课程设计同步发电机励磁系统的仿真介绍.doc

电力系统自动化 课程设计（论文） 题目： 同步发电机励磁系统的仿真研究 院 （系）： 电气与信息工程学院 专业班级： 电气本1201班 学 号： 10401240347 学生姓名： 刘 盾 目录目录 I 第一章 综述 1 1.1课题的研究背景和意义 1 1.2同步发电机励磁系统的主要任务 1 1.3 MATLAB仿真工具简介 3 第二章 单机-无穷大系统暂态稳定仿真分析 5 2.1电力系统稳定性问题简介 5 2.2 引起电力系统大扰动的原因 5 2.3 提高电力系统稳定性的措施 5 2.4 单机-无穷大系统原理 6 第三章 单机—无穷大系统的MATLAB建模 7 3.1 励磁控制系统仿真模型 7 3.2 仿真模型参数设定 8 3.3 仿真结果 8 结论 12 参考文献（References） 13 第一章 综述 1.1课题的研究背景和意义 电力系统是一个复杂的动态系统，一方面它必须时刻保证必要的电能质量及数量；另一方面它又处于不断的扰动之中，扰动发生的时间、地点、类型、严重性均有随机性，在扰动发生后的系统动态过程中一旦发生稳定性问题，系统可能在几秒内发生严重后果，造成极大的经济损失及社会影响。而要保证电力系统的稳定就必须有一个稳定的供电电源，日常生活中主要由同步发电机进行供电，要求同步发电机供给稳定的电能，就必须有一个良好的励磁系统。 励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它的特性好坏直接影响到同步发电机运行的可靠性与稳定性。励磁的主要任务是根据发电机的运行状况，向发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流，以满足发电机的运行需要。同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称为励磁功率输出部分(或称为功率单元)。另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流的大小，以满足运行需要，一般称为励磁控制部分(或称控制单元，或统称为励磁调节器)。图1是一个简单的电力系统: 图1 简单的电力系统模型 1.2同步发电机励磁系统的主要任务 励磁系统是同步发电机的重要组成部分，对发电机的运行可靠性、经济性及其它特性有直接的影响。在电力系统正常运行和事故运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供合格的电能，而且还可有效地提高系统的技术指标。根据运行方面的要求，励磁控制系统应该承担如下的任务： (1)维持发电机端或系统指定控制点的电压在给定水平上满足这一要求首先考虑的是保证电力系统运行设备的安全性，即在小偏差干扰下的微动情况和系统发生大扰动的暂态情况下保证发电机的电压维持在给定水平上。其次保证发电机运行的经济性，因为发电机在额定电压附近运行是最经济的。如果发电机电压下降，则输出相同的功率所需的定子电流将增加，从而使损耗增加。此外，维持发电机电压与提高电力系统稳定性方面的要求也是一致的。 (2)合理分配并联运行发电机间的无功功率电力系统中有许多台发电机并联运行。为了保证系统的电压质量和无功潮流合理分布，要求合理控制电力系统中并联运行发电机输出的无功功率。所谓“合 理控制”包含两层意思：①每台发电机发出的无功功率数量要合理；②当系统电压变化时，每台发电机输出的无功功率要随之自动调节，而且调节量要合理。 (3)提高电力系统的静态稳定性 当系统受到小的扰动后，发电机能继续保持与系统同步运行的特性称为电力系统的静态稳定性。现代电力系统的发展趋势是增大输送距离和提高输送功率。这需要解决许多技术问题。而其中最重要的和最基本的困难之一是同步发电机只具有较小的静态稳定性。但自从自动励磁的调节装置的出现，使这一问题得到了圆满的解决。 (4)提高电力系统的暂态稳定性，暂态稳定是电力系统受大扰动后的稳定性。励磁控制系统的作用主要由以下3个因素决定： ●励磁系统强励顶值倍数 提高励磁系统强励倍数可以提高电力系统暂态稳定。提高励磁系统强励倍数的要求，与提高调压精度并没有矛盾。 ●励磁系统电压响应比 励磁系统电压响应比越大，励磁系统输出电压达到顶值的时间越短，对提高暂态稳定性越有利。电压响应比主要由励磁系统的型式决定。但是，励磁控制器的控制规律和参数对电压响应比也有举足轻重的影响。在相同的控制规律下，增大励磁控制系统的开环增益可以提高励磁电压响应比，同时，也提高了电压的调节精度。 ●励磁系统强励倍数的利用程度 充分利用励磁系统强励倍数，也是发挥励磁系统改善暂态稳