勵磁原理_L陳遺志_20100507

1、2010年勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)班年勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)班勵磁系統(tǒng)原理勵磁系統(tǒng)原理國網(wǎng)電力科學(xué)研究院國網(wǎng)電力科學(xué)研究院/國電南瑞科技股份有限公司國電南瑞科技股份有限公司二零一零年十月二零一零年十月勵磁系統(tǒng)原理勵磁系統(tǒng)原理z主要內(nèi)容主要內(nèi)容z1、勵磁系統(tǒng)的作用及分類、勵磁系統(tǒng)的作用及分類z2、勵磁系統(tǒng)的組成與算法、勵磁系統(tǒng)的組成與算法z3、可控硅整流裝置、可控硅整流裝置z4、滅磁與過壓保護、滅磁與過壓保護一、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)作用及分類一、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)作用及分類 1、勵磁系統(tǒng)的作用、勵磁系統(tǒng)的作用2、勵磁系統(tǒng)的基本分類、勵磁系統(tǒng)的基本分類z維持發(fā)電機或其他控制點的電壓在給定水平維持發(fā)電機或其他控制點的電壓在給定水平

2、z控制并聯(lián)運行機組無功功率的合理分配控制并聯(lián)運行機組無功功率的合理分配z提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性勵磁系統(tǒng)的作用勵磁系統(tǒng)的作用維持發(fā)電機或其他控制點的電壓在給定水平維持發(fā)電機或其他控制點的電壓在給定水平z 保證電力系統(tǒng)運行設(shè)備的安全。保證電力系統(tǒng)運行設(shè)備的安全。z 提高維持發(fā)電機電壓能力的要求和提高電提高維持發(fā)電機電壓能力的要求和提高電 力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求在許多方面是一致的。力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求在許多方面是一致的。z 保證發(fā)電機運行的經(jīng)濟性。保證發(fā)電機運行的經(jīng)濟性?？刂撇⒙?lián)運行機組無功功率的合理分配控制并聯(lián)運行機組無功功率的合理分配z 發(fā)電機電壓調(diào)差率發(fā)電機電壓調(diào)差率z 在自動勵磁

3、調(diào)節(jié)器調(diào)差單元投入、電壓給定值固定、功率因數(shù)為在自動勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)差單元投入、電壓給定值固定、功率因數(shù)為零的情況下，發(fā)電機無功電流從零變化到額定時，用發(fā)電機額定零的情況下，發(fā)電機無功電流從零變化到額定時，用發(fā)電機額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示的發(fā)電機端電壓變化率電壓的百分?jǐn)?shù)表示的發(fā)電機端電壓變化率z 發(fā)電機電壓調(diào)差率按下式計算：發(fā)電機電壓調(diào)差率按下式計算：z D(%)=(Ug0-Ug)/Ug100% z 式中式中 Ug0 -發(fā)電機無功電流等于零時的電壓發(fā)電機無功電流等于零時的電壓z Ug -發(fā)電機無功電流等于額定無功電流時的電壓發(fā)電機無功電流等于額定無功電流時的電壓 控制并聯(lián)運行機組無功功率的合理分配控制

4、并聯(lián)運行機組無功功率的合理分配z發(fā)變組單元高壓側(cè)并聯(lián)：發(fā)變組單元高壓側(cè)并聯(lián)：z 變壓器電抗調(diào)差（正調(diào)差）變壓器電抗調(diào)差（正調(diào)差）+ 發(fā)電機調(diào)差（負(fù)調(diào)差）發(fā)電機調(diào)差（負(fù)調(diào)差）z坑口電站：坑口電站：z 長輸電線路調(diào)差（正調(diào)差）長輸電線路調(diào)差（正調(diào)差）+ 發(fā)電機調(diào)差（負(fù)調(diào)差）發(fā)電機調(diào)差（負(fù)調(diào)差）z兩機一變擴大單元接線：兩機一變擴大單元接線：z 發(fā)電機正調(diào)差，調(diào)差率較大發(fā)電機正調(diào)差，調(diào)差率較大提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性z 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性z 動態(tài)穩(wěn)定性動態(tài)穩(wěn)定性z 暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性sinqdE VPeXz發(fā)電機輸出電磁功率發(fā)電機輸出電磁功率

5、z發(fā)電機功角向量圖發(fā)電機功角向量圖提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性z 傳輸功率的大小與相位角傳輸功率的大小與相位角密切相關(guān)，稱密切相關(guān)，稱為為“功角功角”或或“功功率角率角”。z傳輸功率與功角傳輸功率與功角的關(guān)系，稱的關(guān)系，稱為為“功角特性功角特性”或或“功率特功率特性性”。z功角功角除了表征系統(tǒng)的電磁關(guān)系之外，還表明了各發(fā)電機轉(zhuǎn)子除了表征系統(tǒng)的電磁關(guān)系之外，還表明了各發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間的相對位置。之間的相對位置。 角就是感應(yīng)電勢角就是感應(yīng)電勢Eq和電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電壓U之間的夾角，也之間的夾角，也稱稱為為“功角功角”或或“功率角功率角”。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 角是表征電

6、力系統(tǒng)穩(wěn)定性最重要的量，功角失穩(wěn)指系統(tǒng)中各發(fā)角是表征電力系統(tǒng)穩(wěn)定性最重要的量，功角失穩(wěn)指系統(tǒng)中各發(fā)電機之間的相對功角失去穩(wěn)定性的現(xiàn)象。電機之間的相對功角失去穩(wěn)定性的現(xiàn)象。 z如果系統(tǒng)在運行過程中受到某種干擾，干擾的影響將通過互聯(lián)的電力如果系統(tǒng)在運行過程中受到某種干擾，干擾的影響將通過互聯(lián)的電力網(wǎng)絡(luò)傳到各發(fā)電機節(jié)點，并使發(fā)電機的輸出電功率相應(yīng)發(fā)生改變，結(jié)網(wǎng)絡(luò)傳到各發(fā)電機節(jié)點，并使發(fā)電機的輸出電功率相應(yīng)發(fā)生改變，結(jié)果是使得在擾動瞬間各發(fā)電機的機械輸入轉(zhuǎn)矩和輸出的電磁轉(zhuǎn)矩失去果是使得在擾動瞬間各發(fā)電機的機械輸入轉(zhuǎn)矩和輸出的電磁轉(zhuǎn)矩失去平衡，出現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子不同程度的加速或減速，并導(dǎo)致各發(fā)電機之間平衡，

