繼電保護(hù)安全自動(dòng)裝置課件——3_第二章 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)課件

1、第二章 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng) 一、概述 二、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 三、勵(lì)磁回路中的整流電路 四、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理 五、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性 六、并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率的分配 七、并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率的分配 一、概述 1、勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成 2、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù) 3、對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本要求1、勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性同步發(fā)電機(jī)的空載電動(dòng)勢(shì)的大小發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流控制同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性與它的空載電動(dòng)勢(shì)Eq的大小有關(guān)，而Eq是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流IEF的函數(shù)，改變勵(lì)磁電流就可影響同步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行特性。因此，對(duì)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁進(jìn)行控制，是對(duì)發(fā)電

2、機(jī)的運(yùn)行實(shí)行控制的重要內(nèi)容之一。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng) 勵(lì)磁功率單元 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 G發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)一般由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)部分組成，如圖所示。勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流，即勵(lì)磁電流；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出。整個(gè)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)是由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的一個(gè)反饋控制系統(tǒng)。 2、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù) 電壓控制 控制無(wú)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 改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件 水輪發(fā)電機(jī)組要求實(shí)行強(qiáng)行減磁 電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷總是經(jīng)常波動(dòng)的，同步發(fā)電機(jī)的功率也就相應(yīng)變化。隨著負(fù)荷的

3、波動(dòng)，需要對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)以維持機(jī)端或系統(tǒng)中某一點(diǎn)的電壓在給定的水平。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)。(1)電壓控制如圖所示(左上)是同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理圖，圖中GEW是勵(lì)磁繞組，機(jī)端電壓為UG電流為IG。在正常情況下，流經(jīng)GEW的勵(lì)磁電流為IEF。由它所建立的磁場(chǎng)使定子產(chǎn)生的空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Eq ，改變IEF的大小， Eq值就相應(yīng)的改變。 Eq與UG之間的關(guān)系可用等值電路圖(右上)來(lái)表示。 其相量圖如圖所示(左中)。GIEFUG IGEqIGUGEqUGjIGXdIGIQIP發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與端電壓的關(guān)系為上式說(shuō)明，負(fù)荷中的無(wú)功電流是造成Eq與UG幅值差的主要原因，發(fā)電機(jī)的無(wú)功電流

4、越大，兩者間的差值也越大。從上式可以看出同步發(fā)電機(jī)的外特性必然是下降的。當(dāng)勵(lì)磁電流IEF一定時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓UG隨無(wú)功負(fù)荷增大而下降。如圖所示，當(dāng)無(wú)功電流為IQ1時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓為額定值UGe，勵(lì)磁電流為IEF1。當(dāng)無(wú)功電流增大到IQ2時(shí)，如果勵(lì)磁電流不增加，則端電壓降至UG2，可能滿足不了運(yùn)行的要求，必須將勵(lì)磁電流增大至IEF2才能維持端電壓為額定值UGe。同理，無(wú)功電流減小時(shí)，UG會(huì)上升，必須減小勵(lì)磁電流。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)就是通過(guò)不斷地調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)維持機(jī)端電壓為給定水平的。 dQGqdQGqdGGqXIUEXIUEXI jUEcosIEF1UGUG2UGeIQIEF2IQ2I

5、Q1同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)就是通過(guò)不斷地調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)維持端電壓在給定水平的。 如圖所示，為了使分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，設(shè)同步發(fā)電機(jī)與無(wú)限大母線并聯(lián)運(yùn)行，即發(fā)電機(jī)端電壓不隨負(fù)荷大小而變，是一個(gè)恒定值。下圖是它的相量圖。 (2)控制無(wú)功功率的分配G IGUG =ConstantEqUGjIGXdIGIQIP由于發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制，與勵(lì)磁電流的大小無(wú)關(guān)。故無(wú)論勵(lì)磁電流如何變化，發(fā)電機(jī)的有功功率PG均為常數(shù)。當(dāng)不考慮定子電阻和凸極效應(yīng)時(shí)，發(fā)電機(jī)功率又可用下式表示以上兩式分別說(shuō)明當(dāng)勵(lì)磁電流改變時(shí)，IGcos和Eqsin的值均保持恒定。因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eq的端點(diǎn)只能沿著橫虛線變化，而發(fā)電機(jī)電流

6、IG的端點(diǎn)則沿著豎虛線變化。由此可見(jiàn)，與無(wú)限大母線并聯(lián)運(yùn)行的機(jī)組，調(diào)節(jié)它的勵(lì)磁電流可以改變發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的數(shù)值。在實(shí)際運(yùn)行中，與發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的母線并不是無(wú)限大母線，即系統(tǒng)等值阻抗并不等于零，母線的電壓將隨著負(fù)荷波動(dòng)而改變。電廠輸出無(wú)功電流與它的母線電壓水平有關(guān)，改變其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流不但影響發(fā)電機(jī)電醫(yī)和無(wú)功功率，而且也將影響與之并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的無(wú)功功率，其影響程度與系統(tǒng)情況有關(guān)。因此，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)還擔(dān)負(fù)著并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率合理分配的任務(wù)。constantXUEPconstantIUPdGqGGGGsincosconstantEconstantIqGsincos發(fā)電機(jī)勵(lì)

