的負(fù)饋?zhàn)饔?，阻止電位增高。?dāng) D 載止， C1上的電壓經(jīng)電阻 R1及電源或圓放電， A 點(diǎn)電位降到零下略負(fù)時(shí)， T1導(dǎo)通， T2也導(dǎo)通。 鋸齒波的形成。 同步電壓經(jīng)過(guò)同步變壓器獲得，它采用適當(dāng)?shù)慕臃▽⒅麟娐纷儞Q民具有觸發(fā)電路所要求的幅值，相應(yīng)及相數(shù)的同步電壓，來(lái)作為移相 36 觸發(fā)單元的同步信號(hào)。發(fā)出，這樣六相觸發(fā)脈沖按 +A→ C→ +B→ A→ +C→ B 相順序依次相隔 60176。三相觸發(fā)脈沖按 +A、 +B、 +C 相的順序相隔 120176。向它的控制級(jí)發(fā)出觸發(fā)脈沖，而且當(dāng)控制電壓一定時(shí)，每個(gè)周期送出的第一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)于陽(yáng)極電壓的時(shí)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。 基于綜合原因考慮，本設(shè)計(jì)是 6MW 的大型機(jī)組，故采用線性較好的矩齒波移相觸發(fā)電路。線性度好，在大中型機(jī)組成應(yīng)用較廣。 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(duì)稱度也好，移相范圍較寬。 （一）移相觸發(fā)的手中類 半導(dǎo)體勵(lì)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)。 34 移相觸發(fā)單元 半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中，移相觸發(fā)單元的任務(wù)是產(chǎn)生可以改變相應(yīng) 34 的脈中，用來(lái)觸發(fā)整流橋中的可控硅，使其控制角隨綜合放大來(lái)的控制電壓 Vk 的大小而改變，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的作用?？刹捎梅€(wěn)壓電源 經(jīng)電阻與電位器分壓，引入同相輸入端來(lái)輔助調(diào)零。當(dāng)然，電阻值可能太大，否則會(huì)降低輸出級(jí)功率。 運(yùn)算放大器的輸入端和輸出端均外接二級(jí)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)。（ 2）零點(diǎn)漂移相當(dāng)于小等特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用集成元件運(yùn)算放大器構(gòu)成的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器綜合放大單元，同時(shí)在其余輸出端外接一級(jí)互補(bǔ)射極跟隨器，作為功率放大，其電路如圖 37 所示。 2）具有較高的運(yùn)算精度 3）反應(yīng)速度快，時(shí)間常數(shù)小 4）工 作穩(wěn)定，輸出阻抗小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。 半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中綜合放大單元的任務(wù)是：根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能，線性地綜合測(cè)量，反饋以及限制等直流信號(hào)，并加以放大，用來(lái)得到滿足移相觸發(fā)單元所需要的控制電壓。 為了使發(fā)電機(jī)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(lái)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(shí)，比較橋的實(shí)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(dòng)觸點(diǎn)的位置，可得到不同的輸出特性和整定電壓值 W1，滑動(dòng)觸點(diǎn)處于中間位置時(shí)，對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)空載額定電壓，上、下調(diào)節(jié)器滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置，可以改變整定電壓的177。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中，模擬式比較，整定電路通常采用由穩(wěn)壓管和電阻組成的橋式電路，常用的有對(duì)長(zhǎng)工比較橋和不對(duì)稱比較橋，本設(shè)計(jì)采用的是對(duì)稱比 較橋電路。 電壓比較，通常是把側(cè)量整定電路輸出的與發(fā)電機(jī)端電壓比例的直流電奪 Vc（稱為測(cè)量電壓）與比較電路中的基準(zhǔn)電壓相比較，輸出一個(gè)與電壓偏差成比例的直流電壓 Vb 作為輸入列綜合放大單元的電壓偏差信號(hào)。 此外，可再加一層 ? 型波器，相當(dāng)于一級(jí)電容濾波和一級(jí) 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(jí)濾波，使交流分量大大降低，輸出 電壓的脈動(dòng)更小。 濾波電路 為了提高調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)平對(duì)稱短路情況下調(diào) 節(jié)的靈敏度，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中通常在測(cè)量變壓器與勵(lì)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(duì)稱短路引起三相電壓平衡時(shí)，正序電壓濾波器輸出對(duì)稱的，數(shù)值降低了正序電壓。 測(cè)量整定環(huán)節(jié) 本設(shè)計(jì)采用三相橋式整流，如圖 35，測(cè)量變壓器 CB 原方為三相，副方有兩組三相繞組分別接到兩組三相整流橋，兩橋在直流側(cè)并 29 聯(lián)，接線組別為△ /△ 12，△ /Y11，兩組相和 30176。 Ra a) COS4=1（純有功負(fù)載） 加在測(cè)量變壓器原方的電壓三角形△ a’b’c’與原來(lái)的發(fā)電機(jī)電壓三角形△ abc 基本上相等，即調(diào)差裝置平反應(yīng)有功電流。 Ra Vb’=VbIca178。 32 測(cè)量比較單元 測(cè)量比較單元是調(diào)節(jié)器的敏感單元，作用是測(cè)量發(fā)生機(jī)電壓并變換為直流電壓信號(hào)（測(cè)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(jī)電壓偏差信號(hào) Ub. 測(cè)量比較單元的組成，如圖 32 圖 32 測(cè)量比較單元組成 調(diào)差環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)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(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功平穩(wěn)定合 理的分配。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器工作時(shí)，當(dāng) VF 降低，輸出電流增大，它與勵(lì)磁機(jī)配合，控制發(fā)電機(jī)端電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中自動(dòng)調(diào) 節(jié)器應(yīng)有比例自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本調(diào)節(jié)特性。 =~(? ) 第三章 勵(lì)磁系統(tǒng)控制回路的設(shè)計(jì) 31 控制回路的作用、構(gòu)成 可按硅勵(lì)磁系統(tǒng)控制回路又稱為半導(dǎo)體，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器它的基本任務(wù)是測(cè)量發(fā)生電機(jī)端的電壓偏差，并與輔助裝置送來(lái)的穩(wěn)定限制，補(bǔ)償?shù)刃盘?hào)綜合放大，然后作為控制信號(hào)作用于移相觸發(fā)單元來(lái)改變勵(lì)磁功率單元之中觸發(fā)脈仲的相角，得以控制可控硅導(dǎo)通的大小，使可控硅整流回路輸出的勵(lì)磁電流適應(yīng)負(fù)載的需要，以保持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定，其自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的好壞，決定著勵(lì)磁裝置能否穩(wěn)定，持久， 26 可靠運(yùn)行。其五磁原 25 理如圖（ a），發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，五弧柵開(kāi)關(guān) FMK 處于合閘狀態(tài)，勵(lì)磁機(jī) L 經(jīng)觸頭 FMK，供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流 ifd，五磁時(shí) FMK，跳閘、觸頭 FMK2，首先閉合，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組接入放電子表電阻 RM 然后斷開(kāi)觸頭 FMK，以防止轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞阻從勵(lì)磁機(jī)切換到放電電阻時(shí)發(fā)生開(kāi)路而產(chǎn)生過(guò)電壓。 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(lì)電壓度比為 380/40=，容量為 20KVA 的變壓器，作起勵(lì)度。 401 = 為了較快速建立發(fā)電機(jī)電壓，按 10S 內(nèi)計(jì)算，這樣選擇的起勵(lì)電源電壓大約為額定勵(lì)磁電壓的 1/4，即 U2’=Vfd(e) 179。當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到容