7、出現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子不同程度的加速或減速，并導(dǎo)致各發(fā)電機之間轉(zhuǎn)子相對角的變化。轉(zhuǎn)子相對角的變化。z如這種轉(zhuǎn)子角度的變化過程是隨時間衰減的，并能最終恢復(fù)到擾動出如這種轉(zhuǎn)子角度的變化過程是隨時間衰減的，并能最終恢復(fù)到擾動出現(xiàn)前的正常值或達到一個新的穩(wěn)態(tài)值，則認(rèn)為在這種運行方式和擾動現(xiàn)前的正常值或達到一個新的穩(wěn)態(tài)值，則認(rèn)為在這種運行方式和擾動形式下系統(tǒng)是功角穩(wěn)定的。形式下系統(tǒng)是功角穩(wěn)定的。z如果這種轉(zhuǎn)子角度的變化隨時間而加劇，并最終導(dǎo)致發(fā)電機間失去同如果這種轉(zhuǎn)子角度的變化隨時間而加劇，并最終導(dǎo)致發(fā)電機間失去同步，則認(rèn)為系統(tǒng)在該運行方式下對這種擾動形式是功角不穩(wěn)定的。步，則認(rèn)為系統(tǒng)在該運行方式下對這種擾動形

8、式是功角不穩(wěn)定的。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性z 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性 (Steady Stability)z 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性的失步，自動恢復(fù)到起始運行狀態(tài)的能力。非周期性的失步，自動恢復(fù)到起始運行狀態(tài)的能力。 z 靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運行方式下受到微小干靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運行方式下受到微小干擾時的穩(wěn)定性問題。假設(shè)在電力系統(tǒng)中有一個瞬時性小干擾，擾時的穩(wěn)定性問題。假設(shè)在電力系統(tǒng)中有一個瞬時性小干擾，如果在擾動消失后系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原始的運行狀態(tài)，則系統(tǒng)在

9、如果在擾動消失后系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原始的運行狀態(tài)，則系統(tǒng)在該運行方式下是靜態(tài)穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是靜態(tài)不穩(wěn)定的。該運行方式下是靜態(tài)穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是靜態(tài)不穩(wěn)定的。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的判據(jù)是發(fā)電機輸出電磁功率對功角的電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的判據(jù)是發(fā)電機輸出電磁功率對功角的微分微分dPe/d是否大于是否大于0 。z 如左圖所示，采用了自如左圖所示，采用了自動勵磁調(diào)節(jié)的發(fā)電機靜動勵磁調(diào)節(jié)的發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定運行的最大電磁態(tài)穩(wěn)定運行的最大電磁功率和最大功率角都有功率和最大功率角都有提高。提高。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性z 左圖中，橫坐標(biāo)是功率左圖中，橫坐標(biāo)是功率

10、角，縱坐標(biāo)是電壓放大角，縱坐標(biāo)是電壓放大系數(shù)。在同一轉(zhuǎn)子功角系數(shù)。在同一轉(zhuǎn)子功角下下,隨電磁時間常數(shù)隨電磁時間常數(shù)Te增增加加,為保證發(fā)電機穩(wěn)定運為保證發(fā)電機穩(wěn)定運行所允許的電壓放大系行所允許的電壓放大系數(shù)增加數(shù)增加;在同一在同一Te下下,隨轉(zhuǎn)隨轉(zhuǎn)子功角子功角的增加所允許的的增加所允許的電壓放大系數(shù)減少。電壓放大系數(shù)減少。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性z 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性 (Transient Stability)z 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機保持同步運行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)定方

11、式的能力。通機保持同步運行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)定方式的能力。通常指第一或第二振蕩周期不失步。常指第一或第二振蕩周期不失步。z 如果電力系統(tǒng)在某一運行方式下受到某種形式的大擾動，經(jīng)如果電力系統(tǒng)在某一運行方式下受到某種形式的大擾動，經(jīng)過一個機電暫態(tài)過程后能夠恢復(fù)到原始的穩(wěn)態(tài)運行方式或過渡到過一個機電暫態(tài)過程后能夠恢復(fù)到原始的穩(wěn)態(tài)運行方式或過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運行方式，則認(rèn)為系統(tǒng)在這種情況下是暫態(tài)穩(wěn)定的。一個新的穩(wěn)態(tài)運行方式，則認(rèn)為系統(tǒng)在這種情況下是暫態(tài)穩(wěn)定的。暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)在擾動前的運行方式有關(guān)，而且與擾動的暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)在擾動前的運行方式有關(guān)，而且與擾動的類型、地點及持續(xù)時間有關(guān)

12、。類型、地點及持續(xù)時間有關(guān)。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的判據(jù)是等面積定則。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的判據(jù)是等面積定則。z 左圖的功率曲左圖的功率曲線中，當(dāng)功率線中，當(dāng)功率角從角從1變化到變化到2時，時，PT與與P3之間的面積正之間的面積正比于轉(zhuǎn)子動能比于轉(zhuǎn)子動能的變化量。的變化量。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等面積定則的具體內(nèi)容等面積定則的具體內(nèi)容提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等面積定則的具體內(nèi)容等面積定則的具體內(nèi)容z 等面積定則：等面積定則：z 減速面積和加速面積如圖所示。減速面積和加速面積如圖所示。z 如圖（如圖（a）減速面積加速面積，臨界穩(wěn)

13、定；）減速面積加速面積，臨界穩(wěn)定；z 如圖（如圖（b）減速面積）減速面積加速面積，穩(wěn)定；加速面積，穩(wěn)定；z 如圖（如圖（c）減速面積）減速面積加速面積，不穩(wěn)定。加速面積，不穩(wěn)定。 提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高暫態(tài)穩(wěn)定性的方法就要減小加速面積或增大減速面積，具體提高暫態(tài)穩(wěn)定性的方法就要減小加速面積或增大減速面積，具體說來有以下三種方法：說來有以下三種方法： z 加快故障切除時間加快故障切除時間z 提高勵磁系統(tǒng)勵磁電壓響應(yīng)比提高勵磁系統(tǒng)勵磁電壓響應(yīng)比z 提高強行勵磁電壓倍數(shù)提高強行勵磁電壓倍數(shù) 提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高暫態(tài)穩(wěn)定性對于勵磁系統(tǒng)而言，就是要提高勵磁系

14、統(tǒng)勵磁電提高暫態(tài)穩(wěn)定性對于勵磁系統(tǒng)而言，就是要提高勵磁系統(tǒng)勵磁電壓響應(yīng)比和提高強行勵磁電壓倍數(shù)。壓響應(yīng)比和提高強行勵磁電壓倍數(shù)。z 提高勵磁系統(tǒng)勵磁電壓響應(yīng)比提高勵磁系統(tǒng)勵磁電壓響應(yīng)比z 加快勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時間，即從施加階躍信號起，勵磁電加快勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時間，即從施加階躍信號起，勵磁電壓達到頂值電壓與額定勵磁電壓差的壓達到頂值電壓與額定勵磁電壓差的95%的瞬間的時間。的瞬間的時間。z 提高強行勵磁電壓倍數(shù)提高強行勵磁電壓倍數(shù)z 提高勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)比，即由勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)曲線確定提高勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)比，即由勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)曲線確定的勵磁系統(tǒng)輸出電壓的增量除以額定磁場電壓。的勵磁系統(tǒng)輸出電

