【正文】 激勵(lì)下系統(tǒng)輸出和狀態(tài)協(xié)方差等等。第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性 對(duì)上述傳遞函數(shù)框圖模型可以應(yīng)用 MATLAB進(jìn)行仿真分析，可以考察各個(gè)參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)的影響。下面就以某勵(lì)磁系統(tǒng)為例利用MATLAB對(duì)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行仿真分析。一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)首先應(yīng)該是穩(wěn)定的，這是該系統(tǒng)能夠運(yùn)行的前提；其次應(yīng)該既有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性二、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是指在外界干擾信號(hào)作用下，該系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)定工作狀態(tài)變化到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間響應(yīng)特性。這樣，按照勵(lì)磁系統(tǒng)的工作特性，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流和機(jī)端電壓將不隨發(fā)電機(jī)有功電流的變化而變化。由圖 b看出，在 cosΨ =0o時(shí)。于是就形成了下斜的發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中增加調(diào)差單元之后，輸入勵(lì)磁調(diào)節(jié)器測(cè)量比較單元的電壓 U’a、 U’b和 U’c會(huì)隨發(fā)電機(jī)電流的增加而增加。由圖可得下式：第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性當(dāng)發(fā)電機(jī)帶純無(wú)功負(fù)荷，即cosΨ =0o， Ψ=90 o時(shí)，按上式作出的相量圖如圖所示。第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元調(diào)差單元的接線(xiàn)可分為單相、兩相和三相三種方式。其計(jì)算公式為式中 UG1—— 發(fā)電機(jī)空載電壓， V； UG2—— 發(fā)電機(jī)帶額定無(wú)功負(fù)荷時(shí)的電壓， V； UGe—— 發(fā)電機(jī)額定電壓， V。此特性通常稱(chēng)為發(fā)電機(jī)外特性或電壓調(diào)節(jié)特性，也稱(chēng)為電壓調(diào)差特性。勵(lì)磁系統(tǒng)中還使用三相不可控整流電路，這種電路通常用于供給大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流。第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理 可控硅整流電路 可控硅整流電路的作用可控硅整流電路的作用是將交流電壓整流成直流電壓向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組或勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組供給可控制的勵(lì)磁電流。 響應(yīng)速度快，即時(shí)間常數(shù)要小 工作穩(wěn)定、輸出阻抗低。 對(duì)綜合放大單元的基本要求要求能線(xiàn)性無(wú)關(guān)地綜合、放大各輸入信號(hào)。改善勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理 綜合放大單元 綜合放大單元的作用大各種勵(lì)磁控制信號(hào)。當(dāng)減少 W 的阻值時(shí)，調(diào)節(jié)過(guò)程與W 的阻值增加相反，可以使發(fā)電機(jī)電壓下降。當(dāng)上升到 Ub≈0時(shí)，調(diào)節(jié)過(guò)程停止，發(fā)電機(jī)進(jìn)入新的穩(wěn)定點(diǎn)運(yùn)行。這樣， RW 增加的結(jié)果會(huì)使 Uab↓→Ub ↓。如果這時(shí)調(diào)整 W ，使其阻值 RW 增加，則 RW 上的電壓降就會(huì)增加。設(shè)發(fā)電機(jī)運(yùn)行在電壓 UG。電路中 R1＝ R2，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓相等。第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理 比較整定電路比較整定電路的作用：（ 1）把測(cè)量輸出的電壓 UC與給定電壓 Ugd相比較，輸出一個(gè)表征發(fā)電機(jī)電壓與其給定值偏差的直流電壓 Ub；（ 2）通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的給定值Ugd去調(diào)節(jié) Ub的大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓或無(wú)功功率，可以就地手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以遠(yuǎn)方手動(dòng)調(diào)節(jié)或通過(guò)自動(dòng)裝置調(diào)節(jié)。整流濾波的作用是將測(cè)量變壓器的副邊輸出的電壓變換成平穩(wěn)的直流電壓。它并不是測(cè)量比較單元必須設(shè)置的環(huán)節(jié)。