發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)原理課程課件

發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)原理第三部分勵磁系統(tǒng)的組成與分類自動電壓調(diào)節(jié)器AVR、ECR/FCR（勵磁調(diào)節(jié)器）勵磁電源（勵磁機(jī)、勵磁變壓器）整流器（AC/DC變換，SCR、二極管）滅磁與轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù) 按勵磁電源分類：直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)按響應(yīng)速度分類：慢速勵磁系統(tǒng)快速勵磁系統(tǒng)高起始勵磁系統(tǒng)

交流勵磁機(jī)系統(tǒng)（三機(jī)它勵）組成：交流主勵磁機(jī)（ACL）和交流副勵磁機(jī)（ACFL）都與發(fā)電機(jī)同軸。副勵磁機(jī)是自勵式的，其磁場繞組由副勵磁機(jī)機(jī)端電壓經(jīng)整流后供電。也有用永磁發(fā)電機(jī)作副勵磁機(jī)的，亦稱三機(jī)它勵勵磁系統(tǒng)。

優(yōu)點：它勵，勵磁電源不受系統(tǒng)電源的影響缺點：調(diào)節(jié)速度慢，軸系長度長，易引發(fā)軸系振蕩同軸交流勵磁機(jī)系統(tǒng)（二機(jī)它勵）組成：交流主勵磁機(jī)經(jīng)過可控硅整流裝置向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路提供勵磁電流；AVR控制可控硅的觸發(fā)角，調(diào)整其輸出電流，亦稱為兩機(jī)它勵勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)沒有副勵磁機(jī)，交流勵磁機(jī)的勵磁電源由發(fā)電機(jī)出口電壓經(jīng)勵磁變壓器后獲得，自動勵磁調(diào)節(jié)器控制可控硅磚觸發(fā)角，以調(diào)節(jié)交流勵磁機(jī)勵磁電流，交流勵磁機(jī)輸出電壓經(jīng)硅二極管整流后接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，亦稱為兩機(jī)一變勵磁系統(tǒng)。

優(yōu)點：取消副勵磁機(jī)，軸系長度縮短；缺點：調(diào)節(jié)速度慢同軸自勵系統(tǒng)（并勵、復(fù)勵）自并勵勵磁系統(tǒng)組成：勵磁變壓器、大功率可控硅整流柜、滅磁及過電壓保護(hù)、起勵設(shè)備、自動電壓調(diào)節(jié)器優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快缺點：強(qiáng)勵時系統(tǒng)電壓變化復(fù)雜交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)激勵磁系統(tǒng)勵磁電壓變壓器ZB（并聯(lián)變）的副方電壓與勵磁電流變壓器GLH（串聯(lián)變）的副方電壓相聯(lián)（相量相加），然后加在可控硅整流橋KZ上。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載情況變化時，例如電流增大或功率數(shù)降低，則加到可控硅整流橋上的陽極電壓增大，故這種勵磁方式具有相復(fù)勵作用。靜止無刷勵磁系統(tǒng)

組成：主勵磁機(jī)（ACL）電樞是旋轉(zhuǎn)的，它發(fā)出的三相交流電經(jīng)旋轉(zhuǎn)的二極管整流橋整流后直接送發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路。無刷勵磁系統(tǒng)中的副勵磁機(jī)（PMG）是一個永磁式中頻發(fā)電機(jī)，它與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)。主勵磁機(jī)的磁場繞組是靜止的，即它是一個磁極靜止、電樞旋轉(zhuǎn)的交流發(fā)電機(jī)。無刷勵磁系統(tǒng)徹底革除了滑環(huán)、電刷等轉(zhuǎn)動接觸元件，提高了運(yùn)行可靠性和減少了機(jī)組維護(hù)工作量。但旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體無刷勵磁方式對硅元件的可靠性要求高，不能采用傳統(tǒng)的滅磁裝置進(jìn)行滅磁，轉(zhuǎn)子電流、電壓及溫度不便直接測量等。這些都是需要研究解決的問題旋轉(zhuǎn)

勵磁調(diào)節(jié)器原理圖

移相觸發(fā)器原理：Ut＋Uk＝觸發(fā)脈沖

模擬式移相電路：余弦移相、鋸齒波移相

AVR（自動）恒電壓閉環(huán)自動電壓調(diào)節(jié)器

ECR（手動）恒電流閉環(huán)勵磁電流調(diào)節(jié)器電壓給定Ugref電流給定IfrefPID調(diào)節(jié)計算限制功能控制電壓Uk恒無功閉環(huán)：AVR的輔助控制