15、壓的增量除以額定磁場電壓。 提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性z 電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性 (Dynamic Stability)z 電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到干擾后，不發(fā)生振幅不電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到干擾后，不發(fā)生振幅不斷增長的振蕩而失步的能力。斷增長的振蕩而失步的能力。 z 擾動后系統(tǒng)在第一或第二振蕩周期內(nèi)不失步擾動后系統(tǒng)在第一或第二振蕩周期內(nèi)不失步(即保持了暫態(tài)穩(wěn)即保持了暫態(tài)穩(wěn)定性定性)，但可能由于自動調(diào)節(jié)裝置的配置不合適或其他因素，后續(xù)，但可能由于自動調(diào)節(jié)裝置的配置不合適或其他因素，后續(xù)的振蕩周期幅值不斷增大并造成失步。動態(tài)穩(wěn)定問題實際上是指的振蕩周期

16、幅值不斷增大并造成失步。動態(tài)穩(wěn)定問題實際上是指系統(tǒng)在受到小的或大的擾動后，在自動調(diào)節(jié)裝置和自動控制裝置系統(tǒng)在受到小的或大的擾動后，在自動調(diào)節(jié)裝置和自動控制裝置的影響下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力。的影響下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 勵磁控制系統(tǒng)對動態(tài)穩(wěn)定的影響勵磁控制系統(tǒng)對動態(tài)穩(wěn)定的影響 電力系統(tǒng)的固有自然阻尼小，而使用快速勵磁調(diào)節(jié)器或使用電力系統(tǒng)的固有自然阻尼小，而使用快速勵磁調(diào)節(jié)器或使用自并激可控硅快速勵磁系統(tǒng)，又削弱了系統(tǒng)阻尼，甚至使系統(tǒng)產(chǎn)自并激可控硅快速勵磁系統(tǒng)，又削弱了系統(tǒng)阻尼，甚至使系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)阻尼。為了抑制低頻振蕩，在勵磁系統(tǒng)中加入了電力

17、系統(tǒng)穩(wěn)生負(fù)阻尼。為了抑制低頻振蕩，在勵磁系統(tǒng)中加入了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（定器（PSS）。）。 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)的作用是：利用附加控制，產(chǎn)生附加的作用是：利用附加控制，產(chǎn)生附加阻尼轉(zhuǎn)矩，增加正阻尼抑制低頻振蕩。阻尼轉(zhuǎn)矩，增加正阻尼抑制低頻振蕩。 1、勵磁系統(tǒng)的作用、勵磁系統(tǒng)的作用 2、勵磁系統(tǒng)的基本分類、勵磁系統(tǒng)的基本分類z他勵交流勵磁機系統(tǒng)他勵交流勵磁機系統(tǒng)z 三機他勵勵磁系統(tǒng)三機他勵勵磁系統(tǒng)z 兩機他勵勵磁系統(tǒng)兩機他勵勵磁系統(tǒng)z 兩機一變勵磁系統(tǒng)兩機一變勵磁系統(tǒng)z 無刷勵磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)z自并勵勵磁系統(tǒng)（主流）自并勵勵磁系統(tǒng)（主流）z其它勵磁系統(tǒng)其它勵磁系統(tǒng)z P棒勵磁系

18、統(tǒng)棒勵磁系統(tǒng)z 直流勵磁機勵磁系統(tǒng)直流勵磁機勵磁系統(tǒng)z 諧波勵磁系統(tǒng)諧波勵磁系統(tǒng) 勵磁系統(tǒng)的基本分類勵磁系統(tǒng)的基本分類他勵交流勵磁機系統(tǒng)他勵交流勵磁機系統(tǒng)三機他勵勵磁系統(tǒng)三機他勵勵磁系統(tǒng)自動勵磁調(diào)節(jié)器自動恒壓裝置ACFLPTACLFLQFCT他勵交流勵磁機系統(tǒng)他勵交流勵磁機系統(tǒng)兩機他勵勵磁系統(tǒng)兩機他勵勵磁系統(tǒng)壓裝置自動恒自動勵磁 調(diào)節(jié)器PTACLFLQFCT他勵交流勵磁機系統(tǒng)他勵交流勵磁機系統(tǒng)兩機一變勵磁系統(tǒng)兩機一變勵磁系統(tǒng)自 動 勵 磁 調(diào) 節(jié) 器FACLFLQZBCTPT他勵交流勵磁機系統(tǒng)他勵交流勵磁機系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)PMGF 調(diào) 節(jié) 器kz自 動 勵 磁PTFLQCTACLz

19、 交流他勵系統(tǒng)總體說來具有勵磁電壓穩(wěn)定，不受電網(wǎng)影響的優(yōu)點，但交流他勵系統(tǒng)總體說來具有勵磁電壓穩(wěn)定，不受電網(wǎng)影響的優(yōu)點，但是相比自勵系統(tǒng)響應(yīng)仍然較慢，而且維護復(fù)雜。是相比自勵系統(tǒng)響應(yīng)仍然較慢，而且維護復(fù)雜。對其評價對其評價自并勵勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)K ZP TZ B 調(diào) 節(jié) 器自 動 勵 磁F L QFC Tz 自勵系統(tǒng)尤其是自并勵系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)快速。但是長期以來被自勵系統(tǒng)尤其是自并勵系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)快速。但是長期以來被認(rèn)為在電力系統(tǒng)短路故障時尤其是三相短路時無法支撐起電網(wǎng)電壓。但是認(rèn)為在電力系統(tǒng)短路故障時尤其是三相短路時無法支撐起電網(wǎng)電壓。但是近年來隨

20、著封閉母線的大規(guī)模運用和控制理論的成熟，已經(jīng)成為主流勵磁近年來隨著封閉母線的大規(guī)模運用和控制理論的成熟，已經(jīng)成為主流勵磁機型。機型。對其評價對其評價z1 P棒勵磁系統(tǒng)棒勵磁系統(tǒng)z2 直流勵磁機勵磁系統(tǒng)直流勵磁機勵磁系統(tǒng)z3 諧波勵磁系統(tǒng)諧波勵磁系統(tǒng)其它勵磁系統(tǒng)其它勵磁系統(tǒng)二、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)組成及算法二、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)組成及算法 1、勵磁系統(tǒng)的組成、勵磁系統(tǒng)的組成2、勵磁系統(tǒng)的控制算法、勵磁系統(tǒng)的控制算法（1）自并激勵磁系統(tǒng)的基本配置）自并激勵磁系統(tǒng)的基本配置 z自并激靜止勵磁系統(tǒng)主要由勵磁變壓器、可控硅整流橋、自動勵磁調(diào)自并激靜止勵磁系統(tǒng)主要由勵磁變壓器、可控硅整流橋、自動勵磁調(diào)節(jié)器及起勵裝置

