【正文】 通過勞斯判據(jù)及特征方程判定發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行后的穩(wěn)定條件，選取發(fā)電機(jī)由輕載到重載不同運(yùn)行點(diǎn)求出相應(yīng)幾組參數(shù)址，判定符合并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定的放大倍數(shù)量kemax=.通過論文的分析與論述所設(shè)計(jì)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)基本符合工流運(yùn)行要求，靜態(tài)和暫態(tài)，穩(wěn)定達(dá)到了要求的水平，本論文側(cè)重于勵(lì)磁系統(tǒng)主回路和控制回路的設(shè)計(jì)，對于各種保護(hù)裝置，操作回路及其他電氣設(shè)備的定性分析，設(shè)計(jì)中難免存在缺陷與不足，需要在實(shí)際應(yīng)用中加以協(xié)調(diào)和解決。二、勵(lì)磁控制回路如下：調(diào)差回路選用三相調(diào)差，測量回路采用六相整流，選用對稱，比較橋式濾波，綜合放大單元采用運(yùn)算放大器，移相觸發(fā)單元采用鋸齒波觸發(fā)，同步信號(hào)取自同步變壓器。由論文內(nèi)容可以得出下列結(jié)果。上述分析表明在遠(yuǎn)距離輸電相互聯(lián)系弱的系統(tǒng)中，采用勵(lì)磁調(diào)節(jié)后由于250反而減弱系統(tǒng)阻尼能力導(dǎo)致系統(tǒng)可能出現(xiàn)的低頻振蕩現(xiàn)象，因此應(yīng)采用必要措施改善系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，一般采用電力系統(tǒng)的穩(wěn)定器，pss產(chǎn)生正阻尼轉(zhuǎn)矩抵消勵(lì)系統(tǒng)負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。下面討論并網(wǎng)輸電時(shí)，發(fā)電機(jī)同步與阻尼轉(zhuǎn)矩變化。)=K6===Kemax===綜合以上計(jì)算取kemax=(168)蘿斯判據(jù)二個(gè)穩(wěn)定條件的物理意義是同步轉(zhuǎn)矩與阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)大于零由kemax=k4/k5此時(shí)暫態(tài)電動(dòng)勢eq為常數(shù)發(fā)電機(jī)功率特性為eq常數(shù)的功率特性，說明系統(tǒng)穩(wěn)定的極限即eq為常數(shù)的功率極限相對于無勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)eq為常數(shù)的功率極限提高了許多，但是只準(zhǔn)持eq為常數(shù)而不能使機(jī)端電壓為常數(shù)(ug)還不理想，而維護(hù)ug不變，必須提高ke，這是矛盾年，ke者大于kemax，將使勞斯陳列第一列倒數(shù)第二項(xiàng)為負(fù)，系統(tǒng)將振蕩失去穩(wěn)定，這相當(dāng)于存在負(fù)的阻尼功率。cos(176。176。=K5=cos sin(SSo)sin cos(SSo) =cos 176。sin =K2=sin=176。cos =+12Eq=u+jIdi=+j(+) =+=176。)=Kexax==()=p=,Q= I=UG=u+jIxe=+j()=+=176。cos(176。176。 sin(176。=K5=cos sin(SSo)sing=K3=K4= =K2=sin=sin()=Ugq=uGcos(SS)=()=K1=+u2cos =+Eq=u+jIxdi=+j()=+=176。=Kemax===p=I=UG=U+jIxe=+j()=+=176。sing=176。=K3=K4= ==K2=COS =+176。sin(SSG)=()=Ugd=ug=K5===K6===p= Q= 額定I=PJQ=UG=U+jixe=+j() =+=176。176。=K3===K4=cos =+102 cos176。176。cos(SS’)=176。sin(SSG1)=176。sin(SSG1)=EG=u+jIxdi=+j()=+=176。判據(jù)二k4+k5ke0由于K4總大于零，k5可能小于零，此判據(jù)限定了放大倍數(shù)ke的最大值即Ke判據(jù)三：（k1/k3k2k4）+ke(k1kek2k5)0由于（k1/k3k2k4）可能為負(fù)，此判據(jù)限定了ke的最小值即ke下面介紹k1k6和k6的計(jì)算方法：設(shè)P，Q，I=pjQXe= x’d=Xd=xq= xdi=xqi=+=Xdi’=+=p= Q=0輕載I=PjQ=UG=U+jIXe=+J()=+=176。即對應(yīng)于Eq保持常數(shù)的功率特性最大值的角度（k1=0）一般達(dá)到110176。T’doWo0Tj(+k6ke)0Wo(k1k6ke+k2k4k2k5ke)00根據(jù)各個(gè)系數(shù)的定義，kes）由閉環(huán)傳遞函數(shù)可行系統(tǒng)的特征方程為：TjTdos3+Tj(+KG圖的整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：=式中：G3=K3/（1+K3(xd’+xe)表示在恒定的轉(zhuǎn)子相位角下，d軸磁連下小的變化引起的發(fā)電機(jī)端電壓變化的系數(shù)，根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)方程組可是經(jīng)外阻抗接于無限大母線的同步發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù)框圖。xe(X9+Xe)表示示恒d軸磁鏈下，轉(zhuǎn)子相位角小的變化引起的發(fā)電機(jī)端電壓變化的系郵。u,udGsinSo/U6K4=（XdXd’）U△w/s其中：K1=（XqXd’）(X’d=Xe)+U，./(Xe+Xq)表示在恒定的轉(zhuǎn)子d軸磁鏈下，當(dāng)轉(zhuǎn)子相位角有小變化時(shí)，所引起的電磁轉(zhuǎn)矩變化的系數(shù)?！鱏+K2△Eq’△Ug=K1△Ede/c1+K3Tdo’sK3K4△S/c1+k3Tdo’s△M32同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程及穩(wěn)定數(shù)據(jù)根據(jù)對暫態(tài)電勢E9的方程式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)療程。選定初始點(diǎn)后，飽和效應(yīng)可以忽略。