勵磁調(diào)節(jié)器構(gòu)成

移相原理模擬電路移相原理數(shù)字移相原理之一

1、首先計算α角；

2、將α角轉(zhuǎn)換為計數(shù)器的計數(shù)時間T；

3、由同步點啟動計數(shù)器，計數(shù)時間就是α角；

4、計數(shù)時間到，觸發(fā)相應(yīng)的可控硅；

5、每隔600再觸發(fā)下一個可控硅，共6個可控硅；

6、每發(fā)一個脈沖，啟動脈寬中斷，控制脈沖寬度。

勵磁調(diào)節(jié)器輸出脈沖脈沖變壓器作用隔離功率匹配脈沖發(fā)展形式寬脈沖雙脈沖寬高頻脈沖雙高頻脈沖勵磁調(diào)調(diào)節(jié)器器功能能簡介介無功補(bǔ)補(bǔ)償（（調(diào)差差）強(qiáng)勵電電流限限制（（快速速限制制）過勵限限制（（勵磁磁電流流慢速速、反反時限限）欠勵限限制（（P-Q）定子電電流限限制（（過無無功限限制））伏赫限限制（（V/HZ、U/F）（過激磁磁）軟起勵勵功能能PSS功能電制動動功能能PT斷線保保護(hù)勵磁調(diào)調(diào)差原原理與與應(yīng)用用全控橋橋強(qiáng)勵勵與強(qiáng)強(qiáng)減按照Ud=1.35U2cosa，一般般強(qiáng)勵α=150；強(qiáng)減α=1500強(qiáng)勵限限制與與過勵勵限制制1、電壓壓強(qiáng)勵勵能力力取決決于勵勵磁變變二次次電壓壓（陽陽極電電壓））；2、電流流強(qiáng)勵勵能力力取決決于可可控硅硅電流流或者者說是是功率率柜的的數(shù)量量；3、強(qiáng)勵勵限制制是指指電流流限制制倍數(shù)數(shù)：1.5-2.0倍；功功率柜柜故障障取1.1倍；4、過勵勵限制制是勵勵磁電電流限限制，，大于于1.1倍，反反時限限，勵磁電電流閉閉環(huán)；欠勵限限制欠勵動動作后后按照照Q閉環(huán)運(yùn)運(yùn)行，欠勵勵設(shè)定定值與與機(jī)端端電壓壓值相相關(guān)的的設(shè)計計發(fā)電機(jī)機(jī)進(jìn)相相不能能太深深，否否則定定子繞繞組的的端部部、磁磁軛等等部件件可能能過熱熱，將將嚴(yán)重重影響響發(fā)電電機(jī)的的運(yùn)行行安全全，失失磁保保護(hù)將將動作作停機(jī)機(jī)。為為了保保證機(jī)機(jī)組的的穩(wěn)定定運(yùn)行行，低低勵限限制器器必須須在機(jī)機(jī)組超超過限限制區(qū)區(qū)之前前將定定子電電壓升升高，，以使使機(jī)組組運(yùn)行行點回回到允允許的的允許許范圍圍之內(nèi)內(nèi)。定子電電流限限制（過無功功限制制、過過勵限限制）定子電電流限限制還還可以以采用用根據(jù)據(jù)發(fā)電電機(jī)輸輸出的的有功功功率率來確確定發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)允許許輸出出無功功功率率的方方式來來實現(xiàn)現(xiàn)，即即過無無功限限制當(dāng)發(fā)電電機(jī)電電流超超過了了限制制區(qū)，，如果果此時時機(jī)組組運(yùn)行行在進(jìn)進(jìn)相狀狀態(tài)，，則限限制器器動作作，增增加勵勵磁電電流；；如果果此時時機(jī)組組在遲遲相運(yùn)運(yùn)行，，則限限制動動作，，減少少勵磁磁電流流。總總之，，定子子電流流限制制器的的作用用是調(diào)調(diào)節(jié)發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)定子子電流流中的的無功功分量量，使使發(fā)電電機(jī)電電流回回到限限制區(qū)區(qū)以內(nèi)內(nèi)運(yùn)行行。伏赫限限制以以及其其他輔輔助功功能設(shè)計U/F限制器器是為為了保保護(hù)機(jī)機(jī)組及及與機(jī)機(jī)組相相連的的變壓壓器過過激磁磁。當(dāng)當(dāng)機(jī)組組頻率率降低低的時時候，，為了了使機(jī)機(jī)組的的機(jī)端端電壓壓保持持恒定定，勵勵磁系系統(tǒng)將將會增增加勵勵磁電電流，，此時時，如如果機(jī)機(jī)組在在低頻頻率的的情況況下使使機(jī)端端電壓壓保持持在額額定值值，那那么對對機(jī)組組及所所有與與機(jī)組組相連連的變變壓器器而言言，將將有可可能出出現(xiàn)過過磁通通現(xiàn)象象（尤尤其是是主變變壓器器），，從而而對機(jī)機(jī)組及及變壓壓器造造成損損壞。。