21、、轉(zhuǎn)子過電壓保護與滅磁裝置等組成。節(jié)器及起勵裝置、轉(zhuǎn)子過電壓保護與滅磁裝置等組成。 zFWL/B型靜止勵磁系統(tǒng)的接線原理框圖如下圖所示型靜止勵磁系統(tǒng)的接線原理框圖如下圖所示z南瑞電氣控制公司南瑞電氣控制公司FWL/B型靜止勵磁系統(tǒng)的接線原理框圖型靜止勵磁系統(tǒng)的接線原理框圖（2）三機他勵勵磁系統(tǒng)的基本配置）三機他勵勵磁系統(tǒng)的基本配置 自動勵磁調(diào)節(jié)器自動恒壓裝置ACFLPTACLFLQFCT（3）無刷勵磁系統(tǒng)的基本配置）無刷勵磁系統(tǒng)的基本配置 AHLZLT CHYBFJMKRmJFLJL 1、勵磁系統(tǒng)的組成、勵磁系統(tǒng)的組成 2、勵磁系統(tǒng)的控制算法、勵磁系統(tǒng)的控制算法（1）PID調(diào)節(jié)及其算法調(diào)節(jié)及其

22、算法 z按偏差的比例、積分和微分進行控制的按偏差的比例、積分和微分進行控制的PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器, 是連續(xù)系統(tǒng)是連續(xù)系統(tǒng)控制中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器?？刂浦屑夹g(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。 z比例調(diào)節(jié)可以減小控制系統(tǒng)慣性時間常數(shù)，但相對穩(wěn)定性降低，比例調(diào)節(jié)可以減小控制系統(tǒng)慣性時間常數(shù)，但相對穩(wěn)定性降低，而且不能消除穩(wěn)態(tài)誤差；而且不能消除穩(wěn)態(tài)誤差；z積分調(diào)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差；積分調(diào)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差；z微分調(diào)節(jié)可以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，相應(yīng)可以增加比例調(diào)節(jié)微分調(diào)節(jié)可以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，相應(yīng)可以增加比例調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。放大倍數(shù)。 并聯(lián)并聯(lián)PID調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) _ _UgrefUgKPKI

23、ssKD1+sTD+UI-UI+UD-UDUkmaxmin串聯(lián)串聯(lián)PID調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) K_ _UgrefUg1+sT11+sT21+sT31+sT4UkmaxminsTbsTcsTbsTcKpsEsYsGc21211111)()()(（2）轉(zhuǎn)子電壓軟負(fù)反饋）轉(zhuǎn)子電壓軟負(fù)反饋 （勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器（勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器ESS） z自動電壓調(diào)節(jié)器自動電壓調(diào)節(jié)器Kp增大將造成勵磁控制回路的不穩(wěn)定，在發(fā)電機增大將造成勵磁控制回路的不穩(wěn)定，在發(fā)電機空載運行時可能導(dǎo)致發(fā)電機電壓振蕩。空載運行時可能導(dǎo)致發(fā)電機電壓振蕩。zESS的主要作用是使暫態(tài)時的增益降低，以防止發(fā)電機空載時勵的主要作用是使暫態(tài)時的增益降低，以防止發(fā)電機

24、空載時勵磁控制回路振蕩，這在一定程度上可改善電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定特性磁控制回路振蕩，這在一定程度上可改善電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定特性 PSSKATTBCss11TKEEs1TAs11TKGGs1TKFFs1EFDUrefVT（3）勵磁電壓硬負(fù)反饋）勵磁電壓硬負(fù)反饋z交流勵磁機勵磁系統(tǒng)中，在提高晶閘管電源電壓的同時，采用勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)中，在提高晶閘管電源電壓的同時，采用勵磁機輸出電壓或勵磁機勵磁電流硬負(fù)反饋，以減小勵磁機時間常磁機輸出電壓或勵磁機勵磁電流硬負(fù)反饋，以減小勵磁機時間常數(shù)。數(shù)。z對于快速勵磁系統(tǒng)，如靜態(tài)勵磁系統(tǒng)，勵磁時間常數(shù)本已很小，對于快速勵磁系統(tǒng)，如靜態(tài)勵磁系統(tǒng)，勵磁時間常數(shù)本已很小，

25、再采用勵磁電壓硬負(fù)反饋就沒有必要了。再采用勵磁電壓硬負(fù)反饋就沒有必要了。 KBTKEEs1KFVAVF（4）電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 由于電力系統(tǒng)的發(fā)展、互聯(lián)電力系統(tǒng)的出現(xiàn)和擴大、快速自由于電力系統(tǒng)的發(fā)展、互聯(lián)電力系統(tǒng)的出現(xiàn)和擴大、快速自動勵磁調(diào)節(jié)器和快速勵磁系統(tǒng)的應(yīng)用，電力系統(tǒng)出現(xiàn)了低頻功率動勵磁調(diào)節(jié)器和快速勵磁系統(tǒng)的應(yīng)用，電力系統(tǒng)出現(xiàn)了低頻功率振蕩，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，成為制約聯(lián)絡(luò)線輸送振蕩，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，成為制約聯(lián)絡(luò)線輸送功率極限提高的最重要因素之一。依據(jù)功率極限提高的最重要因素之一。依據(jù)F.D.迪米洛和迪米洛和C.康柯迪亞康柯迪亞理論設(shè)計的電

26、力系統(tǒng)穩(wěn)定器理論設(shè)計的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Power system stabilizer)，簡稱，簡稱PSS，即為抑制系統(tǒng)低頻振蕩和提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性而設(shè)置的。當(dāng)即為抑制系統(tǒng)低頻振蕩和提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性而設(shè)置的。當(dāng)前，前，PID+PSS的控制方式，在勵磁系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。發(fā)的控制方式，在勵磁系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。發(fā)電機電磁力矩可分為同步力矩和阻尼力矩，同步力矩電機電磁力矩可分為同步力矩和阻尼力矩，同步力矩(PE)與與同同相位，阻尼力矩與相位，阻尼力矩與同相位。如果同步力矩不足，將發(fā)生滑行失同相位。如果同步力矩不足，將發(fā)生滑行失步；阻尼力矩不足，將發(fā)生振蕩失步。步；阻尼力矩不足，將發(fā)

27、生振蕩失步。 為抵消快速勵磁調(diào)節(jié)所帶來的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩并加強機組的正阻尼，為抵消快速勵磁調(diào)節(jié)所帶來的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩并加強機組的正阻尼，需引入一附加控制輸入，通過設(shè)計和計算，使該附加輸入產(chǎn)生的需引入一附加控制輸入，通過設(shè)計和計算，使該附加輸入產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩與附加轉(zhuǎn)矩與同相。同相。Mex=DA+KA , 產(chǎn)生了負(fù)阻尼產(chǎn)生了負(fù)阻尼DAW。 PSS作用原理作用原理 z選擇合適的相位補償角選擇合適的相位補償角p，使電力系統(tǒng)穩(wěn)定器產(chǎn)生，使電力系統(tǒng)穩(wěn)定器產(chǎn)生的力矩中有盡可能大的阻尼分量，即，使的力矩中有盡可能大的阻尼分量，即，使Kdp盡量大；盡量大；z選擇合理的增益，在正確的相位補償下，盡可能增大選擇合理的增益，在

