【正文】 元在強勵時，可能提供的最大電壓輸出值，~。另外，它還有隔離和匹配的作用，隔一次系統(tǒng)與勵磁系統(tǒng)，使一次系統(tǒng)故障時，勵磁系統(tǒng)所受影響最小，并滿足容量的要求。21 整流變壓器ZB的設計整流變壓器的作用是提供發(fā)電機的勵磁功率，是勵磁功率單元的核心部分，由于發(fā)電機出口電壓較高，所以通過它的降壓后，能得到適合于整流回路的工作電壓。主回路的設計旨在使整個勵磁系統(tǒng)滿足各方面的技術要求和性能指標外，應盡量節(jié)省投資，并力標接線簡單明了且功能完備。另外，以種滅磁為事故時，正常運行時采用可控硅逆變滅磁即可。常用的滅磁方式有：單獨的勵磁和滅磁；滅弧柵滅磁；利用可控硅逆變滅磁；非線性電阻滅磁；放電電阻滅磁。本設計采用廠用電起勵，原因：①本設計針對機組有相對獨立的機組母線，并且有可靠的自投入電源；②廠用電所帶負荷較小，所以考慮將廠用電線做為起勵電源，從而解決起勵問題；③勵磁變投入，整流橋側即有全電壓整流橋和勵磁調節(jié)器均能正常工作。起勵方式選擇勵磁變壓器接在機端的自并發(fā)電機，當機組起勵后，轉速接近額定值后，機端電壓為殘壓，基值太低，勵磁調節(jié)器觸發(fā)回路中同步電壓太低，不能使發(fā)電機建立電壓，必須先供給發(fā)電機初始勵磁，使發(fā)電機逐步建立一定電壓，此過程為起勵。整流方式的選擇整流電路一般按整流方式可分為可控硅整流和不可控硅整流兩大類，可控硅整流又分為：單相半波整流，單相半控橋式整流；兩相零式整流；三相半控橋整流；三相全控橋式整流。至于帶時限繼電保護的動作問題，也可采用一些措施加以解決。國內(nèi)外的分析研究和試驗表明，這種勵磁紋式的缺點，并沒有設備的那么嚴重，自勵方式與他勵方式的勵磁是很接近的。（4）由發(fā)電機機端取得勵磁能量。（2）于需由軸勵磁機，可縮短主軸長度，減少基建投資。本次設計采用的是自并勵系統(tǒng)，發(fā)電機自并勵系統(tǒng)與單元機組廠用電接線類似，發(fā)電機的勵磁電源取自發(fā)電機本身，它的共同特點是用勵磁變壓器耦合供給勵磁，使整個勵磁系統(tǒng)沒有轉動部分。交流勵磁機勵磁系統(tǒng)根據(jù)勵磁機電源整流方式及整流器狀態(tài)不同，可分為以下幾種：a) 他勵交流勵磁機系統(tǒng)是指帶有他勵電源一中頻副勵磁機可以是靜止的，也可是旋轉的，所以分為交流勵磁機帶靜止硅整流方式和交流勵磁機帶轉動的硅型整流器（無刷勵磁）兩種方式，都帶有副勵磁機。同步發(fā)電機的主要勵磁紋式有兩種，直流勵磁系統(tǒng)和義流勵磁系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，同步發(fā)電機的容量大，勵磁電流由與發(fā)電機同軸的直流發(fā)電機供給，即所謂直流勵磁機系統(tǒng)。為了滿足正常運行的需要，發(fā)電機的勵磁電源必須具備足夠的調節(jié)容量，并且要有一定的強勵倍數(shù)和勵磁電壓響應速度。12 方案論證及選擇勵磁方式的選擇。勵磁電壓上升速度是衡量勵磁功率單元動態(tài)行為的一項指標，定與試驗條件和所有規(guī)定有關。對勵磁功率單元的要求：具有足夠的調節(jié)容量。具有較小的時間常數(shù)，能迅速響應輸入信息的變化。對遠距離輸電的發(fā)電機組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運行要求勵磁調節(jié)器設有共靈區(qū)。對勵磁調節(jié)器的主要任務是檢測和綜合系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息，以產(chǎn)生相應控制信號，經(jīng)放大后控制勵磁功率單元以得到所要求的發(fā)電機勵磁電流。