第14章 同步发电.ppt

第十四章 同步发电机电压及无功功率自动调整 * * * * * 船舶电气设备与系统 * 14.1 自动电压调整的基础知识 14.2 不可控相复励自励恒压励磁系统 14.3 晶闸管（可控硅）自励恒压励磁系统 14.4 可控相复励自励恒压励磁系统 14.5 无刷发电机励磁系统 14.6 并联运行发电机间无功功率分配 概述 维持供电电压的稳定是保证供电质量的主要措施之一。然而，电网电压是会经常变化的，船舶电网电压波动比陆上大电网电压波动更为严重，其电压是否稳定取决于发电机的自动励磁调整装置（自动电压调节器）性能。 励磁控制系统是发电机的重要组成部分，它的主要任务是根据发电机的各种运行状态，向发电机的励磁系统提供一个可调的直流电流，以稳定发电机的输出电压。性能优良、可靠性高的励磁系统是保证发电机安全发电，提高电力系统稳定性所必须的。 引起电网电压波动的主要原因是负载变动。负载电流幅值变化或负载性质变化都将引起发电机的电枢反应发生变化，从而引起发电机端电压的变化。船舶负载多是感性的，且变化无规律。 14.1 自动电压调整的基础知识 14.1.1 自励恒压装置的作用 1）自励起压 依靠剩磁可在发电机额定转速时，能建立额定空载电压。 同步发电机转子励磁电流，是由三相输出电压经整流而形成，这就是自励；起励电流在二极管死区电压内不能导通，故转子要有剩磁外，还要有起压措施。 2）维持电力系统电压基本恒定 当负载大小和负载性质变化时，能自动保持电压基本恒定。 影响电压因素：电枢反应、内阻压降。 所以需恒压装置来相应地调整发电机的励磁电流，使发电机的端电压基本恒定。 3）合理稳定地分配并联运行发电机间无功功率 并联运行的机组，如果无功功率不按各自容量成比例分配，将造成发电机间的电势不等，就有无功环流产生。 返回 图14-1 船舶电力系统电压暂态调整特性曲线 基于船舶工作环境的特殊性，对自动励磁调整装置的基本要求是：简单可靠；灵敏度高而稳定；保证电压为给定水平；具有一定的强行励磁能力；合理地分配无功功率以及充分地考虑经济等方面的因素。 14.1.2 自励恒压装置的基本要求 14.1.2 自励恒压装置的基本要求 1）静(稳)态和动态特性 ⑴.静(稳)态电压调整的要求 当负载在一定范围内变化时，在不同的负载下，调压器应保证稳定状态时的电压在允许的范围内。 静态电压调整率： 《船规》空载到满载，功率因数为额定值时，主发电机 ≤±2.5%；应急发电机≤±3.5% ⑵.动态电压调整要求：大负荷突变时，能使电压在允许的范围内。瞬时电压调整率： 《船规》突加/减50%额定电流及功率因数不超过0.4（滞后）对称负载时，动态电压变化率应≤±15%，恢复时间≤1.5秒。 2）强行励磁 要求自动电压调整装置在电压突然大降时，使励磁电流升高至超过额定状态的最大值。 目的：⑴.保证系统运行；⑵.选择性保护装置准确动作。 强行励磁能力用强行倍数 表示： 一般为2. 3）无功功率的合理分配 保证并联运行发电机能最大限度地发挥其功效（不会一台过载，另一台仍有很大的余量）。 《船规》当负载在总额定功率20～100%范围变化时，应能稳定运行。功率分配误差应符合：实际承担无功功率与按额定功率分配比例的计算值之差，应不超过下列的较小者。 （1）最大发电机额定无功功率的±10%。 （2）最小发电机额定无功功率的±25% 1.按发电机电压偏差 调节 发电机在运行中, 由于某种原因使得发电机输出 电压与给定的电压出现偏差 时, 调节器将 根据偏差电压的大小和极性输出校正信号, 对发 电机励磁电流进行调节。由于被检测量和被调量 都是发电机端电压，恒压装置与发电机构成一个 闭环调节系统，稳态特性比较好，静态电压调整 率一般均在土1％以内。晶闸管自励恒压装置属于 这种类型。 4）自动恒压装置的分类及调压原理 2.按负载电流 If 和功率因数 调节 发电机电压的波动, 是由于负荷的变化和故障所引 起。如果被测量是发电机的负载电流 If 及功率因 数 。再经调压器去调节励磁电流来稳定发电 机电压。这时被测量和被调量不同，故构成一个开 环调节系统，静态特性比较差，但动态特性较好。 不可控相复励自 励恒压装置属于这种类型。 分类方法：通常3种：①.按直流励磁电流获取方式分；②.按自动调压作用原理分； 按励磁电流分：1.直流励磁机他励；2.静止自励（不是旋转的，大功率半导体整流元件，有