28、正確的相位補償下，盡可能增大穩(wěn)定器的阻尼作用。穩(wěn)定器的阻尼作用。z參數(shù)確定一般分二步進行：參數(shù)確定一般分二步進行：z 第一步，用電力系統(tǒng)穩(wěn)定進行分析程序進行第一步，用電力系統(tǒng)穩(wěn)定進行分析程序進行PSS參數(shù)選擇，提供參考值；參數(shù)選擇，提供參考值；z 第二步，現(xiàn)場試驗驗證其效果后，最后確定參數(shù)整定值第二步，現(xiàn)場試驗驗證其效果后，最后確定參數(shù)整定值。PSS參數(shù)選擇參數(shù)選擇 PSS實現(xiàn)的方法實現(xiàn)的方法z南瑞公司勵磁調(diào)節(jié)器的南瑞公司勵磁調(diào)節(jié)器的PSS是一數(shù)字式是一數(shù)字式PSS ，無專門的硬件模塊，僅是，無專門的硬件模塊，僅是原調(diào)節(jié)器上的一個功能軟件模塊。原調(diào)節(jié)器上的一個功能軟件模塊。z輸入采用輸入采用-

29、pe，利用勵磁調(diào)節(jié)器所測的，利用勵磁調(diào)節(jié)器所測的Pe形成。形成。 z硬件無任何增加。保持了調(diào)節(jié)器的原高可靠性，比之專門的硬件無任何增加。保持了調(diào)節(jié)器的原高可靠性，比之專門的PSS裝置或裝置或PSS功能插件，具有較大的優(yōu)越性。功能插件，具有較大的優(yōu)越性。z為了使為了使PSS附加控制，在附加控制，在0.1至至2.5Hz范圍內(nèi)都產(chǎn)生準(zhǔn)確的相位校正，一階范圍內(nèi)都產(chǎn)生準(zhǔn)確的相位校正，一階超前滯后環(huán)節(jié)是不能滿足要求的，南瑞電氣控制公司提供的超前滯后環(huán)節(jié)是不能滿足要求的，南瑞電氣控制公司提供的PSS均含有均含有兩階超前滯后環(huán)節(jié)。兩階超前滯后環(huán)節(jié)。 zPSS的增益及二階超前和滯后時間整定均為數(shù)字式整定，在調(diào)節(jié)

30、器人機的增益及二階超前和滯后時間整定均為數(shù)字式整定，在調(diào)節(jié)器人機界面上直接寫入所需的參數(shù)，直觀可靠。界面上直接寫入所需的參數(shù)，直觀可靠。 PSS2A模型模型sTw11+sTw1sTw21+sTw211+sT6sTw31+sTw3sTw41+sTw4Ks21+sT7Ks3VsI1VsI2+1+sT8(1+sT9) NMKs11+sT11+sT2VsTVsTMAXVsTMIN1+sT31+sT4+-PSS2B模型模型sTw11+sTw1sTw21+sTw2W+sTw31+sTw3K21+sT7PK4K31+sT8(1+sT9) NMK11+sT51+sT61+sT31+sT41+sT11+sT2P

31、xPePa+-三、可控硅整流裝置三、可控硅整流裝置 1、可控硅的主要參數(shù)、可控硅的主要參數(shù)2、三相全控橋式整流電路原理、三相全控橋式整流電路原理3、異常情況下的波形分析、異常情況下的波形分析4、半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)的保護、半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)的保護（1）可控硅的主要參數(shù)）可控硅的主要參數(shù)z斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓UDSMz斷態(tài)重復(fù)峰值電壓斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM z反向不重復(fù)峰值電壓反向不重復(fù)峰值電壓URSM z反向重復(fù)峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓URRM UDRMUDSMUPBOUAXIA0URSMURRMz額定電壓額定電壓UN zUDRM和和URRM中較中較小的那個數(shù)值取整；小的那個數(shù)值取整；

32、z選用可控硅電壓原則：選用可控硅電壓原則：z額定電壓額定電壓UN應(yīng)是勵磁變壓器二次側(cè)電壓的峰值的應(yīng)是勵磁變壓器二次側(cè)電壓的峰值的2.75到到3.0倍倍 可控硅的電流參數(shù)可控硅的電流參數(shù)通態(tài)平均電流通態(tài)平均電流IT(AV) 維持電流維持電流IH 掣住電流掣住電流 IL，通常，通常IL約為約為IH的的24倍倍斷態(tài)重復(fù)峰值電流斷態(tài)重復(fù)峰值電流IDRM反向重復(fù)峰值電流反向重復(fù)峰值電流IRRM浪涌電流浪涌電流ITSMz可控硅的門極參數(shù)可控硅的門極參數(shù)z(a)門極觸發(fā)電流門極觸發(fā)電流IGT z(b)門極觸發(fā)電壓門極觸發(fā)電壓UGT z可控硅的動態(tài)參數(shù)可控硅的動態(tài)參數(shù) z(a)斷態(tài)電壓臨界上升率斷態(tài)電壓臨界上

33、升率du/dt z(b)通態(tài)電流臨界上升率通態(tài)電流臨界上升率di/dtz(c)門極控制開通時間門極控制開通時間tgt z(d)電路換向關(guān)斷時間電路換向關(guān)斷時間tq 可控硅選用時的主要參數(shù)可控硅選用時的主要參數(shù)z正向電壓正向電壓z反向電壓反向電壓z通態(tài)電流通態(tài)電流z觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流z導(dǎo)通后的管壓降導(dǎo)通后的管壓降z維持電流和掣住電流維持電流和掣住電流（2）三相全控橋式整流電路原理）三相全控橋式整流電路原理 61ug1Ud01633122455460ugug6ug2ug4ug60ug1ugug5ug3(c)00t531(b)2tt46ttt ttUd觸發(fā)換流SCRug2(a)Ud

34、SCRSCR1B24c6ba35RidUaUbUc(d)tt t三相全波全控整流（=0時） (a)電路圖；(b)相電壓波形；(c)觸發(fā)脈沖；(d)直流側(cè)電壓波形 1) 整流工作狀態(tài)整流工作狀態(tài) 先討論控制先討論控制角角=0度的情況。在度的情況。在t0-t1期間，期間，a相的電位最高相的電位最高，b相的電位最低，有可能構(gòu)成通路。若相的電位最低，有可能構(gòu)成通路。若在在t0以前共陽極組的以前共陽極組的SCR6的觸發(fā)脈沖的觸發(fā)脈沖Ug6 還存在，在還存在，在t0（=0）時給共陰極）時給共陰極的的SCR1以以觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖ug1，則可由，則可由SCR1與與 SCR6構(gòu)成通路：交流電源構(gòu)成通路：交流電源

35、的的a相相SCR1RSCR6回到電源回到電源b相。在負(fù)載電阻相。在負(fù)載電阻R上得到線電壓上得到線電壓uab.此后只要按順序給各橋臂元件以觸發(fā)脈沖，就可依次換流。此后只要按順序給各橋臂元件以觸發(fā)脈沖，就可依次換流。 z 三相全控橋式整流電路輸出電壓三相全控橋式整流電路輸出電壓Ud的波形在一個周期內(nèi)為勻稱的波形在一個周期內(nèi)為勻稱的六段，即輸出電壓的六段，即輸出電壓Ud的周期是陽極電壓周期的六分之一，故計算的周期是陽極電壓周期的六分之一，故計算其平均電壓其平均電壓Ud，只須求交電流電壓，只須求交電流電壓U1cost在（在（-/6+）至（）至（ /6+）的平均值即可：的平均值即可：z在在90時，輸出平