7、磁電流的變化改變了機(jī)組的無(wú)功功率和功率角的大小。調(diào)節(jié)與無(wú)限大母線并聯(lián)運(yùn)行的機(jī)組的勵(lì)磁電流可以改變發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的數(shù)值。提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性 概論 勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響 勵(lì)磁對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的影響靜態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下，經(jīng)受微小擾動(dòng)后恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的能力。 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行方式下突然遭受大擾動(dòng)后，能否過(guò)渡 到一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)、或者恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的能力。 電力系統(tǒng)受到小的或大的干擾后，計(jì)及自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置作用的長(zhǎng)過(guò)程的運(yùn)行穩(wěn)定問(wèn)題稱為動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。 概論如圖為一個(gè)簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)接線圖，其中發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓

8、器、輸電線和降壓變壓器接到受端系統(tǒng)。設(shè)受端母線電壓U恒定不變。勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響GU=ConstantUGSystem發(fā)電機(jī)的輸出功率為sinXUEPqGsinXUUPGG對(duì)應(yīng)于某一固定空載電動(dòng)勢(shì)Eq值時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率是功率角的正弦函數(shù)，如圖所示，稱為同步發(fā)電機(jī)的功率特性或發(fā)電機(jī)功角特性。 眾所周知，當(dāng)小于90時(shí)，發(fā)電機(jī)是靜態(tài)穩(wěn)定的。當(dāng)大于90時(shí)，發(fā)電機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行。 等于90時(shí)為穩(wěn)定的極限情況P所以最大可能傳輸?shù)墓β蕵O限為：maxqGEUPX實(shí)際運(yùn)行時(shí)，為了可靠起見(jiàn)留有一定裕度，運(yùn)行點(diǎn)總是對(duì)應(yīng)低于功率極限值上述分析表明，靜態(tài)穩(wěn)定極限功率與發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)Eq成正比，而且Eq值與勵(lì)磁電流有

9、關(guān)。無(wú)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，因勵(lì)磁電流恒定， Eq常數(shù)，此時(shí)的功角特性稱為內(nèi)功率特性；若有靈敏和快速的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，則可視為保持發(fā)電機(jī)電壓為恒定，即UG常數(shù)。由相應(yīng)一簇不同Eq值的功角特性求得曲線稱外功角特性，最大值出現(xiàn)在UG與U之間功率角=90時(shí)，顯然，它使發(fā)電機(jī)能在大于90范圍的人工穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行，即可提高發(fā)電機(jī)輸送功率極限或提高系統(tǒng)的穩(wěn)定儲(chǔ)備。由于勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置能有效地提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的功率極限，因而要求所有運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組都要裝設(shè)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。 P以單機(jī)到無(wú)限大系統(tǒng)為例。如圖所示，設(shè)在正常運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)輸送功率為PG0，在功角特性的a點(diǎn)運(yùn)行，當(dāng)突然受到某種擾動(dòng)后，系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)由特性曲線1上的a點(diǎn)突然變

10、到曲線2上的b點(diǎn)。由于動(dòng)力輸入部分存在慣性，輸入功率仍為PG0 ，于是發(fā)電機(jī)軸上將出現(xiàn)過(guò)剩轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子加速，系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)由b點(diǎn)沿曲線2向F點(diǎn)移動(dòng)。過(guò)了F點(diǎn)后，發(fā)電機(jī)輸出功率大于PG0，轉(zhuǎn)子軸上將出現(xiàn)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子減速。發(fā)電機(jī)能否穩(wěn)定運(yùn)行決定于曲線2與PG0直線間所形成的上、下兩塊面積(陰影部分)是否相等，即所謂等面積法則。 在上述過(guò)程中，發(fā)電機(jī)如能強(qiáng)行增加勵(lì)磁，使受到擾動(dòng)后的發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行點(diǎn)移到功角曲線3上運(yùn)行，這樣不但減小了加速面積，而且還增大了減速面積，因而使發(fā)電機(jī)第一次搖擺時(shí)功角的幅值減小，改善了發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定性。當(dāng)往回?cái)[動(dòng)時(shí)，過(guò)大的減速面積并不有利，這時(shí)如能讓它回到特性曲線2上的d點(diǎn)運(yùn)

