自動(dòng)裝置原理_3(90)

1、第三章第三章 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)一、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本概念同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本概念二、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)二、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)三、勵(lì)磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機(jī)組間的無功分配三、勵(lì)磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機(jī)組間的無功分配四、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理四、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理一、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本概念一、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本概念1.勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成2.勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)3.對勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求對勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求1.勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁系

2、統(tǒng)-凡與同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路電壓的建立、凡與同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路電壓的建立、調(diào)整、調(diào)整、 消失的有關(guān)元件。消失的有關(guān)元件。勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖 2.勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)（作用）：勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)（作用）：控制電壓控制電壓控制無功功率的分配控制無功功率的分配提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件（一）控制電壓（一）控制電壓電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷波動(dòng)引起電壓波動(dòng)，需要對勵(lì)磁電流進(jìn)電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷波動(dòng)引起電壓波動(dòng)，需要對勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)以維持機(jī)端電壓在給定水平。勵(lì)磁自動(dòng)控制

3、系統(tǒng)擔(dān)負(fù)了行調(diào)節(jié)以維持機(jī)端電壓在給定水平。勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)擔(dān)負(fù)了維持電壓水平的任務(wù)。維持電壓水平的任務(wù)。GqGdUj IXEc o sqGGQdqGQdEUIXEUIX負(fù)荷無功電流是造成負(fù)荷無功電流是造成Eq和和Ug幅值差的主要原因，發(fā)電機(jī)的無功電流越幅值差的主要原因，發(fā)電機(jī)的無功電流越大，兩者間的差值越大。大，兩者間的差值越大。發(fā)電機(jī)的外特性必然是下降的。當(dāng)勵(lì)磁電流一定時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓隨無發(fā)電機(jī)的外特性必然是下降的。當(dāng)勵(lì)磁電流一定時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓隨無功負(fù)荷增大而下降。功負(fù)荷增大而下降。單機(jī)運(yùn)行分析單機(jī)運(yùn)行分析同步發(fā)電機(jī)的外特性同步發(fā)電機(jī)的外特性（二）控制無功功率的分配（二）控制無功功率的分配

4、單機(jī)對無窮大系統(tǒng)分析（矢量分析）單機(jī)對無窮大系統(tǒng)分析（矢量分析）12cossincosKsinq GGG GGdGqEUP UIPXIEK常 數(shù) 常 數(shù) 同 時(shí) 發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功只受調(diào)速器控制，與勵(lì)磁電流的大小無關(guān)改變勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)電勢只能沿著虛線AA變化，發(fā)電機(jī)電流則沿著BB虛線變化單機(jī)對無窮大系統(tǒng)分析（矢量分析）單機(jī)對無窮大系統(tǒng)分析（矢量分析）結(jié)果表明：結(jié)果表明： 改變了勵(lì)磁電流只是改變了機(jī)組的無功功率和功率角的改變了勵(lì)磁電流只是改變了機(jī)組的無功功率和功率角的大小。大小。（三）提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性（三）提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性 1） 勵(lì)磁對靜態(tài)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁對靜態(tài)穩(wěn)定的影

5、響 2） 勵(lì)磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁對靜態(tài)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁對靜態(tài)穩(wěn)定的影響自然穩(wěn)定區(qū)：功角小于90度人工穩(wěn)定區(qū)：功角大于90度不連續(xù)調(diào)節(jié)：不連續(xù)調(diào)節(jié)：A 可提高功率極限但不能擴(kuò)大穩(wěn)定區(qū)域（B)按偏移自動(dòng)調(diào)節(jié)按偏移自動(dòng)調(diào)節(jié)：功角偏移、電壓偏移、電流偏移既提高功率極限又?jǐn)U大穩(wěn)定區(qū)域(C)按導(dǎo)數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)：按導(dǎo)數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)：功率極限更高穩(wěn)定區(qū)域更大(e) 勵(lì)磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定等面積法則發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定等面積法則勵(lì)磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁時(shí)間常數(shù)與暫態(tài)勵(lì)磁時(shí)間常數(shù)與暫態(tài)穩(wěn)定極限功率的關(guān)系穩(wěn)定極限功率的關(guān)系 強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)與暫態(tài)穩(wěn)定極限功強(qiáng)勵(lì)倍

6、數(shù)與暫態(tài)穩(wěn)定極限功率的關(guān)系率的關(guān)系（四）改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件（異常）（四）改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件（異常）改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件短路切除后電壓的恢復(fù) 1-無自動(dòng)勵(lì)磁 2-有自動(dòng)勵(lì)磁改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件 同步發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁時(shí)，需要從系統(tǒng)中吸收大量無功，造成系統(tǒng)電壓大幅度下降。如其它發(fā)電機(jī)組能提供足夠無功，則失磁的發(fā)電機(jī)可能在一定的時(shí)間內(nèi)以異步方式維持運(yùn)行。提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性 當(dāng)系統(tǒng)低載運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流不大，若發(fā)生故障，其短路電流較小且隨時(shí)間衰減致帶時(shí)限

7、的保護(hù)不能正確動(dòng)作。增加勵(lì)磁電流可增加短路電流，使保護(hù)正確動(dòng)作。水輪發(fā)電機(jī)組要求實(shí)行強(qiáng)行勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組要求實(shí)行強(qiáng)行勵(lì)磁 當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)生故障突然跳閘時(shí)，由于調(diào)速器的慣性不能迅速關(guān)閉導(dǎo)水葉，使轉(zhuǎn)速急劇上升。如不迅速減低發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，則發(fā)電機(jī)電壓的升高將危及到定子絕緣程度。故要求勵(lì)磁控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行減磁。3.對勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求對勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求1）對勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求）對勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求維持正常電壓、合理分配無功；維持正常電壓、合理分配無功；沒有失靈區(qū)；沒有失靈區(qū)；快速響應(yīng)；快速響應(yīng)；調(diào)節(jié)過程穩(wěn)定；調(diào)節(jié)過程穩(wěn)定；系統(tǒng)在異常運(yùn)行時(shí)有強(qiáng)勵(lì)、減磁、滅磁等功能；系統(tǒng)在異常運(yùn)行時(shí)有強(qiáng)