例如系統(tǒng)處于小擾動(dòng)情況下，同時(shí)對發(fā)電機(jī)做如下假設(shè)：忽略阻尼效應(yīng)。研究表明，互聯(lián)系統(tǒng)本身因有的自然一尼微弱性是發(fā)生這種現(xiàn)象的主要原因，而勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)又使系統(tǒng)產(chǎn)生阻尼效應(yīng)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)產(chǎn)生低，頻振蕩，但是當(dāng)系統(tǒng)引入適當(dāng)?shù)男盘?hào)，可以增加系統(tǒng)的阻尼，對克服增長性的振蕩是一種有效的措施。22利用時(shí)域仿真校驗(yàn)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的暫態(tài)性能指標(biāo)該方法是利用計(jì)算機(jī)時(shí)域仿真程序?qū)σ阎南到y(tǒng)傳遞函數(shù)進(jìn)行仿真從其輸出的結(jié)果中分析放大倍數(shù)K的最佳取值。（一）田建立的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的傳遞函數(shù)如：開環(huán)傳遞函數(shù)為：Gocs=KZ=則分母階段n3 分子階段m=0三個(gè)極點(diǎn)分別為300 nm=3 故應(yīng)有三條漸近線1）漸近線傾角 1=，2= 3=2）漸近線形心：S=（S1+S2+S3）/3=3）根軌跡實(shí)軸分離點(diǎn)計(jì)算確是：財(cái)閉環(huán)特征方程得=（S3++）=0解方程求根得：S1= S2=（舍）代入（1）方程K得KZ1=所以KZ1=KZ1/=，在0KzKzKmax為欠阻尼，其中Kmax為虛軸交點(diǎn)處的KZ值也即為臨界穩(wěn)定的Kz值，礦據(jù)見下計(jì)算（4）4）蘿斯判據(jù)S3++++KZ1=0S3 1 0S2 +KZ1 0S1 b1S0 +KZ1Br= 1 +KZ1 =(+)如果系統(tǒng)穩(wěn)定則有0+KZ10∴0KZ1則0KZ1∴0KZ1綜合分離點(diǎn)KZ1的值， KZ1在此范圍內(nèi)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)根據(jù)軌跡如下圖：由圖可知：當(dāng)0K，根軌跡在左半軸平面此時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定K=，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定當(dāng)K，此時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定。365’s TR=則Gocs= =其中KZ1=KZ則開環(huán)極點(diǎn)為：S1=300，S2=,S3=開環(huán)零噗卻在無窮遠(yuǎn)處：閉環(huán)傳遞函數(shù)：Gcs= =代入數(shù)據(jù)，并設(shè)KR=1則所以閉環(huán)傳遞的函數(shù)的特征議程為：故本方案建立的勵(lì)磁系統(tǒng)模型為三階模型第二章 動(dòng)態(tài)性以分析在上述已建立的傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上，我們運(yùn)和自動(dòng)控制理論加有關(guān)方法及計(jì)算機(jī)輔助分析來分析已設(shè)計(jì)的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能包括暫態(tài)性能穩(wěn)定性以及穩(wěn)態(tài)性能。cs）G式中KG：發(fā)電機(jī)放大系數(shù)TD：表示時(shí)間常數(shù)，忽略飽和現(xiàn)象查得TD。12綜合放大單元的傳遞函數(shù)綜合放大單元在半導(dǎo)體型調(diào)節(jié)器中是由運(yùn)算放大器組成，傳遞函數(shù)通?？梢暈榉糯笙禂?shù)為K的一階慣性環(huán)節(jié)，可表示為：GA（S）=KA：電壓放大系數(shù)TA：放大器時(shí)間常數(shù)采和運(yùn)算放大系數(shù)為K的放大器響應(yīng)快可近似認(rèn)為TA=013功率主大單元的傳遞函數(shù)本設(shè)計(jì)中半導(dǎo)本勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的功率放大單元是三柯全控橋式整流由于晶閘管整流元件工作是斷續(xù)的，可控硅整流器輸出平均電壓，滯后觸發(fā)器控制電壓的時(shí)間與整流電器有關(guān)，其最大可滯后時(shí)間TZ+==M為整流控制相數(shù)F為電源頻率由以上發(fā)析得：整流電路輸出電壓方程：Ud=式中Kz:ud和uk之間的放大倍數(shù)上式經(jīng)拉氏變換得傳遞函數(shù)為：G（S）==KZ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電阻R2和R3反極性并聯(lián)接入三級管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C2的負(fù)饋?zhàn)饔茫柚闺娢辉龈?。?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，來作為移相觸發(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)脈沖對應(yīng)于陽極電壓的時(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?；诰C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)的脈中，用來觸發(fā)整流橋中的可控硅，使其控制角隨綜合放大來的控制電壓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。可采用穩(wěn)壓電源經(jīng)電阻與電位器分壓，引入同相輸入端來輔助調(diào)零。當(dāng)然，電阻值可能太大，否則會(huì)降低輸出級功率。運(yùn)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)。（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，線性地綜合測量，反饋以及限制等直流信號(hào)，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。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