11、行，就可以減小回程振幅，對(duì)穩(wěn)定性更為有利。PPG0bacdF123勵(lì)磁對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的影響上述極簡(jiǎn)單的示例，使我們得到啟示：在一定的條件下，勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)如果能按照要求進(jìn)行某種適當(dāng)?shù)目刂疲瑯涌梢愿纳齐娏ο到y(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。PGmax*0.750.700.650.500.350 0.2 0.4 0.6 0.8Te(s)K=4K=1K=2PGmax*0.750.700.650.500.350 1 2 3 4KTe=0.1STe=0.8S要使勵(lì)磁系統(tǒng)在短暫過(guò)程中完成符合要求的控制必須要求勵(lì)磁系統(tǒng)具備快速響應(yīng)的條件。為此，一方面縮小勵(lì)磁系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，另一方面盡可能提高強(qiáng)行勵(lì)磁的倍數(shù)。改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行

12、條件 改善異步電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)條件 為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件 提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性當(dāng)電力系統(tǒng)由于種種原因，出現(xiàn)短時(shí)低電壓時(shí)，勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)可以發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能，即大幅度地增加勵(lì)磁以提高系統(tǒng)電壓。這在下述情況下可以改善系統(tǒng)的運(yùn)行條件。1201008060402000 10 20 30t(s)U(%)改善異步電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)條件短路切除后可以加速系統(tǒng)電壓的恢復(fù)過(guò)程，改善異步電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)條件。電網(wǎng)發(fā)生短路等故障時(shí)，電網(wǎng)電壓降低，使大多數(shù)用戶的電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。故障切除后，由于電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)需要吸收大量無(wú)功功率，以致延緩了電網(wǎng)電壓的恢復(fù)過(guò)程。發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁的作用可以加速電網(wǎng)電壓的恢復(fù)，有效地改

13、善電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件。如圖表示了機(jī)組有勵(lì)磁自動(dòng)控制和沒(méi)有勵(lì)磁自動(dòng)控制時(shí)短路切除后電壓恢復(fù)的不同情況。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(wú)功功率，造成系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重時(shí)甚至危及系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在此情況下，如果系統(tǒng)中其它發(fā)電機(jī)組能提供足夠的無(wú)功功率，以維持系統(tǒng)電壓水平，則失磁的發(fā)電機(jī)還可以在一定時(shí)間內(nèi)以異步運(yùn)行方式維持運(yùn)行，這不但可以確保系統(tǒng)安全運(yùn)行而且有利于機(jī)組熱力設(shè)備的運(yùn)行提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性 當(dāng)系統(tǒng)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流不大，若系統(tǒng)此時(shí)發(fā)生短路故障，其短路電流較小，且隨時(shí)間衰減，以致帶時(shí)限的繼電保護(hù)不能正確工作。勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)

14、就可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁以增大短路電流。使繼電保護(hù)正確工作。 由此可見(jiàn)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)在改善電力系統(tǒng)運(yùn)行方面起了十分重要的作用。 當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障突然跳閘時(shí)，由于它的調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性，不能迅速關(guān)閉導(dǎo)水葉，因而會(huì)使轉(zhuǎn)速急劇上升。如果不采取措施迅速降低發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，則發(fā)電機(jī)電壓有可能升高到危及定子絕緣的程度，所以，在這種情況下，要求勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行減磁。 （5）水輪發(fā)電機(jī)組要求實(shí)行強(qiáng)行減磁3、對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本要求 名詞解釋 對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求 對(duì)勵(lì)磁功率但愿的要求名詞解釋 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器: 檢測(cè)和綜合系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息, 以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào), 經(jīng)放大后控制勵(lì)磁功率單

15、元以得到所要求的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流。 勵(lì)磁功率單元: 受勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制，并向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流。 對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能反映發(fā)電機(jī)電壓高低以維持發(fā)電機(jī)電壓在給定水平； 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分配機(jī)組的無(wú)功功率； 對(duì)遠(yuǎn)距離輸電的發(fā)電機(jī)組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行，要求勵(lì)磁調(diào)節(jié)器沒(méi)有失靈區(qū)； 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速反應(yīng)系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵(lì)磁等控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運(yùn)行條件； 具有較小的時(shí)間常數(shù)，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。 對(duì)勵(lì)磁功率但愿的要求 要求勵(lì)磁功率單元有足夠的可靠性并具有一定的調(diào)節(jié)容量。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)依靠勵(lì)磁電流的變化進(jìn)行系統(tǒng)電壓和本身無(wú)功功率的

16、控制。因此，勵(lì)磁功率單元應(yīng)具備足夠的調(diào)節(jié)容量以適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行工況的要求。 具有足夠的勵(lì)磁頂值電壓和電壓上升速度。從改善電力系統(tǒng)運(yùn)行 條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，希望勵(lì)磁功率單元具有較大的強(qiáng)勵(lì)能力和快速的響應(yīng)能力。因此，在勵(lì)磁系統(tǒng)中勵(lì)磁頂值電壓和電壓上升速度是兩項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。 二、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 勵(lì)磁系統(tǒng)的歷史 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) 靜止勵(lì)磁系統(tǒng) (發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng))直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 機(jī)械整流子在換流方面遇到了困難，且大功率半導(dǎo)體整流元件制造工藝的日益成熟。交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)(交流發(fā)電機(jī)和半導(dǎo)體整流元件組成 ) 靜止勵(lì)磁系統(tǒng) (發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)) 為了縮