8、勵(lì)、減磁、滅磁等功能；簡單可靠、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化簡單可靠、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化2）對勵(lì)磁功率單元的要求）對勵(lì)磁功率單元的要求有足夠的調(diào)節(jié)容量；有足夠的調(diào)節(jié)容量；有足夠的勵(lì)磁頂值電壓和電壓上升速度有足夠的勵(lì)磁頂值電壓和電壓上升速度勵(lì)磁電壓響應(yīng)比勵(lì)磁電壓響應(yīng)比勵(lì)磁電壓在最初勵(lì)磁電壓在最初0.5秒內(nèi)上升的秒內(nèi)上升的平均速度。平均速度。粗略反映勵(lì)磁系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。勵(lì)磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時(shí)間勵(lì)磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時(shí)間 勵(lì)磁電壓達(dá)到勵(lì)磁電壓達(dá)到95%頂值電壓所需時(shí)間頂值電壓所需時(shí)間 用響應(yīng)時(shí)間作為動(dòng)態(tài)性能評定指標(biāo)。為什么用勵(lì)磁電壓伏秒曲線下的面積表示？根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律dttukdtdkudtdefdtffd)(10磁通

9、量的增量正比磁通量的增量正比于勵(lì)磁電壓伏秒曲于勵(lì)磁電壓伏秒曲線下的面積增量線下的面積增量EFq()/0.5cbaaUUUUUR勵(lì)磁電壓響應(yīng)比R強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)提供的最高輸出電壓與額定勵(lì)磁電壓之比二、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)二、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源為可控的直流電源。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源必須具備足夠的調(diào)節(jié)容量。并且具有快速的勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度和具有一定的強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)。勵(lì)磁功率單元為發(fā)電機(jī)的專用電源，它的起勵(lì)方式力求簡單方便。在電力系統(tǒng)發(fā)初期，同步發(fā)電機(jī)容量不大，一般采用直流勵(lì)磁系統(tǒng)。隨著容量提高以及大功率半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，交流勵(lì)磁系統(tǒng)得到了大規(guī)模的應(yīng)用。大機(jī)組的發(fā)展使自并勵(lì)系統(tǒng)得到應(yīng)用。1.直流

10、機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)直流機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)2.交流機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)交流機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)3.發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)4.發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)、滅磁與強(qiáng)行減磁發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)、滅磁與強(qiáng)行減磁直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)直流勵(lì)磁系統(tǒng)具有方便、可靠、波形好，對電源干擾小等優(yōu)直流勵(lì)磁系統(tǒng)具有方便、可靠、波形好，對電源干擾小等優(yōu)點(diǎn)。點(diǎn)。由于靠機(jī)械整流子換向整流的，當(dāng)勵(lì)磁電流過大時(shí)，換向就由于靠機(jī)械整流子換向整流的，當(dāng)勵(lì)磁電流過大時(shí)，換向就很困難。直流勵(lì)磁機(jī)工作容量小，適合小機(jī)組，一般在很困難。直流勵(lì)磁機(jī)工作容量小，適合小機(jī)組，一般在10萬萬kw以下小容量機(jī)組中采用。以下小容量機(jī)組中采用。直流勵(lì)磁機(jī)有電刷、整流子等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸部件，運(yùn)行維護(hù)

11、成本直流勵(lì)磁機(jī)有電刷、整流子等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸部件，運(yùn)行維護(hù)成本高，從可靠性來講，是勵(lì)磁系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。高，從可靠性來講，是勵(lì)磁系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。在直流勵(lì)磁系統(tǒng)中，以往采用電磁型調(diào)節(jié)器。這種調(diào)節(jié)器以在直流勵(lì)磁系統(tǒng)中，以往采用電磁型調(diào)節(jié)器。這種調(diào)節(jié)器以磁放大器作為功率放大和綜合信號的元件，反應(yīng)速度較慢，磁放大器作為功率放大和綜合信號的元件，反應(yīng)速度較慢，但工作較為可靠。但工作較為可靠。直流勵(lì)磁機(jī)大多與發(fā)電機(jī)同軸，是靠剩磁來建立電壓的。直流勵(lì)磁機(jī)大多與發(fā)電機(jī)同軸，是靠剩磁來建立電壓的。按勵(lì)磁供電方式的不同，又可以分為自勵(lì)式和他勵(lì)式兩種。按勵(lì)磁供電方式的不同，又可以分為自勵(lì)式和他勵(lì)式兩種。1)自勵(lì)直流勵(lì)磁

12、機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)特點(diǎn)：無付勵(lì)磁機(jī)，電流特點(diǎn)：無付勵(lì)磁機(jī)，電流IRC、IAVC共同負(fù)擔(dān)勵(lì)磁繞組共同負(fù)擔(dān)勵(lì)磁繞組的調(diào)節(jié)功率。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器容量可減少的調(diào)節(jié)功率。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器容量可減少2)他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)特點(diǎn)：有付勵(lì)磁機(jī)，勵(lì)磁單元時(shí)間常數(shù)減小，提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓特點(diǎn)：有付勵(lì)磁機(jī)，勵(lì)磁單元時(shí)間常數(shù)減小，提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓增長速率。一般用于水輪發(fā)電機(jī)組。增長速率。一般用于水輪發(fā)電機(jī)組。交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng) 容量在容量在100MW以上的同步發(fā)電機(jī)普遍采用交流勵(lì)磁系統(tǒng)。以上的同步發(fā)電機(jī)普遍采用交流勵(lì)磁系統(tǒng)。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)也是一臺(tái)同步交流發(fā)電機(jī)，其輸出電同