保證發(fā)電機穩(wěn)定運行是電力系統(tǒng)可靠供電的首要條件，系統(tǒng)運行中隨時會受到外來干擾，擾動后機組能恢復到原狀態(tài)或過渡到新的運行狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的。當發(fā)電機負荷改變而端電壓隨之變化時，同干勵磁調節(jié)器的調節(jié)作用，勵磁系統(tǒng)將自動地增加或減小供出的勵磁電流，使發(fā)電機端電壓回復到給定水平，保證調壓的精度，當機組用負荷時，通過勵磁系統(tǒng)的調節(jié)作用，應限制機流電壓使之不致于過分升高，另外，若幾臺機組并列運行時，通過勵磁調節(jié)系統(tǒng)應能穩(wěn)定地分配機組的無功功率。為此，在正常運行或事故情況下，卻需要調節(jié)同步發(fā)電機的勵磁電流，勵磁調節(jié)應執(zhí)行下列任務。無論在穩(wěn)定運行或暫態(tài)過程中，同步發(fā)電機的運行狀態(tài)在很大程度上與勵磁系統(tǒng)有關。第一部分 QF6Z型同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)基本設計第一章 緒論11 概述主要技術參數(shù)發(fā)電機型號：QF6Z額定容量：6MW定子額定電壓：定子額定電流：688A轉速：3000效率100%:定子接線:Y空載勵磁電流:95A空載勵磁電壓:滿載勵磁電流:248A滿載勵磁電壓:同步電抗Xd:%瞬變電抗Xd:%定子線圈開路時勵磁線圈時間常數(shù):勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，直接影響發(fā)電機的運行特性。近年來，國內(nèi)，外勵磁系統(tǒng)的研制不斷取得進展，各型勵磁系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。勵磁系統(tǒng)是提供同步發(fā)電機可調勵磁裝置的組合。為此，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求發(fā)電機迅速增大勵磁電流，以維持電網(wǎng)電壓水平及穩(wěn)定性。它的技術性能及運行的可靠性，對供電質量，繼電保護可靠動作，加速電動機自啟動和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行都有重大的影響，隨著超高壓遠距離輸電系統(tǒng)的建立，以及大容量發(fā)電機標幺電抗的增大，也可按電網(wǎng)的條件采用高超響應和高頂值電壓的勵磁系統(tǒng)。性能分析部分主要應用自動控制的有關知識，彩用根軌這，時域響應曲線及相應的計算機軟件上機進行調試分析，并對發(fā)電機并網(wǎng)后的穩(wěn)定性和對系統(tǒng)的影響作一淺析。畢業(yè)設計（論文） 題目QF62型同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)基本設計摘 要同步發(fā)電機勵磁控制在保證電能質量，無功功率的合理分配和提高電力系統(tǒng)運行的可靠性方面起著十分重要的作用，本次設計以QF62發(fā)電機為主，對其勵磁系統(tǒng)進行設計和性能分析。主要路采用自并勵方式，用三相全控整流橋整流，根據(jù)勵磁控制系統(tǒng)的任務，性能，結合工程實際需要，對主回路和控制回路進行設計和選擇，同時，適當選擇過電壓和過電流的保護方式。