當(dāng) UG升高時(shí)，經(jīng)過(guò)調(diào)差、測(cè)量環(huán)節(jié)的輸出 UC升高，測(cè)量比較單元輸出一個(gè)負(fù)的偏差電壓，將使 ILL變小從而使 IL變小，這樣可以降低UG；當(dāng) UG降低時(shí)，經(jīng)過(guò)調(diào)差、測(cè)量環(huán)節(jié)的輸出 UC降低，測(cè)量比較單元輸出一個(gè)正的偏差電壓，將使 ILL變大從而使 IL變大，這樣可以升高 UG；達(dá)到維持機(jī)端電壓基本不變的目的 第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理 電壓測(cè)量比較單元電壓測(cè)量比較單元的基本作用是把發(fā)電機(jī)電壓變換為與其成正比的直流電壓，與給定電壓進(jìn)行比較，得到兩者的偏差。圖中的輔助控制不是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的必備單元，只有大容量發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器才配備。第四節(jié)、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁功率單元 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器交流電源勵(lì)磁 直流電源勵(lì)磁機(jī)電式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 計(jì)算機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器交流電源 整流電路 它勵(lì) 自勵(lì)靜止 旋轉(zhuǎn)第四節(jié)、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)第四節(jié)、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理基本結(jié)構(gòu) 隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器經(jīng)歷了電磁式、模擬半導(dǎo)體式和數(shù)字式等幾個(gè)發(fā)展階段。裝置本身應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速，調(diào)節(jié)過(guò)程穩(wěn)定。根據(jù)運(yùn)行的需要，應(yīng)有足夠的電壓調(diào)節(jié)范圍，裝置的電壓調(diào)差率亦應(yīng)能隨系統(tǒng)要求而改變。應(yīng)具有足夠大的強(qiáng)勵(lì)頂值電壓倍數(shù)及電壓上升速度。汽輪機(jī)因調(diào)速器比較靈敏，不易超速，可不作此項(xiàng)要求。在系統(tǒng)事故情況下，可以實(shí)行強(qiáng)勵(lì)，從而大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能夠顯著改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件。在正常運(yùn)行及事故情況下，能提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。0機(jī)組 1機(jī)組 II機(jī)組 II’第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求 在運(yùn)行中，假如需要重新分配發(fā)電廠(chǎng)中的無(wú)功負(fù)荷，可以手動(dòng)調(diào)整某臺(tái)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置的給定電位器，便能使該機(jī)組的特性曲線(xiàn)上下移動(dòng)。假如要使機(jī)組間的無(wú)功負(fù)荷重新分配，則可將機(jī)組 II的特性位置上移到 II’處，這時(shí)所帶無(wú)功負(fù)荷電流將增加為 I’Q2，而機(jī)組 I則承擔(dān)其余部分。系統(tǒng)勵(lì)磁裝置調(diào)節(jié)的結(jié)果，將維持母線(xiàn)電壓 VI,機(jī)組 II的特性與VI的相交點(diǎn)，決定了機(jī)組 II所帶的無(wú)功負(fù)荷電流 IQ2,其余的無(wú)功則全部由機(jī)組 I承擔(dān)。二、同步發(fā)電機(jī)的進(jìn)相與調(diào)相運(yùn)行進(jìn)相發(fā) 有功，吸收無(wú)功輸電線(xiàn)路長(zhǎng)、電容大、輕載時(shí)電壓升高，需吸收無(wú)功 時(shí)，發(fā)電機(jī)從遲相轉(zhuǎn)為進(jìn)相， If越小， 越大靜穩(wěn)態(tài)儲(chǔ)備下降、端部嚴(yán)重發(fā)熱、影響出力調(diào)相只發(fā)或吸收無(wú)功調(diào)壓 需要水輪機(jī)低水位汽輪機(jī)處于檢修汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)很低第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求應(yīng)能保證并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率得到合理分配，因此對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性應(yīng)有一定的要求。第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求一、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)（一）、同步發(fā)電機(jī)的允許運(yùn)行范圍EqnXdIN UNINUNEqnjINXdIq jIqx第一節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行受限條件定子繞組： IN為限 —S 園弧轉(zhuǎn)子繞組： 勵(lì)磁電流為限 —F 園弧原動(dòng)機(jī)出力：額定有功功率 —BC 直線(xiàn)其它約束： 靜穩(wěn)、進(jìn)相導(dǎo)致漏磁引起溫升 —T 弧第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求在系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下，供給同步發(fā)電機(jī)所要求的勵(lì)磁功率，對(duì)于不同的負(fù)載情況，均應(yīng)能對(duì)勵(lì)磁電流自動(dòng)調(diào)節(jié)，以維持機(jī)端或系統(tǒng)某點(diǎn)電壓在給定的水平。