13、步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)也是一臺(tái)同步交流發(fā)電機(jī)，其輸出電壓經(jīng)過大規(guī)模整流器整流后供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。壓經(jīng)過大規(guī)模整流器整流后供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的核心是勵(lì)磁機(jī)，輸出頻率和電壓是交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的核心是勵(lì)磁機(jī)，輸出頻率和電壓是根據(jù)需要特殊設(shè)計(jì)的，頻率一般為根據(jù)需要特殊設(shè)計(jì)的，頻率一般為100Hz或更高?；蚋摺０磩?lì)磁供電方式的不同，也可以分為自勵(lì)式和他勵(lì)式兩種。按勵(lì)磁供電方式的不同，也可以分為自勵(lì)式和他勵(lì)式兩種。A.他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)1)交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)特點(diǎn)：需起勵(lì)電源，整流器為靜止，有滑環(huán)特點(diǎn)：需起勵(lì)電源，整流器為靜止，有滑

14、環(huán)2)交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)（無刷）交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)（無刷）特點(diǎn)：不需起勵(lì)電源，整流器旋轉(zhuǎn)，無滑環(huán)。整流器需耐特點(diǎn)：不需起勵(lì)電源，整流器旋轉(zhuǎn)，無滑環(huán)。整流器需耐高速。高速。B.自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)1)自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止可控整流器勵(lì)磁系統(tǒng)自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止可控整流器勵(lì)磁系統(tǒng)特點(diǎn)：無付勵(lì)磁機(jī)，時(shí)間常數(shù)小，調(diào)節(jié)快速。勵(lì)磁機(jī)容量要比較大，工作于頂值電壓。特點(diǎn)：無付勵(lì)磁機(jī)，時(shí)間常數(shù)小，調(diào)節(jié)快速。勵(lì)磁機(jī)容量要比較大，工作于頂值電壓。2)自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)特點(diǎn)：無付勵(lì)磁機(jī)，時(shí)間常數(shù)小，響應(yīng)速度比較慢。特點(diǎn)：無付勵(lì)磁機(jī)，時(shí)

15、間常數(shù)小，響應(yīng)速度比較慢。3.自并勵(lì)系統(tǒng)（靜態(tài)勵(lì)磁）自并勵(lì)系統(tǒng)（靜態(tài)勵(lì)磁）特點(diǎn)：無轉(zhuǎn)動(dòng)部分，調(diào)節(jié)速度快，縮短了機(jī)組長度，機(jī)組甩負(fù)荷的過電壓低。特點(diǎn)：無轉(zhuǎn)動(dòng)部分，調(diào)節(jié)速度快，縮短了機(jī)組長度，機(jī)組甩負(fù)荷的過電壓低。4.發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)、滅磁與強(qiáng)行減磁發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)、滅磁與強(qiáng)行減磁(發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)處于比較特殊的運(yùn)行狀態(tài)）發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)處于比較特殊的運(yùn)行狀態(tài)）強(qiáng)勵(lì)作用：強(qiáng)勵(lì)作用：強(qiáng)勵(lì)作用是強(qiáng)行勵(lì)磁作用的簡稱。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路強(qiáng)勵(lì)作用是強(qiáng)行勵(lì)磁作用的簡稱。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)有關(guān)發(fā)電機(jī)的端電壓都會(huì)劇烈下降。這時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)行勵(lì)磁，時(shí)有關(guān)發(fā)電機(jī)的端電壓都會(huì)劇烈下降。這時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)行勵(lì)磁，向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路送出較正

16、常額定值大的電流，向系統(tǒng)送出盡可能向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路送出較正常額定值大的電流，向系統(tǒng)送出盡可能多的無功功率，加速電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。多的無功功率，加速電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。轉(zhuǎn)子回路的滅磁：轉(zhuǎn)子回路的滅磁：滅磁就是將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子所儲(chǔ)能量，在可能滅磁就是將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子所儲(chǔ)能量，在可能條件下迅速降到近似零的過程。條件下迅速降到近似零的過程。 常規(guī)電阻滅磁常規(guī)電阻滅磁 非線性電阻滅磁：非線性電阻滅磁：利用壓敏特性即低壓時(shí)有高阻。正常與轉(zhuǎn)子繞組并聯(lián)連接，發(fā)電機(jī)滅磁時(shí)有快速開關(guān)斷開勵(lì)磁電源。正常泄漏電流為微安級。 逆變滅磁逆變滅磁強(qiáng)行減磁強(qiáng)行減磁：水輪發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷，轉(zhuǎn)子空載運(yùn)行，機(jī)組轉(zhuǎn)速大幅度增高引起發(fā)電機(jī)電壓突增。

17、為避免因過電壓造成電機(jī)絕緣損壞，必須迅速減磁。常規(guī)電阻滅磁常規(guī)電阻滅磁滅磁過程示意曲線滅磁過程示意曲線滅磁電阻為轉(zhuǎn)子線圈熱態(tài)電阻的滅磁電阻為轉(zhuǎn)子線圈熱態(tài)電阻的4-5倍，滅磁時(shí)間約倍，滅磁時(shí)間約5-7秒秒三、勵(lì)磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機(jī)組三、勵(lì)磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機(jī)組間的無功分配間的無功分配1.勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖2.勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性3.并聯(lián)機(jī)組間的無功分配并聯(lián)機(jī)組間的無功分配勵(lì)磁控制系統(tǒng)框圖勵(lì)磁控制系統(tǒng)框圖一、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖一、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器最基本的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器最基本

18、的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓。 常用的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器。常用的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器。 輸入量是發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；輸入量是發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓； 輸出量用來控制勵(lì)磁功率單元。輸出量用來控制勵(lì)磁功率單元。如果發(fā)電機(jī)沒有勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，依靠人工改變直流勵(lì)磁機(jī)的磁場如果發(fā)電機(jī)沒有勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，依靠人工改變直流勵(lì)磁機(jī)的磁場電阻電阻Rc來調(diào)整機(jī)端電壓。來調(diào)整機(jī)端電壓。人工調(diào)節(jié)電壓，可以分解為：人工調(diào)節(jié)電壓，可以分解為： 測量測量 判斷判斷 執(zhí)行執(zhí)行比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的工作與勵(lì)磁機(jī)配合，控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的工作與勵(lì)磁機(jī)配合，控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流，組成閉環(huán)控制回路，實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)端電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)。流，

