電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理第五版第四章

1、勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 西安郵電大學(xué) 電氣工程系 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) v 時(shí)間響應(yīng)曲線 r t p p t s t ：上升時(shí)間 ：超調(diào)量 ：瞬態(tài)響應(yīng)峰值時(shí)間 ：調(diào)整時(shí)間 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁磁鏈 勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電阻 勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) v 他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)的傳遞函數(shù) EE N E E R EE i 磁鏈與磁通的關(guān)系 EEEEEE EEEEEE uRidtNd uRidtd / / 對(duì)應(yīng)不同的運(yùn)行點(diǎn)，采用飽和系數(shù)SE來(lái) 表達(dá)iE

2、E與uEE之間的非線性關(guān)系。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) aE aE EEEE EEB EEBEEA E Ku K GUSi I II S )1 ( )1 ( EEEEEE E E EEEEEE a uUGRS dt du T uGRUS dt Nd )1 ( )1 ( GRSSTsu sU sGsusUGRSST EEEEEE EE EEELLLL )1 ( 1 )( )( )(),()()1 ( 拉氏變換之 令 GRS K EEE) 1 ( 1 ST K sG E 1 )( 一階慣性環(huán)節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原

3、理 v 交流勵(lì)磁機(jī) 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 可推導(dǎo)出 交流勵(lì)磁機(jī) AC-I 模型 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 v 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器各單元傳遞函數(shù) 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 1. 測(cè)量比較單元： sT K sU sU SG R R G de R 1 2. 綜合放大單元，一階慣性環(huán)節(jié)： sT K sG A A A 1 限幅環(huán)節(jié) 3. 功率放大單元： sT K sG z z 1 ST z SM d eK su su sG 2 為純滯后環(huán)節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 v 同步發(fā)電機(jī)傳遞函數(shù) v 勵(lì)磁-系統(tǒng)總傳遞函數(shù) 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳

4、遞函數(shù)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 一階慣性： sT K sG d G G 0 1 RGARdEEA RGA REF G KKKsTsTsTKsT sTKK sU sU 111 1 0 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 v 勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定性計(jì)算勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定性計(jì)算 求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，求開(kāi)環(huán)極點(diǎn) 計(jì)算以下量，以確定根軌跡的形狀 （1）根軌跡漸進(jìn)線與實(shí)軸的交點(diǎn)及傾角 （2）根軌跡在實(shí)軸上的分離點(diǎn) （3）在 軸交叉點(diǎn)的放大系數(shù) 根據(jù)勞斯判據(jù)，確定根軌跡與虛軸的交點(diǎn) 畫(huà)出根軌跡圖 j 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 勵(lì)磁控制系統(tǒng)空載穩(wěn)定

5、性的改善勵(lì)磁控制系統(tǒng)空載穩(wěn)定性的改善 v 要想改善該勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須改變發(fā)電機(jī)極點(diǎn) 與勵(lì)磁機(jī)極點(diǎn)間根軌跡的射出角，也就是要改變根軌跡的漸近 線，使之只處于虛軸的左半平面。為此必須增加開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) 的零點(diǎn)，使?jié)u近線平行于虛軸并處于左半平面。 v 因此在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)自電壓處增加一條電壓速率負(fù)反饋回路。 v 引入電壓速率反饋后，由于新增加了一對(duì)零點(diǎn)，把勵(lì)磁系統(tǒng)的 根軌跡引向左半平面，從而使控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性大為改善。該 回路即勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器 v勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器原理圖 A1輸出勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)電流速率信號(hào)到電壓測(cè)量比較單元的輸入

6、端。 當(dāng)磁場(chǎng)電流躍增時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器輸出正微分信號(hào)，使電壓測(cè)量比 較單元瞬時(shí)輸出負(fù)信號(hào)去減弱勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)電流。反之，則增強(qiáng)勵(lì)磁機(jī) 磁場(chǎng)電流，而在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器無(wú)輸出。從而構(gòu)成了軟反 饋，改善了系統(tǒng)阻尼特性。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 v在遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中，勵(lì)磁控制系統(tǒng)會(huì)減弱系統(tǒng)的阻 尼能力，引起低頻振蕩。其原因可以歸結(jié)為兩條： 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器按電壓偏差比例調(diào)節(jié)； 勵(lì)磁控制系統(tǒng)具有慣性。 當(dāng)輸電線負(fù)荷較重、轉(zhuǎn)子相位角發(fā)生 振蕩時(shí)，由于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是采用按電 壓偏差比例調(diào)節(jié)方式，所以提供的附 加勵(lì)磁電流的相位具有使振蕩角度加 大的趨勢(shì)。但是，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器維持電 壓是發(fā)電機(jī)運(yùn)行中對(duì)其最基本的要求， 又不能取消其維持電壓的功能。研究 表明，采用電力