17、短主軸長(zhǎng)度，降低造價(jià)，減少環(huán)節(jié)。幾種常用的勵(lì)磁系統(tǒng)簡(jiǎn)要介紹（重點(diǎn)分析勵(lì)磁功率單元）勵(lì)磁系統(tǒng)的歷史直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是過(guò)去常用的一種勵(lì)磁方式。由于它是靠機(jī)械整流子換向整流的，當(dāng)勵(lì)磁電流過(guò)大時(shí)，換向就很困難，所以這種方式只能在100MW以下中小容量機(jī)組中采用；直流勵(lì)磁機(jī)大多與發(fā)電機(jī)同軸，它是靠剩磁來(lái)建立電壓的，按勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組供電方式的不同，又可分為自勵(lì)式和他勵(lì)式兩種。自勵(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) =G勵(lì)磁調(diào)節(jié)器IAVRIEEIRIEDER自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)如圖是自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的原理接線圖。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組由專用的直流勵(lì)磁機(jī)DE供電，調(diào)整勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)電阻

18、R可改變勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流，從而達(dá)到人工調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的手動(dòng)調(diào)節(jié)。圖中還表示了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)的一種連接方式。在正常工作時(shí)IAVR與IR同時(shí)負(fù)擔(dān)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組EEW的功率，這樣可以減少勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的容量，這對(duì)于功率放大系數(shù)較小，由電磁元件組成的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō)是很必要的。G勵(lì)磁調(diào)節(jié)器IEEIR=IE=IAVRPEDE他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 如圖所示，他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組是由副勵(lì)磁機(jī)供電的。副勵(lì)磁機(jī)PE與勵(lì)磁機(jī)DE都與發(fā)電機(jī)同軸。自勵(lì)與他勵(lì)的區(qū)別在于勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式不同，他勵(lì)比自勵(lì)多用了一臺(tái)副勵(lì)磁機(jī)。由于他勵(lì)方式取消了勵(lì)磁機(jī)的自并勵(lì)，勵(lì)磁單元的時(shí)間常數(shù)就是勵(lì)磁

19、機(jī)勵(lì)磁繞組的時(shí)間常數(shù)，與自勵(lì)方式相比，時(shí)間常數(shù)減小了，即提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓增長(zhǎng)速率。他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)一般用于水輪發(fā)電機(jī)組。交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)目前，容量在IOOMW以上的同步發(fā)電機(jī)組都普遍采用交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)也是一臺(tái)交流同步發(fā)電機(jī)，其輸出電壓經(jīng)大功率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)的核心設(shè)備是勵(lì)磁機(jī)，它的頻率、電壓等參數(shù)是根據(jù)需要特殊設(shè)計(jì)的，其頻率一般為100HZ或更高。交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)根據(jù)勵(lì)磁機(jī)電源整流方式及整流器狀態(tài)的不同又可分為以下幾種。他勵(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)v 他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)v 他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器

20、勵(lì)磁系統(tǒng)(無(wú)刷勵(lì)磁) 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)是指交流勵(lì)磁機(jī)備有他勵(lì)電源中頻副勵(lì)磁機(jī)或永磁副勵(lì)磁機(jī)。在此勵(lì)磁系統(tǒng)中，交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)硅整流器供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，其中硅整流器可以是靜止的也可以是旋轉(zhuǎn)的，因此又可分下列二種方式G自勵(lì)恒壓調(diào)節(jié)器放大器觸發(fā)器電壓檢測(cè)調(diào)差勵(lì)磁調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)交流副勵(lì)磁機(jī)可控整流器滑環(huán)起勵(lì)電源VSR 他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)如圖所示的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)是由與主機(jī)同軸的交流勵(lì)磁機(jī)、中頻副勵(lì)磁機(jī)和調(diào)節(jié)器等組成。在這個(gè)系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)G的勵(lì)磁電流由頻率為100Hz的交流勵(lì)磁機(jī)AE經(jīng)硅整流器VSR供給，交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由晶閘管可控整流器供給，其電源由

21、副勵(lì)磁機(jī)提供。副勵(lì)磁機(jī)是自勵(lì)式中頻交流發(fā)電機(jī)，用自勵(lì)恒壓調(diào)節(jié)器保持其端電壓恒定。由于副勵(lì)磁機(jī)的起勵(lì)電壓較高，不能象直流勵(lì)磁機(jī)那樣能依靠剩磁起勵(lì)，所以在機(jī)組起動(dòng)時(shí)必須外加起勵(lì)電源，直到副勵(lì)磁機(jī)的輸出電壓足以使自勵(lì)恒壓調(diào)節(jié)器正常工作時(shí)，起勵(lì)電源方可退出。在此勵(lì)磁系統(tǒng)中，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制晶閘管元件的導(dǎo)通角來(lái)改變交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流，達(dá)到控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的目的。 這種勵(lì)磁系統(tǒng)的性能和特點(diǎn)如下：(1)交流勵(lì)磁機(jī)和副勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸是獨(dú)立的勵(lì)磁電源，不受電網(wǎng)干擾，可靠性高。(2)交流勵(lì)磁機(jī)時(shí)間常數(shù)較大，為了提高勵(lì)磁系統(tǒng)快速響應(yīng)，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子采用疊片結(jié)構(gòu)，以減小其時(shí)間常數(shù)和因整流器換相引起的渦流損耗，頻率采用1