19、組成閉環(huán)控制回路，實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)端電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)。比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)特性比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)特性比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制示意圖比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制示意圖電壓降低勵(lì)磁電流電壓降低勵(lì)磁電流升高電壓升高勵(lì)磁升高電壓升高勵(lì)磁電流降低電流降低（模擬式）（模擬式）自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成環(huán)節(jié)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成環(huán)節(jié)二、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性二、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性1、靜態(tài)工作特性的合成、靜態(tài)工作特性的合成2、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)靜態(tài)特性、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)靜態(tài)特性3、發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移、發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移1SM234SMde1234()UUKUUUUK*UdeREFGdeAVRAVRR

20、EFGAVRSMAVRREFGREFGdeSMUK UUUK UK K UUUUUUUUK K K K測量單元：放大單元：移項(xiàng)觸發(fā)單元：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的特性曲線，調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)：測量回路輸出測量回路輸出ude移相觸發(fā)輸出移相觸發(fā)輸出控制電壓控制電壓USM勵(lì)磁控制電壓輸出勵(lì)磁控制電壓輸出發(fā)電機(jī)端電壓輸出發(fā)電機(jī)端電壓輸出UG2、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)靜態(tài)特性、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)靜態(tài)特性發(fā)電機(jī)無功調(diào)節(jié)特性的形成發(fā)電機(jī)無功調(diào)節(jié)特性的形成 發(fā)電機(jī)的無功是勵(lì)磁電流的函數(shù) 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)重要運(yùn)行特性參數(shù)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)重要運(yùn)行特性參數(shù)調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)1G 21 *G 2 *GG NGGUUUUUU調(diào)

21、 差 系 數(shù)調(diào)差系數(shù)表征了勵(lì)磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)電壓的能力調(diào)差系數(shù)表征了勵(lì)磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)電壓的能力1G2100GGNUUU調(diào)差系數(shù) 用百分?jǐn)?shù)表示，也可稱為調(diào)差率，即：調(diào)差系數(shù)表示無功電流從零到額定值時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓的相對變化。調(diào)差系數(shù)表示無功電流從零到額定值時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓的相對變化。正調(diào)差正調(diào)差無差無差負(fù)調(diào)差負(fù)調(diào)差3、發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移、發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移發(fā)電機(jī)投入或退出電網(wǎng)時(shí)，要求能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移負(fù)荷，不對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。發(fā)電機(jī)投入或退出電網(wǎng)時(shí)，要求能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移負(fù)荷，不對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。移動(dòng)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性移動(dòng)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的操作是通過改變勵(lì)的操作是通過改變勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的整定值實(shí)磁調(diào)節(jié)器的整定值

22、實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)的。3.并聯(lián)機(jī)組間的無功分配并聯(lián)機(jī)組間的無功分配 發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，改變?nèi)魏我慌_(tái)發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，改變?nèi)魏我慌_(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，不僅影響自身的無功調(diào)節(jié)流，勵(lì)磁電流，不僅影響自身的無功調(diào)節(jié)流，而且還影響同一母線上其他并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組而且還影響同一母線上其他并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的無功電流。的無功電流。無差無差：無差無差-負(fù)調(diào)差負(fù)調(diào)差 無差無差-負(fù)調(diào)差負(fù)調(diào)差 無差無差-無差無差正調(diào)差正調(diào)差無差調(diào)節(jié)特性無差調(diào)節(jié)特性1)無差無差-負(fù)調(diào)差負(fù)調(diào)差1)無差無差-正調(diào)差正調(diào)差2)無差無差-負(fù)調(diào)差負(fù)調(diào)差3)無差無差-無差無差2)無差無差-正調(diào)差正調(diào)差3)無差無差-無差無差3)無差無差-無差無差Uu2 G1 增增

23、 Q G2 增增 Q U2UU1 G1 增增 Q G2 減減 Q U=u1 G1承擔(dān)全承擔(dān)全Q G2 Q為零或?yàn)樨?fù)為零或?yàn)樨?fù)這種方式不能運(yùn)行這種方式不能運(yùn)行 3.并聯(lián)機(jī)組間的無功分配并聯(lián)機(jī)組間的無功分配正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行 無功負(fù)荷分配如何做到最合理？無功負(fù)荷分配如何做到最合理？ 無功負(fù)荷的變化與它們的額定容量成正比。無功負(fù)荷的變化與它們的額定容量成正比。 正調(diào)差情況下，無功負(fù)荷波動(dòng)正調(diào)差情況下，無功負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，并聯(lián)發(fā)電機(jī)電壓偏差相同，時(shí)，并聯(lián)發(fā)電機(jī)電壓偏差相同，調(diào)差系數(shù)小的發(fā)電機(jī)承擔(dān)較多調(diào)差系數(shù)小的發(fā)電機(jī)承擔(dān)較多的無功電流增量。的無功電流增量。機(jī)組間無功負(fù)

24、荷的分配機(jī)組間無功負(fù)荷的分配取決于它們的調(diào)差系數(shù)。取決于它們的調(diào)差系數(shù)。*GQUI 母線電壓波動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)無功電流的增母線電壓波動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)無功電流的增量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，而與電壓整定值無關(guān)。比，而與電壓整定值無關(guān)。負(fù)號表示在正調(diào)差情況下，當(dāng)母線電壓負(fù)號表示在正調(diào)差情況下，當(dāng)母線電壓降低時(shí)，發(fā)電機(jī)無功電流將增加。降低時(shí)，發(fā)電機(jī)無功電流將增加。通常要求各臺(tái)發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷波動(dòng)量與通常要求各臺(tái)發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷波動(dòng)量與額定容量成正比，也就是無功電流波動(dòng)額定容量成正比，也就是無功電流波動(dòng)量的標(biāo)幺值相等，也就是要求量的標(biāo)幺值相等，也就是要求并聯(lián)運(yùn)行并聯(lián)運(yùn)行

