励磁ESS和PSS稳定器.ppt

* 第五节 励磁系统稳定器 一、二阶控制系统动态性能评价 过调量（超调量）、上升时间、稳定时间 临界阻尼 欠阻尼 过阻尼 二、励磁控制系统传递函数 励磁系统与励磁控制系统 励磁机饱和曲线 励磁 调节器 励磁 调节器 励磁机 综合放大及移相 发电机 测量比较 测量比较：测量变压器、整流滤波、测量比较。主要是整流滤波环节 综合放大及移相：运放，时延很小，时间常数可忽略 励磁机：主要是考虑饱和 发电机：考虑空载，近似采用线性模型 典型参数： 开环传函： 开环极点： 很明显： 励磁机的时间常数对应的极点太靠近原点，动态性能不理想 闭环增益增大后，根轨迹转入右半平面，系统不稳定。但较小的闭环增益，不能很好保证闭环调节精度 闭环性能需要改善： 引入转子电压微分负反馈，改变开环零极点分布 励磁系统稳定器（Excitation System Stabilizer, ESS） 闭环根轨迹始于开环极点，止于开环零点 原系统： 引入反馈后系统：系统将有4个极点，3个零点，选取： 无零点 三、励磁系统稳定器 励磁系统稳定器（ESS）通过引入三个零点将闭环根轨迹引到左半平面，大大提高了稳定性以及闭环调节精度 目前带有励磁机的励磁调节器都安装有ESS 第六节 电力系统系统稳定器 阻尼较弱 负阻尼 电力系统的阻尼较弱或为负： 在某种情况下高放大倍数、高起始响应的励磁调节器（快速励磁） 长距离输电线路 重载线路 弱联电力系统 为了增强电力系统阻尼，引入电力系统稳定器 Power System Stabilizer (PSS) 当电力系统的阻尼较弱或为负时，就会产生低频振荡 0.2～2Hz，超低频振荡0.1Hz左右及以下，次同步振荡10～40Hz 一、同步发电机模型 1、基本方程 2、转子运动方程 近似： 3、励磁绕组方程 合成磁链 产生磁链 定子侧等值电势 4、机端电压方程 5、综合 PSS D 假定 恒定 分析：系统稳定 （1）K10，否则含有正实根 （2）D0，否则含有一对实部为正的共轭复根 合成磁链不变 二、励磁对静态稳定影响 无阻尼自然振荡频率 阻尼比 D 系统稳定，要求： 同步转矩0 阻尼转矩0 同步转矩 增量 阻尼转矩 增量 同步转矩系数 阻尼转矩系数 假定 恒定 无励磁控制 D 稳定运行条件：（Routh判据）a30；a1a20 两个条件矛盾 无励磁控制等效同步转矩系数： 无励磁控制等效阻尼转矩系数： 恒定与无励磁控制相比 励磁控制使静稳定极限提高了，但引入了一定的负阻尼 比例式励磁调节 为简单起见，简化励磁系统： 设其传函： 快速励磁：Te＝0 闭环特征方程： 考虑Ke很大： Routh判据： 也是矛盾的 令： 同步转矩增量 阻尼转矩增量 轻负荷情况下，K50 重负荷情况下，K50 同步转矩增量↓ 阻尼转矩增量↑ 同步转矩增量↑ 阻尼转矩增量↓ 简单式励磁控制： 增加同步发电机同步转矩系数 但同时引进了负阻尼 三、电力系统稳定器（PSS） 引进人为信号 → 增强阻尼 PSS的原理 转子运动方程： 为了增强阻尼，引进的阻尼必须与 的方向一致 等效的阻尼系数： 从而PSS可大幅度提高了同步发电机的阻尼 PSS的设计 关键在于：如何保证引入的信号产生的转矩与 方向一致 PSS D PSS *