36、時，輸出平均電壓均電壓Ud為正值，三為正值，三相全控橋工作在整流相全控橋工作在整流狀態(tài)，將交流轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)，將交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鳌Ｖ绷鳌?）逆變工作狀態(tài)）逆變工作狀態(tài) z在在90時，輸出平均電壓時，輸出平均電壓Ud則為負(fù)值，三相全控橋工作在逆變則為負(fù)值，三相全控橋工作在逆變狀態(tài)，將直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣?。狀態(tài)，將直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣?。z采用三相全波全控整流電路，當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生故障時能進行逆變采用三相全波全控整流電路，當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生故障時能進行逆變滅磁，將發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場原來儲存的能量迅速反饋給交流電源去，滅磁，將發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場原來儲存的能量迅速反饋給交流電源去，以減輕發(fā)電機損壞的程度。以減輕發(fā)電機損壞的程度。z

37、對于他勵接線，逆變能迅速完成，性能較好；對于自并勵接線，則對于他勵接線，逆變能迅速完成，性能較好；對于自并勵接線，則逆變性能較差。逆變性能較差。z此外，在調(diào)節(jié)勵磁過程中，如使此外，在調(diào)節(jié)勵磁過程中，如使90，則加到發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁，則加到發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁電壓變負(fù)，能迅速進行減磁。電壓變負(fù)，能迅速進行減磁。z在全控橋中常將在全控橋中常將=180-叫作逆變角。由于叫作逆變角。由于90才進入逆變狀態(tài)，才進入逆變狀態(tài)，故逆變角故逆變角總是小于總是小于90的?？捎孟率奖硎救嗳貥蛟谀孀児ぷ鳡顟B(tài)時的。可用下式表示三相全控橋在逆變工作狀態(tài)時的反向直流平均電壓，即的反向直流平均電壓，即z U=-1.35U1

38、COS(180-)=1.35U1COSz對于三相全控橋整流電路，可控硅元件的導(dǎo)通角是固定不變的。通常用對于三相全控橋整流電路，可控硅元件的導(dǎo)通角是固定不變的。通常用代表逆變角。隨著控制角代表逆變角。隨著控制角的變化，逆變角的變化，逆變角在在0到到90之間變化。之間變化。z如果逆變角如果逆變角過小，或者逆變過程中三相全控橋的觸發(fā)脈沖因故突然消失，過小，或者逆變過程中三相全控橋的觸發(fā)脈沖因故突然消失，則最后導(dǎo)通的一組可控硅元件，將工作在勵磁繞組電感則最后導(dǎo)通的一組可控硅元件，將工作在勵磁繞組電感“放電放電激激磁磁放電放電”的交替過程中。如下圖。的交替過程中。如下圖。（3）異常情況下的波形分析）異常

39、情況下的波形分析z三相橋式整流電路在運行中由于各種原因，可以出現(xiàn)橋臂斷開、脈三相橋式整流電路在運行中由于各種原因，可以出現(xiàn)橋臂斷開、脈沖丟失、換相失敗及續(xù)流不良等故障。沖丟失、換相失敗及續(xù)流不良等故障。z1、橋臂斷開或其脈沖丟失、橋臂斷開或其脈沖丟失z 運行中某一個或兩個橋臂的元件損壞，或者作為過流保護的快速熔運行中某一個或兩個橋臂的元件損壞，或者作為過流保護的快速熔斷器熔斷，可使其橋臂呈現(xiàn)斷開狀態(tài)；或者由于觸發(fā)控制回路的故障，斷器熔斷，可使其橋臂呈現(xiàn)斷開狀態(tài)；或者由于觸發(fā)控制回路的故障，出現(xiàn)觸發(fā)脈沖的丟失，致使應(yīng)當(dāng)開通的某一個或兩個橋臂元件不能開通，出現(xiàn)觸發(fā)脈沖的丟失，致使應(yīng)當(dāng)開通的某一個或

40、兩個橋臂元件不能開通，可控整流電路處于異常工作狀態(tài)?？煽卣麟娐诽幱诋惓９ぷ鳡顟B(tài)。z1) 一臂斷開或其脈沖丟失一臂斷開或其脈沖丟失z假定控制角假定控制角=60時，快速熔斷器時，快速熔斷器KRD1熔斷，或因橋臂元件熔斷，或因橋臂元件SCR1損損壞而斷路，或其正壞而斷路，或其正a相的觸發(fā)脈沖消失，使橋臂相的觸發(fā)脈沖消失，使橋臂1處于開斷狀態(tài)，則此處于開斷狀態(tài)，則此時輸出的整流電壓時輸出的整流電壓Ud如下圖（如下圖（b）所示。）所示。z在正常工作情況下，在在正常工作情況下，在t1時刻本應(yīng)觸發(fā)時刻本應(yīng)觸發(fā)SCR1使輸出電壓轉(zhuǎn)換為使輸出電壓轉(zhuǎn)換為a、b相間的線電壓，現(xiàn)橋臂相間的線電壓，現(xiàn)橋臂1不通，仍繼

41、續(xù)由橋臂不通，仍繼續(xù)由橋臂5與與6構(gòu)成通路，電感性構(gòu)成通路，電感性負(fù)載釋放能量，負(fù)載釋放能量，Ud按按Ucb負(fù)半周的波形變化。負(fù)半周的波形變化。t2時橋臂元件時橋臂元件2接受觸接受觸發(fā)脈沖而導(dǎo)通，并關(guān)斷橋臂元件發(fā)脈沖而導(dǎo)通，并關(guān)斷橋臂元件6。在。在t2至至t期間，由橋臂期間，由橋臂2與與5構(gòu)成構(gòu)成直通短路，直通短路，Ud 0。到。到t3時，觸發(fā)橋臂時，觸發(fā)橋臂3，關(guān)斷橋臂，關(guān)斷橋臂5，輸出電壓按，輸出電壓按Ubc變化。變化。z在這路異常情況下，整流橋輸出電壓的平均在這路異常情況下，整流橋輸出電壓的平均Ud將只為正常情況下平均將只為正常情況下平均值的一半（若保持值的一半（若保持=60時）。時）。

42、 z若共陽極組的某一橋臂發(fā)生上述故障，其結(jié)果也是相似的。若共陽極組的某一橋臂發(fā)生上述故障，其結(jié)果也是相似的。z(b) =60一臂斷開時一臂斷開時Ud波形波形 (c) =30一臂斷開時一臂斷開時Ud波形波形z2) 同相的上下兩臂斷開或其脈沖丟失同相的上下兩臂斷開或其脈沖丟失z 例如下圖（例如下圖（a）所示，共陰極組的）所示，共陰極組的a相與共陽極組的相與共陽極組的b相橋臂斷開，或相橋臂斷開，或者正者正a相與負(fù)相與負(fù)b相的觸發(fā)脈沖丟（圖中用涂黑的相的觸發(fā)脈沖丟（圖中用涂黑的KRD1與與KRD6示意該示意該兩臂不能導(dǎo)通），則分別由它們構(gòu)成通路的有關(guān)線電壓兩臂不能導(dǎo)通），則分別由它們構(gòu)成通路的有關(guān)線電

