(精校版)自動(dòng)裝置勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、（完整word版）自動(dòng)裝置勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)編輯整理:尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì) 文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（完整word版）自動(dòng)裝置勵(lì)磁 系統(tǒng)設(shè)計(jì)）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將 是我們進(jìn)步的源泉,前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改,如果覺得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱,最后祝您生活愉快業(yè)績(jī)進(jìn)步,以 下為（完整word版）自動(dòng)裝置勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容。勵(lì)磁控制系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì)及系統(tǒng)性能分析專業(yè)：_電氣工稈及其自動(dòng)化班 級(jí)：_45_學(xué) 號(hào)：_姓 名：_

2、指導(dǎo)教師：_設(shè)計(jì)日期： _2016.5。302016。6.8成 績(jī)：_自動(dòng)裝置勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)目的1、回顧發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)主回路的設(shè)計(jì)原理。2、進(jìn)一步了解發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制的系統(tǒng)性能分析.3、學(xué)會(huì)建立發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。二、設(shè)計(jì)要求勵(lì)磁控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性如上升時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)整時(shí)間等都要滿足要求因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)主要針對(duì)PID調(diào)節(jié)在勵(lì)磁控制中的作用，因此設(shè)計(jì)方案設(shè)有無PID調(diào)節(jié)勵(lì)磁控制和有PID調(diào)節(jié)控制兩個(gè)方案,并進(jìn)行對(duì)比，分出優(yōu)劣，選取效果極佳的方案。2號(hào)題：發(fā)電機(jī)型號(hào)QF-252基本數(shù)據(jù)：額定容量(MW)：25轉(zhuǎn)速；3000額定電壓(KV) : 6. 3功率因數(shù)cos0 : 0. 8額

3、定電流：(A)：2860效率(): 97. 74勵(lì)磁數(shù)據(jù)：空載勵(lì)磁電流(A) :149.4滿載勵(lì)磁電流(A) : 372空載勵(lì)磁電壓(V) :62, 5滿載勵(lì)磁電壓(V)：180參數(shù)：定子線圈開路時(shí)勵(lì)磁線圈時(shí)間常數(shù)(s):門。599轉(zhuǎn)子電阻：(75C) (0) : 0407(人叭二24心)電壓降之和AU二3三、設(shè)計(jì)過程1、系統(tǒng)概述0)設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并以PID控制方式，搭建仿真模型.(2)性能分析：應(yīng)用控制理論的各種分析方法分析所設(shè)計(jì)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)的性能, 并給出典型運(yùn)行方式下的最佳參數(shù)整定值，要求打印主要分析曲線及計(jì)算結(jié)果.(3)主回路設(shè)計(jì)主回路設(shè)計(jì)包括:勵(lì)磁方式選擇；勵(lì)磁

4、變壓器選擇；起勵(lì)問題及計(jì)算;整流元件 參數(shù)確定及選擇；主回路保護(hù)配置;要求繪出勵(lì)磁系統(tǒng)主回路原理圖。勵(lì)磁方式：自并勵(lì)方式勵(lì)磁控制系統(tǒng)分為直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)自并勵(lì) 系統(tǒng)。在這里勵(lì)磁方式我選擇自并勵(lì)勵(lì)磁方式。(4)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：a.勵(lì)磁系統(tǒng)接線和設(shè)備比較簡(jiǎn)單，無轉(zhuǎn)動(dòng)部分，維護(hù)費(fèi)用省，可靠性高.b.不需要同軸勵(lì)磁機(jī)，可縮短主軸長(zhǎng)度，這樣可減小基建投資。c.直接用晶閘管控制轉(zhuǎn)子電壓，可獲得很快的勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度，可近似認(rèn)為 具有階躍函數(shù)那樣的響應(yīng)速度。由于自并勵(lì)勵(lì)磁方式具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以勵(lì)磁方式采用自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。(5)磁變壓器選擇由由于同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓

5、教端電壓低得多，所以自并勵(lì)系統(tǒng)中一般都需設(shè) 置勵(lì)磁變壓器進(jìn)行降壓。其主要作用：a.使晶閘管工作時(shí)的導(dǎo)通角大小適當(dāng)，控制教、較穩(wěn)定.b.降低整流元件的電壓等級(jí)。c.使整流回路、控制回路、勵(lì)磁繞組三者都機(jī)端隔離，降低了回路對(duì)地的電位和 對(duì)絕緣的要求，有利于安全運(yùn)行并減少日常維修工作。2、計(jì)算與分析過程(1)變比k：變壓器二次側(cè)電壓比的確定：取a=oa=o ,(二2, 6/如二180V,/如二372A,()二3,取兀二0.06由公式：135U,35U,x COSQ，- =K Ke eU Ufd(efd(e+-K+-Kc cI IJde)Jd f%,且控制角的靈敏度比較大，滿足勵(lì)磁 系統(tǒng)的要求。(5)

