发电机励磁器和动态模型精要.pptx

电力系统动态和稳态的高级培训 励磁器与动态 发电机和控制器 Power System Stabilizer (PSS) ω Vt P Q … Vs Vref Vt It P Q 涡轮发电机励磁系统 发电机和控制器——转角 交轴 直轴 发电机工作原理 转子由原动机驱动 直流电(励磁电流) 流入转子绕组在机器内部提供旋转磁场 旋转磁场在定子绕组内感应出三相电压 当发电机连接到负荷，定子绕组里的电流同时生成另一个旋转磁场 磁场间的相互作用，使机械转矩转换成电磁转矩 发电机转矩方程 T = 轴机械转矩 K =常数 ?f = 气隙磁通（定子MMF) ?r = 旋转磁通（转子MMF) ? = 转角 发电机励磁器的作用 基本功能提供绕组与定子相互作用的磁通量（励磁） 辅助功能是维持发电机端电压 (电压调整). 其他的功能和要求 提供阻尼转矩 限制励磁以防止损坏发电机 发电机励磁器的作用 满足系统短期无功功率的需求 输入是规定的母线电压，输出是绕组电压Efd 励磁器的原理框图 转子由原动驱动 电压传感器和电流补偿器 电压调节器和限制器 励磁器 同步发电机 (PSS) P, Q Vt, It Vc P, ω Vs Vref Efd Vr 电力系统稳定器 励磁系统类型 带变阻器的直流电机 (直流励磁) 使用直流发电机作为动力源 带有固定或旋转二极管的交流电机(交流励磁) 使用交流电机（发电机）作为动力源 可控硅静态励磁系统(ST 励磁) 使用整流器把交流转化为直流 数字控制励磁系统(数字励磁) ST 励磁器的例子 电路图 ST 励磁器的例子 传递函数框图 ST 励磁器的例子 模型参数 单位 固定的 控制器 确认 … 无功功率调节 带固定励磁的 增加感性负载，终端电压下降 增加容性负载，终端电压上升 带励磁器，终端 V 不变(Efd) Q Leading Q Lagging Q Vt0 Vt Q Leading Q Lagging Q Efd Vt0 Efd0 无功功率调节 初始无功负荷相同 终端电压和 Efd 相同 无功功率调节 分别将2号和3号发电价增加和减少 3 Mvar 左侧固定 Efd (Vt 下降). 右侧使用励磁器 (Vt 恒定) 负载补偿 允许调节发电机终端、内部或外部电压 Rc , Xc = 0 调节终端电压 Rc , Xc 0 调节发电机内部电压 Rc , Xc 0 调节远端电压 稳定性 励磁系统的延迟会降低动态性能 如果使用大增益,系统可能会不稳定 通常使用反馈控制 Exciter AVR Field Winding Vt Efd Derivative feed control Vref 保护 过励磁限制器(OEL) 欠励磁限制器(UEL) 过电压限制器(O/V) 和V/Hz 定子电流限制器 稳定性和保护的例子 同步功率和阻尼功率 电磁功率包含两个组件—同步功率和阻尼功率 Ks = 同步功率系数 Kd = 阻尼功率系数 输电性能曲线 转角 Pmax ? 2 ? ? 1 90? 180? P P1 P2 对于发电机 同步功率 大的励磁增益(大Eg)，高的同步功率 从0 到90?， Ks 0 90?之后， Ks 0 δ Pe 90? 180? 正序 Ks 负序 Ks Ks 励磁参数的影响 比较不同的参数下的转角 默认的控制器参数： KP = 170 KI = 130 KD = 60 减少增益和 改变控制器参数: KP = 20 KI = 20 KD = 10 ETAP 励磁器数据输入