励磁培训4励磁与系统稳定.ppt

清华大学电机系 励磁控制与电力系统稳定 一、发电机励磁控制的作用 从发电厂角度研究励磁 调节发电机电压 调节发电机无功功率 多台发电机无功功率分配 （成组调节AQC） 安全可靠运行 从电力系统角度研究励磁 提高系统的静态稳定性 提高系统的暂态稳定性 改善系统的电压稳定性 二次电压控制 安全可靠运行 二、励磁系统分类 三机励磁系统 组成： 副励磁机 小功率可控整流桥 主励磁机 大功率二极管整流柜 自动电压调节器(AVR) 转子绕组灭磁开关与过电压保护 优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响 缺点：调节速度慢，轴系长度长，易引发轴系振荡 三机励磁系统改进型 组成： 副励磁机 小功率二极管整流桥 主励磁机 大功率可控硅整流柜 自动电压调节器(AVR) 转子绕组灭磁开关与过电压保护 优点：励磁电源不受系统电源的影响，调节速度快 缺点：需大功率整流柜，增加主励绕组的灭磁与过电压保护 开关式三机励磁系统 组成： 副励磁机 小功率二极管整流桥 IGBT+续流二极管 主励磁机 大功率二极管整流柜 自动电压调节器(AVR) 转子绕组灭磁开关与过电压保护 优点：它励，模拟式励磁简单 缺点：增加了硬件复杂性，可靠性降低，不能逆变灭磁 二机励磁系统 组成： 励磁变压器 小功率二极管整流桥 主励磁机 大功率二极管整流柜 自动电压调节器(AVR) 转子绕组灭磁开关与过电压保护 优点：取消副励磁机，轴系长度缩短 缺点：调节速度慢 带自励恒压的二机励磁系统 组成： 励磁变压器 小功率可控硅整流桥 自励恒压调节器 主励磁机 大功率二极管整流桥 转子绕组灭磁开关与过电压保护 优点：响应速度快 缺点：结构复杂 带开关管的二机励磁系统 组成： 励磁变压器 小功率可控硅整流桥 IGBT+续流二极管 主励磁机 大功率二极管整流桥 自励电压调节器 转子绕组灭磁开关与过电压保护 优点：模拟式AVR可简化 (同步、脉冲移相可取消) 缺点：增加结构复杂性，可靠性降低 自并励系统 组成： 励磁变压器 大功率可控硅整流柜 灭磁及过电压保护 起励设备 自动电压调节器 优点：结构简单、响应速度快 缺点：强励时复杂系统电压的影响 直流励磁系统 组成： 直流副励磁机 小功率可控硅整流桥 直流主励磁机 自动电压调节器 转子绕组灭磁开关与过电压保护 应用场所：小容量机组 开关式直流励磁控制系统 组成： 直流副励磁机 IGBT+续流二极管 直流主励磁机 自动电压调节器 转子绕组灭磁开关与过电压保护 应用场所：中、小容量机组 三、励磁系统控制过程 三机励磁系统控制过程 数学关系 永磁机的输出三相电压 经过可控硅整流，整流器的输出平均电压为 输出的直流电流为 考虑到交流回路电抗XK引起的电压损失，整流电路输出电压的平均值为 设励磁机放大倍数为Kf ，三相电压再经过整流，得到发电机的励磁电压 若发电机的放大倍数为KG，可以得到机端电压Vg与励磁电压Efd 的关系为 三机励磁系统控制过程 波形关系 自并励励磁系统的控制过程 数学关系 可控整流的输入为机端电压和电流 经过可控硅整流，整流器的输出平均电压为 若发电机的放大倍数为KG，机端电压Vg与励磁电压Efd 的关系为 自并励励磁系统控制过程 波形关系 四、励磁控制在系统稳态运行时的基本功能 保证发电机机端电压调节精度 —静态误差 定义：稳态运行条件下发电机端电压的要 求值与实际值之差 静差分类： 当系统仅仅受到输入信号的作用而没有任何扰动时的静差—输入信号引起的静差 输入信号为0而有扰动作用于系统时引起的静差—扰动引起的静差 系统误差的定义 在电力系统中，应用发电机励磁改善电力系统的暂态稳定性有两条途径： 增加发电机的强励能力，可以减少发电机的加速面积和增加发电机的减速面积 基于发电机的非线性动态方程设计发电机的非线性励磁控制 非线性励磁系统控制问题： 强励顶值限制 影响电力系统暂态稳定性，保护转子绝缘和发电机安全 强励反时限 根据转子发热情况决定动作时间，调节励磁电流使其恢复到设定值 励磁电流限制 影响电力系统的电压稳定性，根据励磁过电流决定动作时间 低励限制 影响电力系统的静态稳定性，限制发电机进相无功大小 电压/频率限制(VF限制) 按电压/频率曲线限制励磁参考电压 过无功限制和定子过电流限制 根据发电机过无功和过电流减磁，保证发电机的长期稳定运行 PT断线保护 检测PT是否断线并切换手动调节开关，防止由于 PT断线造成机端电压测量值降低，造成误强励 十二、励磁与系统稳定 为什么有电力系统稳