25、發(fā)電機(jī)具有相同的調(diào)差系數(shù)。發(fā)電機(jī)具有相同的調(diào)差系數(shù)。00000*0*0001()GGGGNQQNGGQQNGGNGGQGGGGNGNUUUUIIUUIIUUUUIUUUUU四、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展及分類勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展及分類 按元件分按元件分 機(jī)電型機(jī)電型 - 磁放大器磁放大器 - 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 - 集成電路集成電路- 數(shù)字式數(shù)字式 按調(diào)節(jié)原理分按調(diào)節(jié)原理分 補(bǔ)償型補(bǔ)償型:補(bǔ)償被某些因素所引起被調(diào)量的變化，使被調(diào)量維持在所要求的定值附近維持電壓的性能較差（復(fù)式勵(lì)磁）反饋型反饋型:按被調(diào)量與給定量的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，使被調(diào)量接近于給定值較好維持電壓水平數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理

26、數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理 1）數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本環(huán)節(jié)和構(gòu)成）數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本環(huán)節(jié)和構(gòu)成 2）調(diào)節(jié)和控制的數(shù)學(xué)模型）調(diào)節(jié)和控制的數(shù)學(xué)模型 3）數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器軟件）數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器軟件數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理（一）數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本環(huán)節(jié)和構(gòu)成（一）數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本環(huán)節(jié)和構(gòu)成-主控制單元（主機(jī)）主控制單元（主機(jī)）-是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的核心單元是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的核心單元 1） 中央處理（CPU）單元由主CPU、協(xié)處理器、BIOS（EPROM）、大容量內(nèi)存（DRAM）等組成。支持顯示設(shè)備、支持各類可編程中斷和至少一個(gè)非屏蔽中斷輸入。2)總線接口-3）存儲(chǔ)器部分-信息采集單元信息采

27、集單元1）模擬量信息采集電路-2）數(shù)字量信息采集電路調(diào)節(jié)和控制輸出單元調(diào)節(jié)和控制輸出單元1）移相觸發(fā)單元2）控制信號輸出人機(jī)接口人機(jī)接口1）程序調(diào)試2）參數(shù)設(shè)定和維護(hù)3）運(yùn)行操作數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)原理圖數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)原理圖-主控制單元主控制單元信信息息采采集集單單元元信息采集單元信息采集單元調(diào)節(jié)和控制輸出單元調(diào)節(jié)和控制輸出單元人機(jī)接口人機(jī)接口主控制單元的構(gòu)成主控制單元的構(gòu)成-（2） 局部總線接口部分局部總線接口部分-由超大規(guī)模集成電路和可編陣列邏輯芯片實(shí)現(xiàn)，主要用于系統(tǒng)由超大規(guī)模集成電路和可編陣列邏輯芯片實(shí)現(xiàn)，主要用于系統(tǒng)集成，包括系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器、總線控制器、中斷控制器、計(jì)時(shí)集成，包括系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生

28、器、總線控制器、中斷控制器、計(jì)時(shí)/定時(shí)器、動(dòng)態(tài)定時(shí)器、動(dòng)態(tài)RAM管理等管理等局部總線接口中擴(kuò)展支持部分局部總線接口中擴(kuò)展支持部分1） 系統(tǒng)設(shè)置跳線：確定系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)設(shè)置跳線：確定系統(tǒng)運(yùn)行方式2）實(shí)時(shí)時(shí)鐘：日歷時(shí)鐘、可編程中斷、矩形波發(fā)生器）實(shí)時(shí)時(shí)鐘：日歷時(shí)鐘、可編程中斷、矩形波發(fā)生器3）WATCHDOG定時(shí)器：對程序的執(zhí)行起監(jiān)督作用，一旦出錯(cuò)或死機(jī)，定時(shí)器：對程序的執(zhí)行起監(jiān)督作用，一旦出錯(cuò)或死機(jī)，則輸出復(fù)位脈沖，重新運(yùn)行程序并報(bào)警。則輸出復(fù)位脈沖，重新運(yùn)行程序并報(bào)警。4）總線終端網(wǎng)絡(luò)：為）總線終端網(wǎng)絡(luò)：為RC網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線提供提網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線提供提供

29、無源網(wǎng)絡(luò)和上拉電阻支持，信號瞬變時(shí)，可降低尖峰脈沖信號和吸收一供無源網(wǎng)絡(luò)和上拉電阻支持，信號瞬變時(shí)，可降低尖峰脈沖信號和吸收一些高頻干擾信號。些高頻干擾信號。（3） 存儲(chǔ)器部分存儲(chǔ)器部分-包括譯碼、寫保護(hù)、存儲(chǔ)器、后備電池等。包括譯碼、寫保護(hù)、存儲(chǔ)器、后備電池等。數(shù)字式用軟件實(shí)現(xiàn)功能為存儲(chǔ)邏輯，模擬式用硬件實(shí)現(xiàn)其功能為布線邏輯模擬量信息采集電路模擬量信息采集電路作用：把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制信號作用：把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制信號主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：1)分辨率分辨率:表示對輸入模擬信號值的反映能力。分辨率越高對輸入信號大小的區(qū)別越精細(xì)。通常用數(shù)字量的位數(shù)N表示，其反應(yīng)能力為N位數(shù)

30、字量最低位的權(quán)值。2) 量程：量程：即為能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍。如：AD578量程在雙極性時(shí)為 5V 10V 單極性時(shí)為0+10V或0+20V3)轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間:完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間。 AD578為6微秒。1211N 120.0002424096 ，則即能對滿量程的1/4096的增量變化做出反映AD578為為12位位主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：4)轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度絕對精度：絕對精度：指對應(yīng)于一個(gè)給定的數(shù)字量的實(shí)際模擬量輸入與理論模擬輸入之差，用數(shù)字量的位數(shù)作為變量絕對精度的單位。絕對精度為變量低位的 ,表示為1/2LSB.如AD578為12位，最低位分辨率為 ,滿量程為10V,則分辨率為

