电力系统自动装置原理—第4章同步发电机励磁自动控制系统的动态特性课件.ppt

第4章 同步发电机励磁自动控制系统的动态特性 第1节 概述 一、同步发电机励磁自动控制系统动态特性应满足的基本要求? 二、同步发电机励磁自动控制系统的动态特性指标? 动态特性应满足的基本要求 ①控制系统应能稳定运行（自身空载和带载情况下稳定运行、对电力系统的稳定运行具有积极作用或负面影响较弱不致影响电力系统的稳定运行）； ②动态特性要良好。 动态特性指标 第2节 励磁控制系统的传递函数 一、励磁机的传递函数 ⒈直流励磁机的传递函数（①它励②自励） ⒉交流励磁机的传递函数? 二、励磁调节器各单元的传递函数 ⒈电压测量比较单元的传递函数? ⒉综合放大单元的传递函数? ⒊可控整流电路的传递函数? 三、同步发电机的传递函数? 四、励磁控制系统的传递函数? 它励直流励磁机的传递函数 GE(s) = UE(s)/UEE(s) 传递函数推导过程 A. 直流励磁机励磁绕组的基本微分方程 uEE = d?E / dt + RE iEE = Nd?E/dt + RE iEE (1) N为直流励磁机励磁绕组的匝数 B. iEE与uE的关系 推导过程（续1） 推导过程（续2） 自励直流励磁机的传递函数* GE(s) = UE(s)/IAVR(s) 传递函数推导过程 uE= d?E/dt + RE iEE + RC iRC = Nd?E/dt + RE iEE + RC (iEE ? iAVR) = Nd?E/dt + (RE + RC) iEE ? RC iAVR 与它励类似，将关系?E = (?/k) uE和iEE = GuE(1+SE)代入上式得： RC iAVR= N(?/k)duE/dt + G(RE + RC)(1 + SE) uE ? uE = TEduE/dt + KE uE+ S?E uE ? GE(s) = UE(s)/IAVR(s) = RC/[TEs+KE+S?E] 其中，TE = N(?/k)，KE = (RE + RC)G?1，S?E = (KE+1)SE。 该传递函数框图与它励具有类似的形式。 交流励磁机的传递函数 ①沿用直流励磁机的传递函数 交流励磁机的端电压与励磁绕组电流间的关系在忽略次要因素时认为与直流励磁机相似。 ②AC—I型（1981年，IEEE建议） 参见P99图4-8（自学）。该模型的饱和系数、电枢反应系数和换弧压降系数分别考虑，因此它更精确些，但本书后面再无应用篇幅。 电压测量比较单元的传递函数 该单元的整流滤波电路略有延时，其余电路的延时可忽略。因此，该电路可等效为一阶惯性环节： GR(s) = Ude(s)/UG(s) = KR / (1+sTR) 通常，TR约0.02 ~ 0.06s。 综合放大单元的传递函数 GA(s) = USM(s)/Ude(s) = KA / (1+sTA) 对运放型，TA?0；对磁放大器型，TA?0。 另外，输出具有一定的幅值限制： USMmin ? USM ? USMmax 可控整流电路的传递函数 由于晶闸管元件在导通后，控制极即失去作用，只有等其承 受反向电压时它才关断。这一特性造成了整流电路输出电压平均 值Ud滞后控制电压USM。滞后的最大可能时间为 ： TZ = 1/(mf) 对单相半波、三相半控桥式整流电路 TZ = 1/(2mf) 对单相全波、三相全控桥式整流电路 其中，m为整流电路控制的相数，f为电源频率 。 因此，可得整流电路输出电压方程为 ： Ud = KZ USM (t-TZ) KZ为Ud和USM间的放大系数 对上式作拉氏变换得传递函数： GS(s) = Ud(s)/USM(s) = KZe?Tzs ? KZ / (1+sTZ) 同步发电机的传递函数 在只研究励磁控制系统的有关特性时，可将同步发电机等效为一阶惯性环节： GG(s) = UG(s)/Ede(s) = KG / (1+sTG) 其中，时间常数TG与发电机的运行方式（或负荷）有关。发电机空载时，时间常数为T?d0；机端短路时，时间常数为T?d。 励磁控制系统的传递函数 在将励磁机的传递函数规格化，并将可控整流电路的传递函数与其它环节归并后可得励磁控制系统的传递函数框图如下： 第3节 励磁自动控制系统的稳定性 一、概念回顾?