關鍵詞：勵磁系統(tǒng) 可控硅 自并勵 自動控制目 錄目 錄 I前 言 1第一部分 QF6Z型同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)基本設計 2第一章 緒論 211 概述 212 方案論證及選擇 5第二章 勵磁系統(tǒng)主回路的設計 921 整流變壓器ZB的設計 922 整流回路的原理及分析 1223 半導體勵磁系統(tǒng)的保護 1524 整流元件參數(shù)確定及元件選擇 1825 起勵設計 2326 五磁設計 24第三章 勵磁系統(tǒng)控制回路的設計 2531 控制回路的作用、構成 2532 測量比較單元 2633 綜合放大單元 3234 移相觸發(fā)單元 33第二部分 勵磁系統(tǒng)的性能分析 40第一章 數(shù)學模型的建立 4011測量比較單元 4012綜合放大單元的傳遞函數(shù) 4113功率主大單元的傳遞函數(shù) 4114同步發(fā)電機傳遞函數(shù) 42第二章 動態(tài)性以分析 4421勵磁控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 4422利用時域仿真校驗勵磁控制系統(tǒng)的暫態(tài)性能指標 4723移態(tài)誤差的計算 49第三章 勵磁系統(tǒng)控制對電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定影響及改善的分析 4931同步發(fā)電機的動態(tài)療程線性化條件 5032同步發(fā)電機動態(tài)方程及穩(wěn)定數(shù)據(jù) 50結 論 60前 言勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分。在某些故障情況下，發(fā)電機端電壓降低將導致電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平下降?？梢姡桨l(fā)電機勵磁的自動控制在保證電能質量，無功功率的分配和提高電力系統(tǒng)運行的可靠性方面起著十分重要的作用。它包括勵磁電源裝置，自動，手動調整勵磁裝置，自動滅磁裝置，勵磁繞組過電壓保護裝置和上述裝置的控制，信號，測量儀表等，為了保證更高可靠性，可根據(jù)需要裝設備用勵磁系統(tǒng)。本文以QF62發(fā)電機為例，對其主回路設計，勵磁方式以及控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和調節(jié)性能進行了初步論述。勵磁系統(tǒng)一般由兩部分組成，另一部分是勵磁功率單元，向同步發(fā)電機勵磁繞組提供直流勵磁電流，第二部分是勵磁調節(jié)器，根據(jù)發(fā)電機的運行狀態(tài)，自動調節(jié)功率單元輸出的勵磁電流，VX滿足發(fā)電機運行的需要。優(yōu)良的勵磁系統(tǒng)不僅可以保證發(fā)電機運行的可靠性和穩(wěn)定性，而且可以有效地提高發(fā)電機及其相聯(lián)的電力系統(tǒng)的技術經(jīng)濟指標。電壓控制及無功分配在發(fā)電機正常運行情況下，勵磁系統(tǒng)應維持發(fā)電機端電壓（或升壓變壓器高壓側電壓）在給定水平。提高同步發(fā)電機并列運行時的穩(wěn)定性。對靜態(tài)穩(wěn)定勵磁系統(tǒng)能有效地提高靜態(tài)穩(wěn)定功率極限，對于暫定穩(wěn)定強行勵磁可減少加速面積，增大減速面積，改善暫態(tài)穩(wěn)定性。對其要求如下：系統(tǒng)正常運行時，勵磁調節(jié)器應能反映發(fā)電機電壓的高低以維持發(fā)電機電壓的給定水平，并能合理分配組間的無功功率和便于實現(xiàn)無功功率的轉移。能迅速反應系統(tǒng)故障，具備強行勵磁導控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運行條件。