31、10VX= 2.44mv相對精度相對精度：是用百份數(shù)表示滿量程的相對誤差。如AD578,滿量程為10V，相對精度為：1.22N 120.0122%10mVV ， 則*100%NoImage12211221A/D定時(shí)與邏輯控制典型接口定時(shí)與邏輯控制典型接口 A/D的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號由CPU通過控制端口CE送至A/D的START端，使A/D開始轉(zhuǎn)換。 A/D轉(zhuǎn)換完成時(shí)，通過SP端口使BUSY值由1到0，同時(shí)將ENABLE線變?yōu)榈碗娖剑珻PU可通過查詢BUSY的狀態(tài)從數(shù)據(jù)端口DO讀入A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的時(shí)機(jī)。模擬量輸入通道模擬量輸入通道發(fā)電機(jī)電壓、電流經(jīng)過發(fā)電機(jī)電壓、電流經(jīng)過TV和和TA接至調(diào)節(jié)裝置，

32、隔離高電壓、接至調(diào)節(jié)裝置，隔離高電壓、高電流。高電流。轉(zhuǎn)子電流測量非常重要，用于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的工作，如恒勵(lì)磁轉(zhuǎn)子電流測量非常重要，用于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的工作，如恒勵(lì)磁電流運(yùn)行、瞬時(shí)電流限制和欠勵(lì)限制等。電流運(yùn)行、瞬時(shí)電流限制和欠勵(lì)限制等。勵(lì)磁電流直流變送器勵(lì)磁電流直流變送器勵(lì)磁電流交流變送器勵(lì)磁電流交流變送器濾波電路濾波電路NoImage型濾波電路型濾波電路型濾波電路型濾波電路無源四端網(wǎng)絡(luò)，利用電感和電容的頻率特性。電感的直流電阻無源四端網(wǎng)絡(luò)，利用電感和電容的頻率特性。電感的直流電阻很小，而交流電抗很大，一般串在負(fù)載電路中，使整流后的交很小，而交流電抗很大，一般串在負(fù)載電路中，使整流后的交流脈動(dòng)成分大

33、部份降在電感上。電容一般并聯(lián)在負(fù)載電路中，流脈動(dòng)成分大部份降在電感上。電容一般并聯(lián)在負(fù)載電路中，用來旁路交流分量。用來旁路交流分量。橋式濾波（橋式濾波（快速濾波快速濾波） 數(shù)字量信息采集電路數(shù)字量信息采集電路勵(lì)磁調(diào)節(jié)器需采集運(yùn)行狀態(tài)信息用于工況的判斷：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器需采集運(yùn)行狀態(tài)信息用于工況的判斷： 斷路器狀態(tài)、操作盤上開關(guān)狀態(tài)、輸入調(diào)節(jié)量的增減控制信號。這些狀態(tài)信息和控制信號轉(zhuǎn)換為高、低電平信息后，由接口電路光隔離器數(shù)字式輸入接入總線。 光隔離器是以光為媒介傳輸電信號的器件。當(dāng)輸入端有電壓使二極管發(fā)光時(shí)，受光器即產(chǎn)生光電流從輸出端流出，實(shí)現(xiàn)了“電光電”轉(zhuǎn)換的單向信號傳遞，實(shí)現(xiàn)了輸入、輸出間電氣完

34、全隔離，抗干擾能力強(qiáng)。晶閘管構(gòu)成的全控整流橋是勵(lì)磁系統(tǒng)的功率單元。晶閘管需要按照一定的次序?qū)ǎ枰凑找欢ǖ拇涡驅(qū)чl管的門極施加觸發(fā)脈沖，這是移相觸發(fā)單元的任務(wù)。移相觸發(fā)單元產(chǎn)生可調(diào)相位的脈沖，用來觸發(fā)晶閘管，使其觸發(fā)角能隨著主控制單元輸出的控制數(shù)據(jù)而改變，以控制晶閘管整流電路的輸出，從而調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。晶閘管觸發(fā)脈沖與主電路的相位配合關(guān)系晶閘管觸發(fā)脈沖與主電路的相位配合關(guān)系稱為同步。稱為同步。3 調(diào)節(jié)和控制輸出單元調(diào)節(jié)和控制輸出單元 1）移相觸發(fā)單元移相觸發(fā)單元(1)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對移相觸發(fā)單元的要求：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對移相觸發(fā)單元的要求：1）觸發(fā)脈沖要有足夠的功率（對電壓、電流幅度有要求），使晶閘

35、管元件可靠的導(dǎo)通。2） 觸發(fā)脈沖的上升前沿要陡，上升時(shí)間10us左右。觸發(fā)脈沖要有一定的寬度，一般寬度要不小于100us，通常為1ms（相當(dāng)于50Hz正弦波的18度）3） 觸發(fā)單元與主電路隔離，以保證安全。4） 整個(gè)移相范圍保證各相觸發(fā)角一致，一般各相脈沖相位差應(yīng)小于10度，三相橋式全控則小于5度。移相觸發(fā)單元的工作包括：將控制單元輸出的數(shù)字量移相觸發(fā)單元的工作包括：將控制單元輸出的數(shù)字量通過數(shù)字脈沖移相接口電路，再經(jīng)過脈沖變壓器形成通過數(shù)字脈沖移相接口電路，再經(jīng)過脈沖變壓器形成陡度、幅值和寬度足以觸發(fā)晶閘管的脈沖，送至晶閘陡度、幅值和寬度足以觸發(fā)晶閘管的脈沖，送至晶閘管的觸發(fā)端。管的觸發(fā)端。

36、移相觸發(fā)單元的構(gòu)成移相觸發(fā)單元的構(gòu)成(1)同步電壓整型電路同步電壓整型電路同步電壓整型電路將同步變壓器的二次電壓整形為方波，在其同步電壓整型電路將同步變壓器的二次電壓整形為方波，在其上升沿作為控制角的計(jì)時(shí)起點(diǎn)。即自然換相點(diǎn)。上升沿作為控制角的計(jì)時(shí)起點(diǎn)。即自然換相點(diǎn)。2)移相和脈沖形成電路移相和脈沖形成電路主控制單元計(jì)算輸出的移相控制信號是一個(gè)數(shù)字量，要用來控主控制單元計(jì)算輸出的移相控制信號是一個(gè)數(shù)字量，要用來控制晶閘管的觸發(fā)角，需要數(shù)字制晶閘管的觸發(fā)角，需要數(shù)字/脈沖電路。脈沖電路。 框圖框圖原理圖原理圖移相原理：把控制觸發(fā)角換算成對應(yīng)的延時(shí)移相原理：把控制觸發(fā)角換算成對應(yīng)的延時(shí)ta，再折，再