勵(lì)磁系統(tǒng)是向發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁電流的系統(tǒng)，包括生產(chǎn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的勵(lì)磁功率單元、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、手動(dòng)調(diào)節(jié)部分以及滅磁、保護(hù)、監(jiān)視裝置和儀表等。優(yōu)化的內(nèi)容有： ①負(fù)荷所需的無(wú)功功率讓哪些無(wú)功電源提供最好，即無(wú)功電源的最優(yōu)分布； ② 負(fù)荷所需的無(wú)功功率是讓已投入運(yùn)行的無(wú)功電源供給好，還是裝設(shè)新的無(wú)功電源更好，即無(wú)功功率的優(yōu)化補(bǔ)償?shù)谌?jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖 1所示。所謂電壓中樞點(diǎn)是指反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠(chǎng)和樞紐變電站的母線(xiàn)電壓。第二節(jié)、電路系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制一、電力系統(tǒng)的電壓控制電力系統(tǒng)電壓控制的首要任務(wù)是控制電力系統(tǒng)中各種無(wú)功功率電源發(fā)出的無(wú)功功率等于負(fù)荷在額定電壓下消耗的無(wú)功功率的總合，維持電力系統(tǒng)電壓的總體水平在額定值附近；其次是控制電力系統(tǒng)各結(jié)點(diǎn)電壓在允許范圍之內(nèi)。在暫態(tài)穩(wěn)定方面，采用高勵(lì)磁頂值、快速響應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)，會(huì)使發(fā)電機(jī)在加速過(guò)程中迅速增大勵(lì)磁電流，從而有效地改善電力系統(tǒng)地暫態(tài)穩(wěn)定性。在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定方面，合理地選用自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，可以使發(fā)電機(jī)出口某一電抗后面地電壓維持不變。這是因?yàn)檫h(yuǎn)距離地從電源經(jīng)過(guò)變壓器和輸電線(xiàn)路向負(fù)荷輸送無(wú)功功率，要產(chǎn)生電壓損耗（高壓線(xiàn)路和變壓器上的電壓損耗主要由無(wú)功功率造成的）和有功功率損耗，而且輸送距離越遠(yuǎn)，經(jīng)過(guò)的環(huán)節(jié)越多，電壓損耗和有功功率損耗就越大。這些工作做得好，不僅可以提高電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，而且還會(huì)減少無(wú)功功率傳輸過(guò)程中造成的無(wú)功和有功功率損耗，而且可以提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性 高壓輸電線(xiàn)路的充電功率相當(dāng)于在線(xiàn)路上并聯(lián)了電容器，因此高壓輸電線(xiàn)路也可以看成無(wú)功電源?？梢?jiàn)，維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內(nèi)是靠控制電力系統(tǒng)無(wú)功電源的出力實(shí)現(xiàn)的。要控制電力系統(tǒng)在額定電壓運(yùn)行，就要控制電力系統(tǒng)中無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率等于電力系統(tǒng)負(fù)荷在額定電壓時(shí)所需消耗的無(wú)功功率。電壓崩潰后，大量電動(dòng)機(jī)自動(dòng)切除，某些發(fā)電機(jī)組失步，導(dǎo)致系統(tǒng)解列或大面積停電。如此惡性循環(huán)的結(jié)果，會(huì)使該樞紐變電站的母線(xiàn)電壓下降到很低的水平。這將直接影響鍋爐和汽輪機(jī)的運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電廠(chǎng)出力下降，危機(jī)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性（二）電壓偏移對(duì)電力系統(tǒng)的影響電廠(chǎng)中的廠(chǎng)用機(jī)械（如給水泵、循環(huán)水泵、送風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)、磨媒機(jī)等）是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。沖擊負(fù)荷（如軋鋼機(jī)等）會(huì)引起電壓突然下降和恢復(fù)，產(chǎn)生電壓閃變。電壓過(guò)高會(huì)使白熾燈的壽命大大縮短，電壓高于額定值 10％，壽命將縮短一半。電壓過(guò)高將使所有電氣設(shè)備絕緣受損；使變壓器、電動(dòng)機(jī)等的鐵心飽和程度加深，鐵心損耗增大，溫升增加，壽命縮短。負(fù)荷變化是隨機(jī)的 — 規(guī)律性用負(fù)荷曲線(xiàn)表示電爐的用功功率與電壓的平方成正比，煉鋼廠(chǎng)中的電爐會(huì)因電壓降低而增加冶煉時(shí)間，從而影響產(chǎn)量。因此，當(dāng)電壓過(guò)低時(shí)可使電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)能力下降；使繞組溫度上升，加速絕緣老化，嚴(yán)重情況下，甚至使電動(dòng)機(jī)燒毀。