43、壓Ucb、Uab、Uac均無輸出。均無輸出。z=60下發(fā)生這種故障時的下發(fā)生這種故障時的Ud波形，如圖（波形，如圖（b）所示的陰影線部分，）所示的陰影線部分，由線電壓由線電壓Ubc、Uba、Uca(包括包括Uca負(fù)半周的負(fù)半周的60區(qū)間區(qū)間)所組成，這時所組成，這時輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值Ud將下降到無故障時的三分之一。將下降到無故障時的三分之一。 t(b)uabacuubccbubauuca t(b)cbuubcucba6a2a3a5a660ucbubccbu5a6aa32aa6 t(c) du duu d5263SCD1KRD1cbaSCR4KRD4JLKRDaRL(a)R6KRD

44、SCR642(a)JL3aKRDSCD11bc5L =60，不同相的兩臂斷開時，不同相的兩臂斷開時Ud波形波形 同一相的兩臂不能導(dǎo)通時同一相的兩臂不能導(dǎo)通時Ud波形波形 (a) 電路圖；電路圖； (b) 輸出電壓輸出電壓Ud波形波形 (a)電路圖；電路圖； (b) =60下故障時下故障時Ud波形波形 (c) =0下故障時下故障時Ud波形波形z3) 同一組的兩臂斷開或其脈沖丟失同一組的兩臂斷開或其脈沖丟失z如果共陰組或者共陽極組的兩臂不能導(dǎo)通，如下圖中橋臂如果共陰組或者共陽極組的兩臂不能導(dǎo)通，如下圖中橋臂1與與3不能開不能開通那樣，這時只有通那樣，這時只有Ucb及及Uc的部分波形輸出。的部分波形

45、輸出。z圖（圖（b）是）是=60下發(fā)生這種故障下發(fā)生這種故障時的時的Ud波形。正常時在波形。正常時在t1時刻觸發(fā)時刻觸發(fā)SCR1應(yīng)該開通橋臂應(yīng)該開通橋臂1，現(xiàn)因故不能導(dǎo)通，在負(fù)載感應(yīng)電勢的作用下，現(xiàn)因故不能導(dǎo)通，在負(fù)載感應(yīng)電勢的作用下，繼續(xù)使橋臂元件繼續(xù)使橋臂元件5與與6開通開通，送出，送出Ucb負(fù)半周波形，負(fù)半周波形，t2時觸發(fā)時觸發(fā)SCR2由橋由橋臂臂2與與5續(xù)流，直至續(xù)流，直至t4時刻進還不能使時刻進還不能使SCR5關(guān)斷，則在關(guān)斷，則在t4處觸通處觸通SCR4時，立即由橋臂時，立即由橋臂5與與4輸出輸出Uc電壓；否則，電壓；否則，t4時時SCR5關(guān)斷，則關(guān)斷，則需等至需等至t5時觸通時觸

46、通SCR5，才由橋臂，才由橋臂4與與5構(gòu)成通路，輸出當(dāng)時的構(gòu)成通路，輸出當(dāng)時的Uc電壓。電壓。 （4）半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)的保護）半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)的保護z 硅元件承受過電壓和過電流的能力較差，可控硅元件承受正向電壓硅元件承受過電壓和過電流的能力較差，可控硅元件承受正向電壓上升率和電流上升率有一定的限度，轉(zhuǎn)子勵磁繞組的絕緣只有一定的上升率和電流上升率有一定的限度，轉(zhuǎn)子勵磁繞組的絕緣只有一定的耐壓水平。如不采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo和抑制措施，運行中就有可能超過容耐壓水平。如不采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo和抑制措施，運行中就有可能超過容許范圍，損壞半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)中的有關(guān)部件。許范圍，損壞半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)中的有關(guān)部件。z 過電壓保護過

47、電壓保護z 過電流保護過電流保護三、滅磁與過壓保護三、滅磁與過壓保護 1、發(fā)電機滅磁、發(fā)電機滅磁2、過電壓及其保護、過電壓及其保護z同步發(fā)電機安全可靠的滅磁，不僅關(guān)系到勵磁系統(tǒng)本身安全，而且直接同步發(fā)電機安全可靠的滅磁，不僅關(guān)系到勵磁系統(tǒng)本身安全，而且直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)安全運行。關(guān)系到整個電力系統(tǒng)安全運行。z發(fā)電機組正常停機時：逆變滅磁。發(fā)電機組正常停機時：逆變滅磁。z發(fā)電機組事故停機時：事故停機滅磁，即發(fā)電機組事故停機時：事故停機滅磁，即 當(dāng)發(fā)電機發(fā)生內(nèi)部故障，在繼當(dāng)發(fā)電機發(fā)生內(nèi)部故障，在繼電保護動作切斷主斷路器時，要求迅速地滅磁；電保護動作切斷主斷路器時，要求迅速地滅磁； 在發(fā)電機發(fā)生

48、電氣事故在發(fā)電機發(fā)生電氣事故時，滅磁系統(tǒng)應(yīng)迅速切斷發(fā)電機勵磁回路，并將儲藏在勵磁繞組中的磁時，滅磁系統(tǒng)應(yīng)迅速切斷發(fā)電機勵磁回路，并將儲藏在勵磁繞組中的磁場能量快速消耗在滅磁回路中。場能量快速消耗在滅磁回路中。（1）滅磁的主要任務(wù)）滅磁的主要任務(wù)z滅磁時間應(yīng)盡可能地短暫。滅磁時間應(yīng)盡可能地短暫。z滅磁反電壓不超過規(guī)定的倍數(shù)。滅磁反電壓不超過規(guī)定的倍數(shù)。z滅磁裝置的電路和結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單可靠。滅磁裝置的電路和結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單可靠。z滅磁開關(guān)應(yīng)有足夠的分?jǐn)喟l(fā)電機轉(zhuǎn)子電流能力。滅磁開關(guān)應(yīng)有足夠的分?jǐn)喟l(fā)電機轉(zhuǎn)子電流能力。z滅磁系統(tǒng)要有足夠的容量。滅磁系統(tǒng)要有足夠的容量。滅磁要求滅磁要求z按開關(guān)功能分：按開關(guān)功能分：

