第三章4節(jié)勵磁控制系統(tǒng)調節(jié)特性和并聯(lián)機組間無功分配課件

勵磁控制系統(tǒng)框圖同步發(fā)電機勵磁功率單元勵磁調節(jié)器手動自動勵磁調節(jié)器檢測發(fā)電機的電壓、電流或其它狀態(tài)量，然后按指定的調節(jié)準則對勵磁功率單元發(fā)出控制信號，實現(xiàn)控制功能。

勵磁系統(tǒng)其他信號勵磁控制系統(tǒng)框圖同步發(fā)電機勵磁功率單元勵磁調節(jié)器手動自動勵1一勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖比例式勵磁調節(jié)器勵磁調節(jié)器最基本的功能是調節(jié)發(fā)電機的端電壓。常用的勵磁調節(jié)器是比例式調節(jié)器，它的主要輸入量是發(fā)電機端電壓，其輸出用來控制勵磁功率單元。電壓升高時輸出減小，電壓降低時輸出增大。一勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖比例式勵磁調節(jié)器勵磁調節(jié)器2第三章4節(jié)勵磁控制系統(tǒng)調節(jié)特性和并聯(lián)機組間無功分配課件3勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖（一）勵磁調節(jié)器基本框圖勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖（一）勵磁調節(jié)器基本框圖4(二)工作原理圖(a)是在手動和輔助控制均不調節(jié)的情況下,調節(jié)器輸出電流ILL和輸入電壓UG之間的靜態(tài)關系曲線。圖(b)是勵磁機電流放大特性曲線,其中縱坐標ILL為輸入量、橫坐標IL為輸出量。圖(b)勵磁機電流放大特性UG2UG1

UG

IL2

IL1ILILLILL1ILL2

0ΔUGΔIL①①②②ILLILL1ILL2

0圖(a)比例式勵磁調節(jié)器的靜態(tài)調節(jié)特性(二)工作原理圖(a)是在手動和輔助控制均不調節(jié)的情況下,調5設G運行①點,UG=UG1,勵磁機勵磁電流ILL=ILL1,發(fā)電機勵磁電流IL=IL1。當UG↑時,ILL將減小→IL↓→阻止發(fā)電機電壓上升;當UG↓時,ILL將↑→IL↑→阻止發(fā)電機電壓下降。圖(a)比例式勵磁調節(jié)器的靜態(tài)調節(jié)特性圖(b)勵磁機電流放大特性UGILLΔUGΔIL①①②②這就是比例調節(jié)式勵磁自動控制系統(tǒng)自動調節(jié)發(fā)電機電壓的原理。UG1UG2

IL2

ILIL1ILL1ILL20ILLILL1ILL2設G運行①點,UG=UG1,圖(a)比例式勵磁調節(jié)器的靜態(tài)調6但是,比例調節(jié)的結果不能使發(fā)電機電壓維持恒定。發(fā)電機電壓上升時,自動調節(jié)的結果②點，ILL=ILL2,IL=IL2,UG=UG2,此時,發(fā)電機電壓有調節(jié)誤差ΔUG,發(fā)電機勵磁電流變化了△IL。比例調節(jié)的調節(jié)作用(△IL)是以被控制參數(shù)存在調節(jié)誤差(△UG)為代價換取的。UGILLΔUGΔIL①①②②UG1UG2

IL2

ILIL1ILL1ILL20ILLILL1ILL2圖(a)比例式勵磁調節(jié)器的靜態(tài)調節(jié)特性圖(b)勵磁機電流放大特性但是,比例調節(jié)的結果不能使發(fā)電機電壓維持恒定。比例調節(jié)的調節(jié)7設圖中各環(huán)節(jié)都工作在線性段，則圖中所示系統(tǒng)的工作可用下式描述：ΔUE=Ugd－UC=Ugd－KCUGKC=UC／