22、00Hz或150Hz。因?yàn)?00Hz疊片式轉(zhuǎn)子與相同尺寸的50Hz實(shí)心轉(zhuǎn)子相比，勵(lì)磁機(jī)時(shí)間常數(shù)可減小約一半。交流副勵(lì)磁機(jī)頻率為400500Hz。(3)同軸交流勵(lì)磁機(jī)、副勵(lì)磁機(jī)，加長(zhǎng)了發(fā)電機(jī)主軸的長(zhǎng)度，使廠房長(zhǎng)度增加，因此造價(jià)較高。(4)仍有轉(zhuǎn)動(dòng)部件需要一定的維護(hù)工作量。(5)一旦副勵(lì)磁機(jī)或自勵(lì)恒壓調(diào)節(jié)器發(fā)生故障，均可導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組失磁。如果采用永磁發(fā)電機(jī)作為副勵(lì)磁機(jī)，不但可以簡(jiǎn)化調(diào)節(jié)設(shè)備，而且勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性也可大為提高。這個(gè)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)有一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)滑環(huán)?；h(huán)是一種滑動(dòng)接觸元件、隨著發(fā)電機(jī)容量的增大，轉(zhuǎn)子電流也相應(yīng)增大，這給滑環(huán)的正常運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)了困難。為了提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性，就必須

23、設(shè)法取消滑環(huán)，使整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)都無(wú)滑動(dòng)接觸元件，即所謂無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)。 G勵(lì)磁調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)元件永磁副勵(lì)磁機(jī)晶閘管整流器NS他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)(無(wú)刷勵(lì)磁)如圖是無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的原理接線圖。它的副勵(lì)磁機(jī)是永磁發(fā)電機(jī)，其磁極是旋轉(zhuǎn)的，電樞是靜止的，而交流勵(lì)磁機(jī)正好相反。交流勵(lì)磁機(jī)電樞、硅整流元件、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組都在同一根軸上旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)與電刷等接觸元件，這就實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷勵(lì)磁。無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)沒(méi)有滑環(huán)與炭刷等滑動(dòng)接觸部件，轉(zhuǎn)子電流不再受接觸部件技術(shù)條件的限制，因此特別適合于大容量發(fā)電機(jī)組。此種勵(lì)磁系統(tǒng)的性能和特點(diǎn)為：(1)無(wú)炭刷和滑環(huán)，維護(hù)工作量可大為減少。(2)發(fā)電機(jī)

24、勵(lì)磁由勵(lì)磁機(jī)獨(dú)立供電，供電可靠性高。并且由于無(wú)刷，整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性更高。(3)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制是通過(guò)調(diào)節(jié)交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)的，因而勵(lì)磁系統(tǒng)的響應(yīng)速度較慢。為提高其響應(yīng)速度，除前述勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子采用疊片結(jié)構(gòu)外，還采用減小繞組電感取消極面阻尼繞組等措施。另外，在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制策略上還采取相應(yīng)措施增加勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組頂值電壓，引入轉(zhuǎn)子電壓深度負(fù)反饋以減小勵(lì)磁機(jī)的等值時(shí)間常數(shù)。(4)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及其勵(lì)磁電路都隨軸旋轉(zhuǎn)，因此在轉(zhuǎn)子回路中不能接入滅磁設(shè)備，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接滅磁，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的常規(guī)檢測(cè)(如轉(zhuǎn)子電流、電壓，轉(zhuǎn)子絕緣，熔斷器熔斷信號(hào)等)，必須采用特殊的測(cè)試方法。(5)要求旋轉(zhuǎn)整流器和

25、快速熔斷器等有良好的機(jī)械性能，能承受高速旋轉(zhuǎn)的離心力。(6)因?yàn)闆](méi)有接觸部件的磨損，所以也就沒(méi)有炭粉和銅末引起的對(duì)電機(jī)繞組的污染，故電機(jī)的絕緣壽命較長(zhǎng)。自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)與自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)一樣，自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電源也是從本機(jī)直接獲得的，所不同的是，直流勵(lì)磁機(jī)為了調(diào)整電壓需用一個(gè)磁場(chǎng)電阻；而自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)為了維持其端電壓恒定，則改用于可控整流元件。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)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng) G AVR 滑環(huán)自動(dòng)恒壓元件電壓起勵(lì)元件VSAE起勵(lì)電源自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止可控整流器勵(lì)磁系統(tǒng)原理如圖所示。發(fā)電機(jī)G的勵(lì)磁電流由交流勵(lì)磁機(jī)AE經(jīng)晶閘管整流裝置VS供給。交流勵(lì)磁機(jī)

