第13次课第4章(1节).ppt

电力系统自动装置原理 水电学院电力系 杨国清 4.1 励磁控制系统的传递函数及稳定性 4.1.1 概述 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 4.1.3 励磁控制系统的稳定性 4.1.1 概述 （1）励磁自动控制系统是由发电机、励磁调节器（控制器）以及功率单元组成的反馈控制系统 （2）励磁自动控制系统的特性： 静态特性，P72，电压控制过程。 动态特性：指在较小的或随机的干扰下，励磁自动控制系统的时间响应特性。动态响应指标。 4.1.1 概述 （3）励磁控制系统的典型动态响应曲线：发电机额定转速下，突然起励，使机端电压升至额定电压过程的时间响应曲线。 4.1.1 概述 （4）励磁控制系统动态响应曲线的典型指标： 超调量：响应曲线超过稳态响应的最大值（标幺值） 上升时间：自10%稳态响应值上升到90%稳态响应值时间。 调节时间：输出量与稳态值之差达到并且不再超过某一允许误差（5％，2％）所需的时间。 4.1.1 概述 相关国标? GBT7409.3-1997 同步电机励磁系统 大中型同步励磁系统技术要求 ?GBT7409.2-1997 同步电机励磁系统 电力系统研究用模型 ?GBT7409.1-1997 同步电机励磁系统定义 ?GB10585-1989 中小型同步电机励磁系统基本技术要求 ?DLT650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 ?DLT583-1995 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件? DLT491-1999 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置运行检修规程? DL490-1992 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置的安装验收规程 ? DL489-1992 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置的试验规程.doc 4.1.1 概述 （5）国标要求值： GBT7409.3-1997同步电机励磁系统 大中型同步励磁系统技术要求 a.空载额定电压＋10％扰动时： 超调量小于50% 调节时间小于10 s 振荡次数少于3次 b.零起升压时 超调量小于15% 调节时间小于10 s 调压精度优于0.5% 振荡次数少于3次 4.1.1 概述 （6）强行励磁时的响应曲线 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 （1）概述 a. 动态特性的分析方法： 经典的传递函数法、现代的状态变量法两种。 b. 传递函数法： 根据系统各环节传递函数，分析其稳定性 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 （2）励磁控制系统各环节传递函数 a. 励磁机：直流励磁机、交流励磁机、自并励可控硅 直流励磁机： 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 交流励磁机 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 b. 励磁调节器传递函数 电压测量比较、综合放大、功率放大等单元组成 电压测量比较： 电压测量比较单元由测量变压器、整流滤波电路及测量比较电路组成。 测量、整流环节可用一阶惯性环节，其时间常数要取决于滤波电路的参数。数值通常在0.02～0.06之间。 比较电路忽略时间常数。 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 综合放大单元传递函数 综合放大单元、移相触发单元当作一个惯性环节。放大倍数为KA、时间常数为TA。 它们的合成传递函数是： 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 功率单元传递函数： 功率放大单元是晶闸管整流器，工作是断续的，有可能造成输出平均电压ud滞后于触发器控制电压信号uSM。 滞后时间为Tz。 在分析中，这样一个延迟 环节可近似为一惯性环节。 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 c. 发电机传递函数 发电机端电压的稳态幅值被认为与其转子励磁电压成正比。 其次，认为发电机的动态响应可以简化为用一阶惯性元件的特性来表示。 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 （3）励磁控制系统合成传递函数 励磁机：直流励磁机 G(s )表示前向传递函数，H (s )表示反馈传递函数 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 忽略励磁机的饱和特性和放大器的饱和限制 上图可得： 同步发电机励磁控制系统合成的闭环传递函数 4.1.2 励磁控制系统的传递函数 交流励磁机及自并励静止励磁系统： 4.1.3 励磁控制系统的稳定性 空载，励磁系统稳定性分析的方法： 精确稳定性分析：计算机求解状态方程的方法，比对稳定边界条件。 定性分析：根轨迹（开环零极点）、乃魁斯特曲线（开环频率特性） 绘制根轨迹的步骤 根轨迹的分支数（开环传递函数阶数） 开环传递函数的零点和极点 根轨迹与实轴的交点及渐近线 根轨迹在实轴上的分离点 根轨