結構簡單可靠，操作維護可靠方便，并逐步做到系統(tǒng)化，標準化。具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度，勵磁頂值電壓Ufd(h)是勵磁功率單元在強勵時可能提供的最高輸出電壓值，該值與額定工況下，該值與額定工況下勵磁電壓Ufd(h)之比稱為強勵倍數(shù)Ke，涉及制造成本導因素。隨著勵磁系統(tǒng)的發(fā)展及系統(tǒng)裝機容量的增大，傳統(tǒng)的靠利用同軸的直流發(fā)電機作為勵磁機的勵磁方式存在下列問題：一是直流勵磁機受制造容量的限制；二是整流子和炭刷的維護麻煩，三是勵磁調節(jié)大慢，在這些矛盾的解決上誕生了半導體勵磁系統(tǒng)。眾所周知，同步發(fā)民機的勵磁電壓源實質上是一個對室的直流電源。在設計勵磁系統(tǒng)方案時，首先要考慮它的可靠性，為了防止外系統(tǒng)故障對它的影響，勵磁功率單元應作為發(fā)電機的專用電源，另外，它的起勵方式也應力求簡單方便。隨著發(fā)電機容量的提高，所需勵磁電流也相應增大，機械整流子在換流方面遇到了困難，而大功率半導體，整流之體制造工藝又日益成，于是大容量機組的勵磁功率單元就采用了交流發(fā)電機和半導體整流元件組成的交流勵磁系統(tǒng)，一般都是與主機同軸旋轉，為了縮短主軸長度，降低造價減少環(huán)節(jié)，最近對提出用發(fā)電機自身作為勵磁電源的方法，即這次設計的發(fā)電機自并勵系統(tǒng)。直流勵磁機勵磁系統(tǒng)在電系統(tǒng)發(fā)展初期，機組容量不大，勵磁電流由與發(fā)電機同軸的直流發(fā)電機供給，它是靠機械整流子換向整流，當勵磁電流過大時，換向很困難，所以這種方式足能在10萬KW以下容量機組采用，分為自勵式和它勵式。b) 自勵交流勵磁機系統(tǒng)與自勵直流勵磁機系統(tǒng)一樣，自勵交流勵磁機的勵磁電源也是從本機直流獲取的，所不同的是直流勵磁機為了調整電壓，需要一個磁場變壓器，而自勵交流機為了維持端電壓恒定，則改用了可控硅元件，同樣分為自勵交流帶靜止可控硅方式和義流帶靜止硅整流方式，這兩種勵磁系統(tǒng)的可取之處是不用副勵磁機?；鶅?yōu)點是：（1）勵磁系統(tǒng)接線和設備簡單，無轉動部分，維持費用小，可靠性高。（3）直接以晶閘管控制轉子電壓，可獲得很快的勵磁電壓咱應速度，可以近似認為是有階躍函數(shù)的響應速度。對于這種勵磁方式，人們常有兩種疑慮：第一，發(fā)電機近端短路時，能否滿足強勵要求，機組失磁；第二，由于短路電流的迅速衰減，帶時限的繼電保護是否會拒絕動作。因此，只要配合快速保護，并適當提高強勵倍數(shù)，這種勵磁方式還是可以采用的。所以自并勵方式被廣泛采用。本設計采用三相全控橋式整流，它從三相半波整流回路發(fā)展而來，六個橋臂全部采用可控硅三件，共陽及組和共陰級組都觸發(fā)導通，與半控橋相比較脈動電壓小，且頻率高，脈沖間隔60℃，較半控橋小，所以全控橋動態(tài)響應快，調整及時，而且根本解決了先控問題，是目前較為理想的整流方式。起勵方式分為殘壓起勵和他勵起厲，而他勵起勵又分為廠用電起勵和蓄電池起勵。滅磁方式的選擇當發(fā)電機內(nèi)部故障時，以及變壓器短路時，必須迅速而又徹底地消滅磁場才能有效地保護發(fā)電機。本設計采用放電電阻滅磁，其優(yōu)點是：接線簡單，運行可靠，可滿足小的勵磁電流的要求，原理和參數(shù)計算下一部分。第二章 勵磁系統(tǒng)主回路的設計勵磁系統(tǒng)主回路包括接在發(fā)電機出口的整流變壓器ZB和三相全控整流電路，各元件的保護裝置，以及磁、起勵回路。在發(fā)電機正常運行時，整流變壓器，可控硅在滿足各方面的要求時，還要留有一定的裕度，以保證事故時的強勵要求，所以，