26、的勵(lì)磁一般采用晶閘管自勵(lì)恒壓方式。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR直接控制晶閘管整流裝置。采用半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器及晶閘管整流裝置，其時(shí)間常數(shù)很小，勵(lì)磁調(diào)節(jié)的快速性較好G 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器滑環(huán)電壓起勵(lì)元件VSAE起勵(lì)電源自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)原理接線如圖所示。發(fā)電機(jī)G的勵(lì)磁電流由交流勵(lì)磁機(jī)AE經(jīng)硅整流裝置VS供給，半導(dǎo)體型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制晶閘管整流裝置VS，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的目的。這種勵(lì)磁方式與上頁(yè)圖圖勵(lì)磁方式相比其響應(yīng)速度較慢，因?yàn)樵谶@里還增加了交流勵(lì)磁機(jī)自勵(lì)回路環(huán)節(jié)，使動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度受到影響。交流勵(lì)磁機(jī)自并勵(lì)方式使勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，是汽輪發(fā)電機(jī)常用的勵(lì)磁方式。G 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器滑環(huán)電壓起勵(lì)元件VS起勵(lì)電源

27、四 靜止勵(lì)磁系統(tǒng) (發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng))靜止勵(lì)磁系統(tǒng)(發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng))中發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源不用勵(lì)磁機(jī)，而由機(jī)端勵(lì)磁變壓器供給整流裝置。這類勵(lì)磁裝置采用大功率晶閘管元件，沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部分，故稱靜止勵(lì)磁系統(tǒng)。由于勵(lì)磁電源是發(fā)電機(jī)本身提供，故又稱為發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)。靜止勵(lì)磁系統(tǒng)如圖所示。它由機(jī)端勵(lì)磁變壓器供電給整流器電源，經(jīng)三相全控整流橋直接控制發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁。它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，被推薦用于大型發(fā)電機(jī)組，特別是水輪發(fā)電機(jī)組。國(guó)外某些公司把這種方式列為大型機(jī)組的定型勵(lì)磁方式。我國(guó)已在一些機(jī)組上以及引進(jìn)的一些大型機(jī)組上，采用靜止勵(lì)磁方式。靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)勵(lì)磁系統(tǒng)接線和設(shè)備比較簡(jiǎn)單，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分，維護(hù)

28、費(fèi)用省，可靠性高。(2)不需要同軸勵(lì)磁機(jī)，可縮短主軸長(zhǎng)度，這樣可減少基建投資。(3)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。(4)由發(fā)電機(jī)機(jī)端取得勵(lì)磁能量。機(jī)端電壓與機(jī)組轉(zhuǎn)速的一次方成正比，故靜止勵(lì)磁系統(tǒng)輸出的勵(lì)磁電壓與機(jī)組轉(zhuǎn)速的一次方成比例。而同軸勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)輸出的勵(lì)磁電壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比。這樣，當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)機(jī)組的過(guò)電壓就低。 第三節(jié) 勵(lì)磁系統(tǒng)中的整流電路 三相橋式不可控整流電路 三相橋式半控整流電路 三相橋式全控整流電路 1 三個(gè)基本整流電路2 整流電路的換流壓降及外特性 3 最小逆變角 由于本章節(jié)內(nèi)容在由于本章節(jié)內(nèi)容

29、在電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)中學(xué)中學(xué)過(guò)，此處不再累述過(guò)，此處不再累述四、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置原理 1、概述 2、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性 3、半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本環(huán)節(jié)及構(gòu)成 1、概述勵(lì)磁調(diào)節(jié)器同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率單元自動(dòng)手動(dòng)其它信號(hào)UIIE基準(zhǔn)勵(lì)磁系統(tǒng)如前所述，勵(lì)磁控制系統(tǒng)是由同步發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁功率單元及勵(lì)磁調(diào)節(jié)器共同組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其框圖如圖所示。由圖可見(jiàn)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器檢測(cè)發(fā)電機(jī)的電壓、電流或其它狀態(tài)量，然后按給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則對(duì)勵(lì)磁功率單元發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制功能。 隨著自動(dòng)裝置元器件的不斷更新，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器經(jīng)歷了機(jī)電型、電磁型及半導(dǎo)體型等發(fā)展階段，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的任務(wù)，也從單一的調(diào)節(jié)電壓功能發(fā)展為目前的具有多

30、種綜合控制功能。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展及分類 機(jī)電型電壓(勵(lì)磁)調(diào)節(jié)器 電磁型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器數(shù)字式電壓調(diào)節(jié)器 按調(diào)節(jié)原理來(lái)劃分勵(lì)磁調(diào)節(jié)器反饋型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器：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，因此能較好地維持電壓水平。 補(bǔ)償型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器：補(bǔ)償某些因素所引起被調(diào)量的變動(dòng)，使被調(diào)量維持在所要求的定值附近。 2、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性 人工改變Rc值調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流 比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制 自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成環(huán)節(jié) IEF=IEEG人工改變Rc值調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流發(fā)電機(jī)如沒(méi)有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，如圖所示，只能依靠人工改變直流勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)電阻Rc來(lái)調(diào)整其端電壓。當(dāng)運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)電壓偏高，