其他輔輔助控控制功功能1、PT斷線保保護(hù)功功能；；2、軟起起勵功功能；；3、主開開關(guān)容容錯功功能；；4、同步步電壓壓斷線線保護(hù)護(hù)勵磁產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)負(fù)阻尼尼的原原因阻尼（（正、、零、、負(fù)））VS慣性動態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定可以理理解為為機(jī)電振振蕩的的阻尼尼問題題。AVR造成阻阻尼變變?nèi)酢⑸踔磷冏冐?fù)（K5變負(fù))。在—定的運(yùn)運(yùn)行方方式及及勵磁磁系統(tǒng)統(tǒng)參數(shù)數(shù)下，，AVR在維持Ug恒定的的同時時，會會產(chǎn)生生負(fù)的的阻尼尼作用用。擾動前前后：：ΔP→→ΔΔδδ1→→ΔΔδδ→擺動→阻尼→Δδ2→→穩(wěn)定傳統(tǒng)勵勵磁：：低增增益慢慢速（（沒有有能力力管閑閑事））Δδ→→ΔUg→AVR作用小小、反反應(yīng)慢慢→ΔUf小→→ΔIf小→→Δ→ΔP（力矩象象限不不明））→對對Δδ影響極極小?！，F(xiàn)代勵勵磁：：高增增益快快速（（管閑閑事幫幫倒忙忙）Δδ→→ΔUg→AVR作用大大、反反應(yīng)快快→ΔUf大→→ΔIf大→→Δ→ΔP（力矩第第二象象限））→產(chǎn)生負(fù)負(fù)阻尼尼使原原來的的阻尼尼變小小，對對Δδ負(fù)面影影響。。AVR+PSS:高增益益快速速+附加控控制系系統(tǒng)（（管閑閑事幫幫正忙忙）Δδ→→ΔUg→AVR作用大大、反反應(yīng)快快→ΔUf大→→ΔIf大，Δ→ΔP（力矩第第一象象限））→產(chǎn)生正正阻尼尼使原原來的的阻尼尼變大大，對對Δδ正面影影響。。電力系系統(tǒng)低低頻振振蕩本機(jī)振振蕩模模式地區(qū)性性振蕩蕩模式式（localmodel）：頻率一一般在在0.5～2.0Hz；區(qū)域間間振蕩蕩模式式（interareamodel、tielinemodel）：頻率一一般在在0.1～0.5Hz）。小系統(tǒng)統(tǒng)：0.5～2.5Hz；大系統(tǒng)統(tǒng)：0.2～2.5Hz；全國聯(lián)聯(lián)網(wǎng)：0.1～2.0Hz；解決勵勵磁產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)負(fù)阻尼尼，造造成系系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)生低低頻振振蕩的的方法法是附附加控控制，，即電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定器器，線線性最最優(yōu)勵勵磁控控制器器，各各種智智能控控制器器。依據(jù)F.D.迪米洛洛和C.康柯迪迪亞理理論設(shè)設(shè)計的的電力力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定定器(Powersystemstabilizer)，簡稱PSS，即為抑抑制系系統(tǒng)低低頻振振蕩和和提高高電力力系統(tǒng)統(tǒng)動態(tài)態(tài)穩(wěn)定定性而而設(shè)置置的。。電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定器器原理理建立δ－ω平面坐坐標(biāo)系系T1：勵磁產(chǎn)產(chǎn)生的的電磁磁力矩矩T2：PSS產(chǎn)生的的電磁磁力矩矩ΔPSS:附加勵勵磁控控制信信號AVR(PID)＋PSS產(chǎn)生的的電磁磁力矩矩PSS輸入信信號Δω、Δδ、Pe、ΔP、Δf測量軸軸轉(zhuǎn)速速Δω，測量量和處處理比比較復(fù)復(fù)雜,軸系扭扭轉(zhuǎn)的的處理理更加加困難難，使使用較較少測量過過剩功功率ΔP，測量和和處理理更加加復(fù)雜雜,輸入信信號多多，使使用也也少測量電電功率率Pe，在假定機(jī)機(jī)械功功率不不變的的情況況下，，可以以得到到過剩剩功率率ΔP，使用廣廣泛，，效果不不錯。。但在在原動動機(jī)功