37、折算成對應(yīng)的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)算成對應(yīng)的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)D。角度換算成角度換算成D的公式為：的公式為：360360cctTDtfTf三相數(shù)字移相脈沖原理三相數(shù)字移相脈沖原理 T：交流電源周期：交流電源周期Fc:計(jì)數(shù)脈沖頻率計(jì)數(shù)脈沖頻率D:計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù) (3)整流器接口電路整流器接口電路在控制單元和門極驅(qū)動(dòng)接口之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。在控制單元和門極驅(qū)動(dòng)接口之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。同時(shí)還具備監(jiān)控功能。同時(shí)還具備監(jiān)控功能。(4)門極驅(qū)動(dòng)電路門極驅(qū)動(dòng)電路門極驅(qū)動(dòng)接口輸出的脈沖應(yīng)具有足夠的功率，應(yīng)有一門極驅(qū)動(dòng)接口輸出的脈沖應(yīng)具有足夠的功率，應(yīng)有一定的陡度、幅度和寬度。定的陡度、幅度和寬度。微機(jī)發(fā)出的數(shù)字信號都是

38、微機(jī)發(fā)出的數(shù)字信號都是TTL（晶體管-晶體管邏輯電平）電平，直接觸發(fā)功率不夠，因此都有脈沖放大環(huán)節(jié)。電平，直接觸發(fā)功率不夠，因此都有脈沖放大環(huán)節(jié)。兩種觸發(fā)脈沖形式：寬脈沖和雙窄脈沖。兩種觸發(fā)脈沖形式：寬脈沖和雙窄脈沖。形成寬脈沖要增形成寬脈沖要增加調(diào)制電路，對脈沖變壓器的性能要求更高。多選用雙窄脈沖形式。加調(diào)制電路，對脈沖變壓器的性能要求更高。多選用雙窄脈沖形式。脈沖功率放大電路脈沖功率放大電路脈沖形成電路原理圖脈沖形成電路原理圖雙窄脈沖是將雙窄脈沖是將120度的寬脈沖經(jīng)過微度的寬脈沖經(jīng)過微分電路形成的分電路形成的 。對于全控橋，向某一臂晶閘管送一對于全控橋，向某一臂晶閘管送一窄脈沖的同時(shí)向前

39、一臂晶閘管補(bǔ)發(fā)窄脈沖的同時(shí)向前一臂晶閘管補(bǔ)發(fā)一窄脈沖一窄脈沖。4 人機(jī)接口人機(jī)接口(1） 程序調(diào)試：面向軟件專職人員程序調(diào)試：面向軟件專職人員（2） 參數(shù)設(shè)定與維護(hù)：面向電廠技術(shù)人員參數(shù)設(shè)定與維護(hù)：面向電廠技術(shù)人員（3） 運(yùn)行操作：面向值班運(yùn)行人員運(yùn)行操作：面向值班運(yùn)行人員數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的人機(jī)接口主要考慮滿足現(xiàn)場人員的要數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的人機(jī)接口主要考慮滿足現(xiàn)場人員的要求，更具有智能化的優(yōu)勢。求，更具有智能化的優(yōu)勢。人人-機(jī)接口電路框圖機(jī)接口電路框圖2）調(diào)節(jié)和控制的數(shù)學(xué)模型）調(diào)節(jié)和控制的數(shù)學(xué)模型A.概述概述B.勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本調(diào)節(jié)方式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本調(diào)節(jié)方式C.勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輔助控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)器

40、的輔助控制D.調(diào)節(jié)器的可靠性調(diào)節(jié)器的可靠性（二）調(diào)節(jié)和控制的數(shù)學(xué)模型（二）調(diào)節(jié)和控制的數(shù)學(xué)模型1 概述概述按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的PID調(diào)節(jié)器，是連續(xù)調(diào)節(jié)器，是連續(xù)控制系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的一種調(diào)節(jié)器?？刂葡到y(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的一種調(diào)節(jié)器。PID參數(shù)可以在線整定。參數(shù)可以在線整定。PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù) 積分用求和逼近TiTj=000PIDePIDKDjIKDjITTTTTTTTppu(KT)=Ke(KT)e(jT)e(KT)-e(KT-T)為位置式：u(KT)是全量輸出，是絕對值大小，與過去的狀態(tài)值有關(guān)。位置式算法的計(jì)算量較

41、大，需要對(KT)作累積。另一種是增量式調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)量輸出是增量 u(KT)。u(KT)=Ke(KT)e(jT)e(KT)-e(KT-T)u(KT-T)=10KDjIDITTTTTTTTppIDpIDIDKe(KT-T)e(jT)e(KT-T)-e(KT-2T)兩式相減，得：u(KT)Ke(KT)-e(KT-T)Ke(KT)+K e(KT)-2e(KT-T)+e(KT-2T)Ke(KT)Ke(KT)+K e(KT)- e(KT-T)其中：K；K離散化PID數(shù)學(xué)模型只輸出增量，控制器不會(huì)發(fā)生大幅度變化且只與近幾次采樣有關(guān)。2 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本調(diào)節(jié)方式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本調(diào)節(jié)方式維持電壓恒定，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)