31、就進(jìn)行增大Rc值的操作，減小勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流IEE。隨著勵(lì)磁機(jī)電壓的下降，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流IEF將減小，從而使發(fā)電機(jī)端電壓下降。反之，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓偏低時(shí)，就進(jìn)行減小Rc值的操作，使之上升?？梢?jiàn)，在人工調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的過(guò)程中，可以分解為測(cè)量、判斷、執(zhí)行幾個(gè)步驟。G勵(lì)磁機(jī)UGIEEabIEEIEFUG勵(lì)磁調(diào)節(jié)器比例式勵(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)器就是仿照上述功能對(duì)發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的，其工作特性如圖所示。發(fā)電機(jī)電壓UG升高時(shí)，調(diào)節(jié)器經(jīng)測(cè)量后，減小勵(lì)磁電流。當(dāng)UG降低時(shí)，它的勵(lì)磁電流就增大。它與勵(lì)磁機(jī)配合，控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流，組成如圖所示的閉環(huán)控制回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)端電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)。在電力

32、系統(tǒng)運(yùn)行中的各種比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，無(wú)論是機(jī)電型的、電磁型、還是半導(dǎo)體型的，它們?cè)赨GbUGa區(qū)間內(nèi)都具有圖中線段ab所示的特性， 這是比例式自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器共有的基本調(diào)節(jié)特性。基準(zhǔn)電壓前置放大功率放大測(cè)量元件調(diào)差元件手動(dòng)控制勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)電源電源電源+-勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器手控手控勵(lì)勵(lì)磁機(jī)磁機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)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)如圖所示。圖中每個(gè)環(huán)節(jié)的具體電路及工作特性，在不同類型的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中可能有相當(dāng)大的差異，但其構(gòu)成環(huán)節(jié)還是大致相同的。圖中測(cè)量元件將發(fā)電機(jī)端電壓值與設(shè)定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，測(cè)得與基準(zhǔn)電壓的差值。發(fā)電機(jī)電壓UG升高時(shí)，調(diào)節(jié)器經(jīng)測(cè)量后，減小勵(lì)磁電流。當(dāng)U

33、G降低時(shí)，它的勵(lì)磁電流就增大。3、半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本環(huán)節(jié)及構(gòu)成G自勵(lì)恒壓調(diào)節(jié)器綜合放大移相觸發(fā)測(cè)量比較調(diào)差交流發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)交流副勵(lì)磁機(jī)滑環(huán)同步電力系統(tǒng)穩(wěn)定器勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器勵(lì)磁限制手控基準(zhǔn)半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的型式很多，但構(gòu)成勵(lì)磁自動(dòng)控制的核心部分卻很相似。它由基本-控制和輔助控制兩大部分組成，其框圖如圖所示。基本控制由調(diào)差、測(cè)量比較、綜合放大和移相觸發(fā)單元組成，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和無(wú)功功率分配等最基本的調(diào)節(jié)功能。輔助控制是為滿足發(fā)電機(jī)不同工況，改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善勵(lì)磁控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能而設(shè)置的單元，包括勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器和勵(lì)磁限制器等。 基本控制由調(diào)差、測(cè)量比較、綜合放大和移相觸發(fā)

34、單元組成，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和無(wú)功功率分配等最基本的調(diào)節(jié)功能。 輔助控制是為滿足發(fā)電機(jī)不同工況，改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善勵(lì)磁控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能而設(shè)置的單元(包括勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器和勵(lì)磁限制器等)。 核心部分 結(jié)構(gòu)分述 測(cè)量比較單元 綜合放大單元 移相觸發(fā)單元基本任務(wù)把發(fā)電機(jī)電壓變換為直流電壓信號(hào)。與給定的直流基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到兩者的偏差信號(hào)。 測(cè)量電路應(yīng)具有足夠高的靈敏度，直流基準(zhǔn)電壓應(yīng)穩(wěn)定。電壓給定電路的調(diào)整范圍必須滿足運(yùn)行要求； 測(cè)量電路應(yīng)具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能，即反應(yīng)要迅速，電路的時(shí)間常數(shù)要?。?輸出的直流偏差電壓必須平穩(wěn)，其紋波系數(shù)要小。 基本要求：比較整定濾波測(cè)量整流正序電壓濾過(guò)