6、起勵(lì)問題及計(jì)算在同步發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，起勵(lì)電源可以采用廠用電起勵(lì)和蓄電池起勵(lì)兩種方法， 但一般情況下，采用廠用電起勵(lì)。起勵(lì)容量：SqSq=掙再 仏=x372xl80=1674(VA)起勵(lì)電壓:J = 1 % =1x372 = 93(V)(6)整流元件參數(shù)確定及選擇整流元件參數(shù)的選擇，首先保證半導(dǎo)體勵(lì)磁裝置可靠運(yùn)行，設(shè)計(jì)時(shí)主要選擇硅 元件的額如)=arccos 3+ -x/rrfxX, +EAf/兀0.675/360 + -X744X0.06 + 3-l = arccos-0.675 x 300-1=11o 21定正向同態(tài)平均電流和額定正反向峰值電壓中的較大者。整流電路采用三相橋式半控整流電路。同步

7、發(fā)電機(jī)輸出交流電流中的一小部分，經(jīng)勵(lì)磁變壓器降壓和可控整流器整流 后，供給勵(lì)磁繞組勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流的大小，決定與晶閘管，而晶閘管的導(dǎo)通角由 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制，當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓高于整定值時(shí)，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)器發(fā)出信號(hào)脈沖推 遲,晶閘管導(dǎo)通角變小，勵(lì)磁電流減小，從而使發(fā)電機(jī)端電壓降低。當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓 低于整定值時(shí)，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)器發(fā)出信號(hào)脈沖提前，晶閘管導(dǎo)通角變大，勵(lì)磁電流增 大，從而使發(fā)電機(jī)端電壓升高。上述兩種過程使發(fā)電機(jī)的端電壓于穩(wěn)定值，達(dá)到恒 定的目的。(7)硅元件額定電流計(jì)算額定工況下：I Id(ed(e= = I Ifd(efd(e= = 312312 A A橋臂平均電流:L(AV)=-1-1“2

8、 2、=寸372 = 124(A)24(A)額定正向平均電流：=3x124 =372(/1)強(qiáng)勵(lì)工況下：= = K K如=2x372 = 744(A)橋臂平均電流：/ 5)=丄/如Jx744 = 248(A)強(qiáng)勵(lì)正向平均電流：/T(AV)=K K ililA(AV)= 3x248 = 744(A)*-，7定=/HAV)= 744(A)(8)可控硅額定電壓選擇向)= =U U(反向)橋臂反向工作電壓瞬時(shí)值：U UARMARM=屜=V2 X300 = 424.26(V)元件反向工作電壓瞬時(shí)值：U URRMRRM=K=KH HK K(fi(fiK Kh hU UARMARM=4x1.4x1.05x4

9、24. 26=2494. 67 (V)紅一電壓裕度系數(shù)，取2以上g過電壓沖擊系數(shù)，取1。3到1.6燈一電源電壓升高系數(shù)，取1。05到1。1* “顓定=U URRM反向)=2494.67(H)電力二極管的參數(shù)選擇與晶閘管的相同。(9)續(xù)流二極管的選擇為了維護(hù)和檢修方便，在整流裝置中，我們選擇同一過載能力的器件。因?yàn)槎O管的過電流承受能力遠(yuǎn)比硅元件強(qiáng)，所以實(shí)際額定電流系數(shù)可選為5 6o/ = (5 6”仙門=I860 2232(A)2232(A)因此在半控橋的續(xù)流二極管，需并聯(lián)三個(gè)同型號(hào)的電力二極管，并聯(lián)后會(huì)引起流 過續(xù)流二極管的電流分布不均勻，因此并聯(lián)后需采用均流電抗器均流，使流過續(xù)流二 極管中

10、三個(gè)電力二極管的電流近似相等。(10)主回路保護(hù)的配置在現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)的整流器勵(lì)磁系統(tǒng)中，運(yùn)行時(shí)由于種種原因，可能使勵(lì)磁裝置 中的主要部件(晶閘管等)以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組回路呈現(xiàn)過電流或過電壓，為此 在勵(lì)磁系統(tǒng)中應(yīng)附以過電流或過電壓抑制回路。1元件保護(hù)晶閘管和電力二極管開關(guān)器件均有安全工作區(qū)的限制,也就是說都有電流、電壓 和瞬時(shí)功耗的極限值，盡管在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)合理選擇器件，但不可避免的會(huì)發(fā)生過電流 和過電壓，又由于電子開關(guān)器件的過電流、過電壓能力差，為了防止電力電子開關(guān)損 壞，必須采取保護(hù)措施(在晶閘管關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生關(guān)斷過電壓)。防止過電流的措施：采用快速熔斷器.防止過電壓的措施：利用阻容保護(hù)。2

