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励磁控制系统与电力系统稳定 2006年9月 一、发电机励磁控制的作用 1 从发电厂角度 调节发电机的机端电压 调节发电机的无功功率 多台发电机之间的无功功率分配（AQC） 安全可靠运行 2 从电力系统角度 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 1 三机励磁系统 2 三机励磁系统改进型 3 开关式三机励磁系统 4 二机励磁系统 5 带自励恒压的二机励磁系统 6 带开关管的二机励磁系统 7 自并励系统 8 直流励磁系统 9 开关式直流励磁系统 三、励磁系统控制过程 1 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 2 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，可以得到机端电压Vg与励磁电压Efd的关系为 3 励磁系统控制脉冲波形 四、励磁控制在系统稳态运行时的基本功能 1．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—输入信号引起的偏差 输入信号为零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 Vref：机端电压参考输入 Vg： 发电机端电压实际值 G(s)：励磁机、发电机传递函数 F(s)：AVR的传递函数 误差： 静态误差： 静态误差系数： 从输入信号x(t)到误差信号的传递函数为 式中 G0(s)=G(s)F(s)是系统的开环传递函数 由Laplace变换终值定理有 若输入信号为单位阶跃，即 定义误差系数 则有 通常励磁机和发电机和励磁控制器的开环传函可表示为0型系统，即 因此 K为系统的开环放大倍数 若K1，则有 发电机励磁系统的静态误差的大小与开环放大倍数成反比。 2．保证并联运行发电机组间无功负荷合理分配 ——调差系数 调差系数的定义 U1：发电机空载电压 U2：额定无功电流时发电机端电压 Ufe：发电机额定电压 调差系数与无功负荷的关系 δ0：负调差，即发电机输出无功增加时，端电压上升 δ=0：零调差 δ0：正调差，即发电机输出无功增加时，端电压下降 调差系数的整定： 发电机直接与系统母线电压相联 应整定为正调差系数 发电机经变压器与系统母线电压相联 对Uf应整定为负调差 但对UT仍然是正调差 注意：发电机调差系数的大小严重影响电力系统中无功功率分布和网损，因此从理论上应由调度部门从全系统出发给出最合理的调差系数值。 五、励磁调节对电力系统小干扰稳定性的影响 定义：电力系统在遭受小干扰后，维持同步运行的能力。 小干扰：系统的响应分析可以由线性化系统确定 电力系统不稳定结果表示为两个方面： 由于缺少同步转矩，发电机功角逐步增大直至失稳 由于缺少阻尼转矩，发电机功角逐步增大直至失稳 发电机励磁控制系统小干扰分析的基础 基本结论 当发电机与系统的外接电抗较小，并且发电机的输出功率较低时，系数K5为正，这时AVR的作用是