49、z 耗能型滅磁：滅磁開關(guān)將磁場能量消耗掉耗能型滅磁：滅磁開關(guān)將磁場能量消耗掉z 移能型滅磁：滅磁開關(guān)不消耗磁場能量，移能型滅磁：滅磁開關(guān)不消耗磁場能量，z 磁場能量由專用的滅磁電阻來消耗磁場能量由專用的滅磁電阻來消耗z按開關(guān)位置分：按開關(guān)位置分：z 直流滅磁開關(guān)滅磁：滅磁開關(guān)裝設(shè)在直流側(cè)直流滅磁開關(guān)滅磁：滅磁開關(guān)裝設(shè)在直流側(cè)z 交流滅磁開關(guān)滅磁：滅磁開關(guān)裝設(shè)在交流側(cè)交流滅磁開關(guān)滅磁：滅磁開關(guān)裝設(shè)在交流側(cè)z 跨接器滅磁：不使用滅磁開關(guān)而使用跨接器跨接器滅磁：不使用滅磁開關(guān)而使用跨接器z按滅磁電阻的種類分：按滅磁電阻的種類分：z 氧化鋅非線性電阻滅磁氧化鋅非線性電阻滅磁z 碳化硅非線性電阻滅磁碳化

50、硅非線性電阻滅磁z 線性電阻滅磁線性電阻滅磁（2）滅磁系統(tǒng)分類）滅磁系統(tǒng)分類直流滅磁原理圖直流滅磁原理圖 直流開關(guān)滅磁直流開關(guān)滅磁z 圖中圖中: MK為滅磁開關(guān)為滅磁開關(guān)z SCR為可控硅功率裝置為可控硅功率裝置z R為滅磁電阻。為滅磁電阻。直流滅磁原理直流滅磁原理 直流開關(guān)滅磁原理為：滅磁時，跳開直流開關(guān)直流開關(guān)滅磁原理為：滅磁時，跳開直流開關(guān) MK，直流開關(guān)斷口，直流開關(guān)斷口產(chǎn)生電弧，電弧電壓與可控硅產(chǎn)生電弧，電弧電壓與可控硅 SCR輸出的電壓疊加，與轉(zhuǎn)子的感應(yīng)反電輸出的電壓疊加，與轉(zhuǎn)子的感應(yīng)反電勢相等，勢相等， 該反電勢同時加在滅磁電阻兩端，即：該反電勢同時加在滅磁電阻兩端，即： 當(dāng)當(dāng)U

51、R大于滅磁電阻回路的轉(zhuǎn)折電壓時，滅磁電阻回路導(dǎo)通，消耗磁大于滅磁電阻回路的轉(zhuǎn)折電壓時，滅磁電阻回路導(dǎo)通，消耗磁場能量而滅磁。場能量而滅磁。對其評價對其評價 z直流開關(guān)滅磁條件直流開關(guān)滅磁條件 z 直流開關(guān)滅磁條件：必須保證在發(fā)電機任何工況下滅磁時，開關(guān)直流開關(guān)滅磁條件：必須保證在發(fā)電機任何工況下滅磁時，開關(guān) 斷口弧壓與可控硅整流橋輸出的電壓疊加后的值，超過滅磁電阻導(dǎo)通斷口弧壓與可控硅整流橋輸出的電壓疊加后的值，超過滅磁電阻導(dǎo)通電壓。電壓。z直流開關(guān)滅磁特點直流開關(guān)滅磁特點z 優(yōu)點：滅磁時無需外部邏輯配合，操作簡單。優(yōu)點：滅磁時無需外部邏輯配合，操作簡單。z 缺點：對直流開關(guān)斷口弧壓要求較高，導(dǎo)

52、致開關(guān)制造困難。缺點：對直流開關(guān)斷口弧壓要求較高，導(dǎo)致開關(guān)制造困難。 跨接器滅磁原理圖跨接器滅磁原理圖 跨接器滅磁跨接器滅磁 勵磁跨接器就是轉(zhuǎn)子過電壓保護裝置，其基本電路及其原理是：一勵磁跨接器就是轉(zhuǎn)子過電壓保護裝置，其基本電路及其原理是：一組正反向并聯(lián)的可控硅串聯(lián)一個放電電阻后再并聯(lián)在勵磁繞組兩段，當(dāng)組正反向并聯(lián)的可控硅串聯(lián)一個放電電阻后再并聯(lián)在勵磁繞組兩段，當(dāng)可控硅的觸發(fā)器電路檢測到轉(zhuǎn)子過電壓后，立即發(fā)出觸發(fā)脈沖使可控硅可控硅的觸發(fā)器電路檢測到轉(zhuǎn)子過電壓后，立即發(fā)出觸發(fā)脈沖使可控硅導(dǎo)通，利用放電電阻吸收過電壓能量。導(dǎo)通，利用放電電阻吸收過電壓能量。 對其評價對其評價 z跨接器滅磁方案的優(yōu)點

53、：跨接器滅磁方案的優(yōu)點：z主回路無開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。主回路無開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。z跨接器滅磁方案的缺點：跨接器滅磁方案的缺點：z跨接器回路的最大導(dǎo)通電壓不能高于交流線電壓的峰值，滅磁時跨接器回路的最大導(dǎo)通電壓不能高于交流線電壓的峰值，滅磁時間相對較長。間相對較長。滅磁電阻滅磁電阻z 滅磁用電阻可以是線性電阻，可以是非線性氧化鋅滅磁電阻，也滅磁用電阻可以是線性電阻，可以是非線性氧化鋅滅磁電阻，也可以是非線性碳化硅電阻。可以是非線性碳化硅電阻。z 在汽輪發(fā)電機的滅磁中由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子為實心轉(zhuǎn)子具有較強的阻在汽輪發(fā)電機的滅磁中由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子為實心轉(zhuǎn)子具有較強的阻尼作用，即使發(fā)電機勵磁繞組

54、中的電流迅速衰減到零，但由于阻尼繞尼作用，即使發(fā)電機勵磁繞組中的電流迅速衰減到零，但由于阻尼繞組中的電流不能迅速衰減，發(fā)電機的機端電壓并不能達到迅速衰減的組中的電流不能迅速衰減，發(fā)電機的機端電壓并不能達到迅速衰減的目的，而且阻尼繞組中的電流是不可控的，所以在具有較強阻尼作用目的，而且阻尼繞組中的電流是不可控的，所以在具有較強阻尼作用的發(fā)電機機組中多采用線性電阻滅磁。而對于阻尼作用較弱的發(fā)電機的發(fā)電機機組中多采用線性電阻滅磁。而對于阻尼作用較弱的發(fā)電機機組則多采用非線性電阻滅磁。機組則多采用非線性電阻滅磁。z 在水輪發(fā)電機的滅磁中，發(fā)電機轉(zhuǎn)子不為實心轉(zhuǎn)子，其阻尼作用在水輪發(fā)電機的滅磁中，發(fā)電機轉(zhuǎn)子不為實心轉(zhuǎn)子，其阻尼作用不強，而且發(fā)電機在故障情況下的機端電壓升高很多，為有效降低事不強，而且發(fā)電機在故障情況下的機端電壓升高很多，為有效降低事故擴大化，宜非線性滅磁。故擴大化，宜非線性滅磁。z非線性電阻分為氧化鋅和碳化硅。非線性電阻分為氧化鋅和碳化硅。