chapter2-7 关于励磁1.pdf

电气工程及其自动化专业课程 电力系统自动化 武汉理工大学自动化学院 电气技术教研室 侯 慧 husthou@126.com 3.1励磁控制系统的组成及任务 ●同步发电机励磁电流的特征： （1）直流；（2 ）大小可调； ●励磁系统就是为同步发电机提供大小可调 的直流励磁电流的设备总体。 • 励磁系统=励磁功率单元+励磁调节器； 前者负责提供直流电流，后者负责调节直 流电流的大小； 励磁系统的组成及其任务 励磁系统的组成及其任务： ●励磁功率单元： 为同步发电机励磁绕组提供可控直流励磁 电流； ●励磁调节器： 根据同步发电机的运行要求，调整励磁电 流的大小； 励磁功率单元 • 可控直流电源类型： （1）直流发电机；（早期应用） （2 ）交流发电机+可控整流器；（典型应用1） （3 ）机端变压器+可控整流器；（典型应用2 ） • 可控整流器的类型： （1）晶闸管换流器；（全控桥、半控桥） （2 ）基于全控器件的SPWM换流器（目前国际上 暂无实际应用，我们课题组已获国家自然科学基 金的资助，正在开展研究）； （3 ）不控整流桥+直流斩波（开关励磁）。 励磁调节器 • 连续调节的闭环控制器； • 控制规律： （1）经典控制：PID控制（单目标控制）； （2 ）现代控制：最优控制（多目标控制）； （3 ）智能控制：自适应控制等。 励磁控制系统的组成 • 励磁控制系统是由励磁功率单元，励磁调节器和同 步发电机共同构成的一个闭环控制系统。 励磁控制系统=励磁系统+ 同步发电机 • 同步发电机的励磁形式： （1）直流励磁（转子单向旋转的常规发电机；转子 双向旋转的抽水蓄能电机和潮汐发电机）；特点是 恒速恒频； （2 ）交流励磁（绕线式异步发电机，又称异步化的 同步发电机、双馈电机，交流励磁发电机，常用作 风力发电机和抽水蓄能电机）；特点是变速恒频； 励磁控制系统的任务 励磁控制系统的三大任务： （1）调压稳压； （2 ）无功分配； （3 ）提高电力系统稳定性； 调压稳压的技术指标及其要求 • 调压：70%～110% （85%～115%）VN • 稳压：调压精度要求为0.2%～0.5% VN ； • 动态性能指标：超调、振荡次数、调节时间、延迟时 间、响应时间等（参见：DL/T583-2006 ）； • 为了满足调压精度和动态性能指标的要求，对励磁调 节器提出如下要求： （1）测量精度高，速度快； （2 ）优良的控制规律和优化设置控制参数； （3 ）必要时需配备时间常数补偿器和励磁系统稳定器。 无功分配 • 无功分配：同一并列点（母线）上，并列运行机 组间的无功功率分配。 • 合理分配无功的原则：按机组容量等比例分配， 即按无功功率标幺值相等的原则进行分配，要求 在任何时候都能够做到：各机组所承担的无功功 率与本机额定无功（或容量）的比例均相等，称 为无功的合理分配。 提高电力系统稳定性 • 稳定性的概念： （1）静态稳定性； （2 ）动态稳定性； （3 ）暂态稳定性； 励磁对静态稳定的影响 • 无扰动或微小扰动的稳定性问题，其实就是稳定 裕度（或功率极限，功角极限）大小的问题； （1）无励磁调节时的功角极限（90 °）； （2 ）具有性能优秀的励磁调节时的功角极限（大于 90 °）； • 要求：（1）没有调节死区； （2 ）反应速度快； （3 ）调节精度高。 励磁对暂态稳定的影响 • 大扰动下的稳定性问题，大扰动改变了网络结构 和参数，研究是否存在新的稳定工作点的问题； • 恰当的励磁控制，可以减小加速面积，增加减速 面积；