42、組間的無功功率合理分配，是同步發(fā)電機(jī)維持電壓恒定，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)組間的無功功率合理分配，是同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本任務(wù)，也是正常運(yùn)行的調(diào)節(jié)方式。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本任務(wù)，也是正常運(yùn)行的調(diào)節(jié)方式。0()()()*Q()()REFGREFGUKTUKTUKTKTUKTIDppp如果：K ；K 0，則“u(KT)Ke(KT)K并聯(lián)母線上運(yùn)行的各發(fā)電機(jī)有相等的無功正調(diào)差（約3%4%）.在電壓恒定運(yùn)行方式下，為了實(shí)現(xiàn)并聯(lián)發(fā)電機(jī)組間的無功功率的分配，考慮調(diào)差系數(shù)：u(KT)K稱為自動(dòng)運(yùn)行方式。（只要確定了機(jī)端電壓的整定值，不需人工干預(yù)）3 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輔助控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輔助控制輔助控制不參與正常情況下的自

43、動(dòng)控制，僅僅在發(fā)生非正常輔助控制不參與正常情況下的自動(dòng)控制，僅僅在發(fā)生非正常狀況時(shí)，需要?jiǎng)?lì)磁調(diào)節(jié)器某些特有的限制功能起相應(yīng)的控制狀況時(shí)，需要?jiǎng)?lì)磁調(diào)節(jié)器某些特有的限制功能起相應(yīng)的控制左右。左右。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中的輔助控制對提高勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性、提高電勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中的輔助控制對提高勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定及保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器、勵(lì)磁機(jī)的安全運(yùn)行有極力系統(tǒng)穩(wěn)定及保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器、勵(lì)磁機(jī)的安全運(yùn)行有極其重要的作用。其重要的作用。瞬時(shí)勵(lì)磁限制器瞬時(shí)勵(lì)磁限制器:防止高勵(lì)磁電壓危及勵(lì)磁機(jī)和發(fā)電機(jī)的安全。一旦超出發(fā)電機(jī)允許的強(qiáng)勵(lì)頂值，限制器輸出立即使勵(lì)磁電流限制在Ifmax.最大勵(lì)磁限制器：最大勵(lì)磁限制器

44、：是防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子長時(shí)間過勵(lì)磁而采用的安全措施。最小電流限制器：最小電流限制器：防止同步發(fā)電機(jī)欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，由滯后功率因數(shù)變?yōu)槌肮β室驍?shù)，從系統(tǒng)吸收無功的進(jìn)相運(yùn)行方式時(shí)越出靜態(tài)穩(wěn)定極限。1)瞬時(shí)電流限制瞬時(shí)電流限制UE(2)最大勵(lì)磁電流限制最大勵(lì)磁電流限制長時(shí)間過勵(lì)磁限制長時(shí)間過勵(lì)磁限制最大勵(lì)磁限制器反時(shí)限特性最大勵(lì)磁限制器反時(shí)限特性 22;TeWdtWRreRK I TKimaxrmaxmaxfmaxmaxf最大勵(lì)磁限制器有兩個(gè)不同的設(shè)定值：強(qiáng)勵(lì)頂值電流限制值 I連續(xù)運(yùn)行允許的過熱限制值 I過熱限制值由轉(zhuǎn)子的等效過熱時(shí)間常數(shù)和轉(zhuǎn)子的等效冷卻時(shí)間常數(shù)控制，勵(lì)磁繞組的最大允許熱能：W正常運(yùn)行，

45、限制器不起作用。有效控制點(diǎn)是頂值電流限制值。故障強(qiáng)勵(lì)時(shí)，過熱電力積分器：W時(shí)，勵(lì)磁電流限值為IW時(shí)，勵(lì)磁電流限值為I ;()()fREFGIKTIKTrRf離散化后的恒勵(lì)磁調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)模型為：u(KT)KIfref根據(jù)限制條件分別用Ifmax、 Ifr代入。(3)最小勵(lì)磁電流限制最小勵(lì)磁電流限制進(jìn)相功率運(yùn)行，受靜穩(wěn)限制。進(jìn)相功率運(yùn)行，受靜穩(wěn)限制。2c o sc o s()(c o sc o ssinsin)sinsin ()(sinc o sc o ssin)sin(c o sc o s) /c o s(sin) /11() sin (2)sinc2GGGGGGGGGGGGGGeGGdGGGGGe

46、dePUIUIUIQUIUIUIIUUXIUXUUUPXXXdq進(jìn) 相 運(yùn) 行 時(shí) ， 發(fā) 電 機(jī) 有 功 和 無 功 ：同 時(shí) ： I I代 入 得 ：2222222222o s1111()() c o s(2)c o sc o s229 0 c o s0 ,11() sin (2)21111()() c o s(2)221111()()22GGGGGGededeGmGedGGmGededGGmededUUUUQXXXXXUPXXUUQXXXXUUPQXXXX處 于 靜 穩(wěn) 極 限 時(shí) ，則所 以 ：得 到 發(fā) 電 機(jī) 功 率 圓 圖 。222221111()()22GGmededUUPQX

47、XXX圓心圓心半徑半徑222221PQ1pqGPedGPdGeddGeddGeddpqPQKKUKX XUKXUXQPXXUXQPXXUXQPXXPQKK 實(shí) 現(xiàn) 欠 勵(lì) 限 制 時(shí) ， 用 直 線 作 為 限 制 線 ， 以 考 慮 無 功 儲(chǔ) 備 ：對 于 如 圖 曲 線 ：無 功 限 制 ：當(dāng)時(shí) ， 不 加 限 制 ；當(dāng)時(shí) ， 加 以 限 制 。在 微 機(jī) 檢 測 中 ， 檢 測、值 ， 當(dāng)時(shí) ， 發(fā) 出 欠 勵(lì) 限 制 信 號阻 止 勵(lì) 磁 電 流 繼 續(xù) 變 小 ， 使 進(jìn) 相 功 率 減 小 到 允 許 范 圍 。分別令P=0，Q=0q無功限制在直線EF之內(nèi)電壓電壓/頻率限制和保護(hù)頻率限制和保護(hù)電壓電壓/頻率限制器稱為磁通限制器，作用是限制發(fā)電機(jī)端電壓和頻率的頻率限制器稱為磁通限制器，作用是限制發(fā)電機(jī)端電壓和頻率的比值，防止發(fā)電機(jī)和