35、器uGude基準(zhǔn)UREF電壓測(cè)量測(cè)量比較單元輸入控制信號(hào) 基本控制量：被調(diào)量控制量。 反饋控制量：為改善控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的輔助控制量。 限制控制量：按發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況要求的特殊限制量。正常情況下按預(yù)定調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)施控制。在正常工況下不參與作用，在異常情況時(shí)(危及發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)運(yùn)行)才進(jìn)行限制控制。（2）綜合放大單元移相觸發(fā)單元的任務(wù)是產(chǎn)生相位移動(dòng)的觸發(fā)脈沖，用來(lái)改變整流橋中晶閘管元件的控制角，使其輸出電壓隨控制電壓的大小而改變，從而達(dá)到調(diào)節(jié)勵(lì)磁目的。 脈沖放大脈沖形成移相同步同步信號(hào)uSM可控整流電路要求在晶閘管每次承受正向電壓的某一時(shí)刻，向它的控制極送出觸發(fā)脈沖，以使晶閘管導(dǎo)通。對(duì)應(yīng)某一

36、控制電壓各相的控制角相同。晶閘管觸發(fā)脈沖與主電路之間的這種相位配合關(guān)系稱為同步。 移相觸發(fā)單元五、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性 1 、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性的合成 2 、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性 3 、調(diào)差單元工作原理 4、 調(diào)差單元特性 5 、發(fā)電機(jī)調(diào)整特性的三種類型 6 、勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性調(diào)整的目的REFGdeUUKU1deSMUKU2SMAVRUKKU43綜合放大K2移相觸發(fā)K3測(cè)量比較K1可控整流K4UGUAVRUdeUSMUREF1 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性的合成4321KKKKUUUUUUUUUUKAVRSMdeSMREFGdeREFGAVR調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù) 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性

37、 UdeUGUSMUAVRUGUSMUAVRUdeREFGdeUUKU1deSMUKU2SMAVRUKKU43UGUG1UG2=UGeUG3UG3UG2 UG1IEFIQ0發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流與無(wú)功負(fù)荷電流的關(guān)系(額定電壓附近)IQIEE(IEF)ab發(fā)電機(jī)無(wú)功調(diào)節(jié)特性曲線 IQ2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性UGIQIQeUG2UG1*2*121GGGGeGGUUUUUU調(diào)差系數(shù) 調(diào)差單元 設(shè)定不同的調(diào)差系數(shù)CABCCBCABBABCAARIUURIUURIUUGA B CUAUBUC. .IABIBCICAIBC3 調(diào)差單元工作原理UAUBUCIBCIABICAUAUBUCcos=1時(shí)的調(diào)差單元相

38、量圖 調(diào)節(jié)器測(cè)量到的電壓基本上和有功電流無(wú)關(guān)。IABICAIBCUBUAUCcos=0時(shí)的調(diào)差單元相量圖 UAUCUB調(diào)差單元輸出的電壓與無(wú)功電流有關(guān)。RLGGKUUU調(diào)節(jié)器測(cè)量單元感受電壓調(diào)差裝置輸出電壓中與無(wú)功電流同相的分量 KURLIQUG自然調(diào)差特性4 調(diào)差單元特性UGIQ05 發(fā)電機(jī)調(diào)整特性的三種類型 發(fā)電機(jī)投入和退出運(yùn)行時(shí)，能平穩(wěn)地改變無(wú)功負(fù)荷，不致發(fā)生無(wú)功功率的沖擊；123IQ1IQ2IQUG退出運(yùn)行投入運(yùn)行6 勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性調(diào)整的目的保證并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率的合理分配。12IQ1IQ2IQUG六、并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率的分配 1、一臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組與正有差調(diào)節(jié)

39、特性機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行 2、一臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組與負(fù)有差調(diào)節(jié)特性機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行 3、兩臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行 4、正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)組的并列運(yùn)行 1、一臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組與正有差調(diào)節(jié)特性機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行UGIQU1U212IQ2假設(shè)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行，其中第一臺(tái)發(fā)電機(jī)為無(wú)差調(diào)節(jié)特性，其特性如圖中曲線1；第二臺(tái)發(fā)電機(jī)為有差調(diào)節(jié)特性，調(diào)差系數(shù)0，其特性如圖中曲線2。這時(shí)母線電壓必定等于U1并保持不變，第二臺(tái)發(fā)電機(jī)無(wú)功電流為IQ2。如果無(wú)功負(fù)荷改變，則第一臺(tái)發(fā)電機(jī)的無(wú)功電流將隨之改變，而第二臺(tái)發(fā)電機(jī)的無(wú)功電流維持不變，仍為IQ2。移動(dòng)第二臺(tái)發(fā)電機(jī)特性曲線，可改變發(fā)電機(jī)之間無(wú)功負(fù)荷的分配。如果需要改變母線電壓，可移動(dòng)第一臺(tái)機(jī)組調(diào)節(jié)特性曲線。以上分析可知：一臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)可以和多臺(tái)正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行。但在實(shí)際運(yùn)行中，由于具有無(wú)差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)將承擔(dān)無(wú)功功率的全部增量，機(jī)組間無(wú)功功率的分配很不合理，這種運(yùn)行方式很少