第四章 電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率自動(dòng)控制(一 )、 電壓偏移對(duì)電力用戶(hù)的影響負(fù)荷 — 用電設(shè)備在某時(shí)刻從系統(tǒng)中取用的功率負(fù) 荷 類(lèi) 型異步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)各類(lèi)電爐整流設(shè)備電子儀器電燈第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性一、電力系統(tǒng)電壓控制的必要性第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性電力負(fù)荷中比重最大的是異步電動(dòng)機(jī)，它的轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比。四、電力系統(tǒng)的有功功率控制第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理（一）電力系統(tǒng)中的有功功率平衡（二）并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間的有功功率分配fPG0PG1(f)PG2(f)f1PG1 PG2△ PG1 △ PG2f2PG1’ PG2’第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理第八節(jié) 聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率和有功功率控制第九節(jié) 電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法和自動(dòng)發(fā)電控制一、電力系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)頻方法有主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法、虛有差法、積差調(diào)節(jié)法等二、自動(dòng)發(fā)電控制（ AGC）四個(gè)基本目標(biāo)：① 使電力系統(tǒng)的發(fā)電出力和負(fù)荷功率相匹配；② 將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)節(jié)到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值；③ 空盒子區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的交換功率與計(jì)劃值相等，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域內(nèi)有功功率的平衡；④ 在區(qū)域內(nèi)各發(fā)電廠(chǎng)間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。選擇調(diào)頻電廠(chǎng)時(shí)，主要考慮下列因素： (1)具有足夠大的容量和可調(diào)范圍； (2)允許的出力調(diào)整速度滿(mǎn)足系統(tǒng)負(fù)荷變化速度的要求； (3)符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則； (4)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上交換功率的變化不致影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。從是否承擔(dān)頻率的二次調(diào)整任務(wù)出發(fā)，可將系統(tǒng)中所有發(fā)電廠(chǎng)分為調(diào)頻廠(chǎng)和非調(diào)頻廠(chǎng)兩類(lèi)。調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)稱(chēng)為機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率，即三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理（一）、頻率的一次調(diào)整第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理0（二）頻率的 二次調(diào)整(三 )、調(diào)頻電廠(chǎng)的選擇第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理電力系統(tǒng)中并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組都裝有調(diào)速器。 f為系統(tǒng)等效機(jī)組的頻率，即電力系統(tǒng)的頻率； PG為系統(tǒng)等效機(jī)組發(fā)出的有功功率，即電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行的所有機(jī)組發(fā)出的有功功率的總和。這種現(xiàn)象稱(chēng)為電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)，簡(jiǎn)稱(chēng)負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)，并用負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)來(lái)衡量負(fù)荷調(diào)節(jié)作用的大小。電力系統(tǒng)負(fù)荷功率與頻率的關(guān)系為第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲線(xiàn)如圖所示。為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化并突出主要矛盾，在分析電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制時(shí) ，常將電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行得所有機(jī)組用一臺(tái)等效機(jī)組代替；將電力系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷用一個(gè)等效負(fù)荷代替；然后使用發(fā)電機(jī)組單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)頻率和有功功率控制得基