11、整流橋保護(hù)整流橋保護(hù)主要是指過電壓保護(hù)整流橋的過電壓保護(hù)包括交流側(cè)過電壓保護(hù)和 直流側(cè)過電壓保護(hù).3交流側(cè)過電壓保護(hù)交流側(cè)產(chǎn)生過電壓的原因：ao當(dāng)大氣過電壓作用于發(fā)電機(jī)主回路而使勵(lì)磁變壓 器產(chǎn)生過電壓、勵(lì)磁系統(tǒng)開關(guān)操作引起的暫態(tài)過電壓；b.在切斷勵(lì)磁變壓器一次繞 組情況下,可能出現(xiàn)過電壓是由于具有較高電感值的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組回路，在切 斷勵(lì)磁變壓器供電電源后，力求維持流過變壓器的負(fù)載電流不變，由此引起感應(yīng)過電 壓，當(dāng)勵(lì)磁變壓器在空載時(shí)被切斷，其儲(chǔ)存的磁能而將轉(zhuǎn)化為電流，如此磁能足夠 大的電容所吸引而將產(chǎn)生過電壓；c。有可控硅整流器空穴存儲(chǔ)效應(yīng)引起的過電壓。交流側(cè)防止過電壓的措施：對(duì)第一種過電

12、壓多在勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)采用接地電 容保護(hù)；對(duì)第二種過電壓為防止在運(yùn)行中切斷勵(lì)磁變壓器的高壓繞組引起過電壓， 在勵(lì)磁繞組回路中接入限制二極管，為了防止空載時(shí)切斷勵(lì)磁變壓器,在變壓器低壓 側(cè)接一組整流器；對(duì)第三種過電壓采用在可控硅整流器兩端并聯(lián)RC回路。4直流側(cè)過電壓保護(hù)直流側(cè)產(chǎn)生過電壓的原因：在直流側(cè)由于整流器不能流過反向電流，當(dāng)勵(lì)磁繞 組引起反向電流而被整流器閉鎖時(shí)，可引起過電壓；當(dāng)發(fā)電機(jī)端或升壓變壓器高壓 側(cè)，發(fā)生三相或兩相不對(duì)稱短路時(shí)，有可能在勵(lì)磁繞組側(cè)引起直流過電壓.直流側(cè)防止過電壓的措施：在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)采用穩(wěn)壓管。（門）同步發(fā)電機(jī)的滅磁近三十年來，隨著主機(jī)容量的增加，勵(lì)磁功率的加大，發(fā)

13、電機(jī)的自動(dòng)滅磁系統(tǒng) 越來越為世界各國(guó)關(guān)注。大型電機(jī)的快速滅磁是限制發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障擴(kuò)大的唯一方法。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故 障以及發(fā)電機(jī)一變壓器組中變壓器短路時(shí)，繼電保護(hù)雖然能將發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)斷開，但 如不熄滅發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)，故障電流將仍然存在短路電流和發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)成正比，短路 電流愈大，持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)，短路能量愈大。巨大的短路能量將會(huì)燒毀繞組，甚至使機(jī) 組鐵芯熔化，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)運(yùn)行，所以只有在繼電保護(hù)動(dòng)作的同時(shí)， 迅速而徹底地熄滅磁場(chǎng)，才是保護(hù)發(fā)電機(jī)的最有效方法。隨著單機(jī)容量的增大，對(duì)發(fā)電機(jī)的快速滅磁的要求也愈來愈高。對(duì)發(fā)電機(jī)滅磁 系統(tǒng)的主要要求是可靠，而快速地消耗儲(chǔ)存在發(fā)電機(jī)中的磁場(chǎng)能量.最簡(jiǎn)單的

14、滅磁方 式是切斷發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電源連接，但勵(lì)磁繞組有很大的電感，突然斷開會(huì)在 其兩端產(chǎn)生很高的過電壓。因此在斷開勵(lì)磁電源的同時(shí)，還應(yīng)將轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組自動(dòng) 接入到放電電阻或其他裝置，使磁場(chǎng)中儲(chǔ)存的能量迅速減小，要求滅磁時(shí)間短，轉(zhuǎn)子 過電壓不應(yīng)超過允許值，其值通常取轉(zhuǎn)子額定勵(lì)磁電壓的4-5倍。滅磁的方法：?jiǎn)为?dú)勵(lì)磁機(jī)滅磁；利用放電電阻滅磁；利用非線形電阻滅磁（半 控橋）；采用弧柵滅磁;采用可控硅整流橋滅磁（全控橋）。U!通過這次課程設(shè)計(jì)，使我們對(duì)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)更加的深入了，但依然還有 很多值得我們繼續(xù)學(xué)習(xí)探索的地方。如MATLAB軟件的應(yīng)用，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)中的仿真產(chǎn) 生很多幫助。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁進(jìn)