UGUG=KA·KL·KG·ΔUEKC—電壓測量單元輸出電壓UC和發(fā)電機端電壓之比;Ugd—給定電壓，折算到發(fā)電機端電壓相當于電壓給定為UGD=Ugd／KC；（Ugd=KCUGD）KA—勵磁調節(jié)器放大系數(shù)，KA=ILL／ΔUE；KL、KG—勵磁機和發(fā)電機的放大系數(shù)。設圖中各環(huán)節(jié)都工作在線性段，則圖中所示系統(tǒng)的工作可用下式描述8要減小誤差ΔUE,必須增大KC、KA、KL和KG的值。設計和調試時,不能改變KL和KG，KC一般也為定值，因此減少發(fā)電機電壓調節(jié)誤差的辦法就只有增大KA了。如果KA→∞，則ΔUE→0。減少發(fā)電機電壓調節(jié)誤差ΔUE的辦法：將第三式的UG代入第一式中，可得出要減小誤差ΔUE,必須增大KC、KA、KL和KG的值。減少發(fā)9比例式勵磁調節(jié)器缺點及改進：①缺點：勵磁機和發(fā)電機的勵磁繞組都有時間常數(shù)，相當于一階慣性環(huán)節(jié)。KA太大時,系統(tǒng)的動態(tài)特性會變差,甚至會失去穩(wěn)定。既然KA不能太大,調節(jié)誤差ΔUE(也對應于ΔUG)也就不能太小。這是比例式勵磁調節(jié)器存在的一個固有缺點。②改進：如果要求發(fā)電機電壓的靜態(tài)調節(jié)誤差ΔUE為零，應在比例調節(jié)的基礎上增加積分調節(jié)。比例式勵磁調節(jié)器缺點及改進：10

二、比例式可控硅勵磁調節(jié)器的工作原理返回返回返回圖4-21比例式可控硅勵磁調節(jié)器的結構框圖二、比例式可控硅勵磁調節(jié)器的工作原理返回返回返回圖4-2111(一)電壓測量比較單元基本作用是把發(fā)電機電壓變換為與其成正比的直流電壓,與給定電壓進行比較,得到兩者的偏差。1.對測量比較單元的基本要求①測量電路應有足夠高的靈敏度,給定電壓應穩(wěn)定,電壓給定電路的調整范圍必須滿足運行要求。一般應保證發(fā)電機空載運行時，機端電壓能在70％～110％額定電壓范圍內進行平衡地調節(jié)。(一)電壓測量比較單元基本作用是把發(fā)電機電壓變換為與其成正比12②測量電路應具有優(yōu)良的動態(tài)性能，即要求反應迅速(電路的時間常數(shù)要小)。③測量電路的輸出電壓應平穩(wěn)，紋波要小。②測量電路應具有優(yōu)良的動態(tài)性能，即要求反應迅速(電路的時間常132．電路工作原理及特性(1)電路的結構正序電壓濾過器測量變壓器比較整定整流濾波給定電壓UgdUbUg′UC圖測量比較單元結構框圖正序電壓濾過器的作用是在電力系統(tǒng)的三相電壓不平衡時，負序電壓被濾掉，輸出一個對稱的反映電壓水平的正序電壓，以提高測量單元的靈敏度,并使接于其后的測量變壓器處于對稱三相電壓下工作。2．電路工作原理及特性(1)電路的結構正序電壓濾過器測量變壓14測量變壓器的作用是將從電壓互感器二次側來的電壓降低為適用于整流電路所需要的值。測量變壓器的副邊一般為三相。有的勵磁調節(jié)器中為了減小整流后的交流分量,進而減小濾波電容量,達到減小測量單元時間常數(shù)的目的,將測量變壓器副邊做成6相,甚至12相。相應整流電路也做成為6相或12相的原因。測量變壓器的作用是將從電壓互感器二次側來的電壓降低為適用于整15整流濾波的作用是將測量變壓器副邊輸出的電壓變換成平穩(wěn)的直流電壓。UC與Ug′成正比。正序電壓濾過器測量變壓器比較整定整流濾波給定電壓UgdUbUg′UC圖測量比較單元結構框圖整流濾波的作用是將測量變壓器副邊輸出的電壓變換成平穩(wěn)的直流電16多相整流：△/△/Y-12-11UA1B1UA2B2使二次側線電壓幅值相等UA1B1=UA2B2=…,UB1C1UC1A1UB2C2UC2A2多相整流：△/△/Y-12-11UA1B1UA2B2使17A2B2C2A1B1C130?整流后為六相全波整流波形,輸出電壓波形是一個周期內有12個波頭的脈動電壓直流電壓中含有的最低次諧波的頻率為基波頻率的12倍，即12x50=600Hz,且幅度小,便于濾波和提高響應速度.六相橋式整流后的直流電壓較為平穩(wěn)。UA1B1=UA2B2=…,A2B2C2A1B1C130?整流后為六相全波整流波形,輸出18(2)比較整定電路比較整定電路的作用：①把測量、整流后輸出的電壓UC與給定電壓Ugd相比較,輸出一個表征發(fā)電機電壓與其給定值偏差的直流電壓Ub，輸出到綜合放大環(huán)節(jié)；②通過調節(jié)整定電位器W，來改變Ugd去調節(jié)Ub的大小,進而調節(jié)發(fā)電機端電壓或無功功率,起到比較與整定電壓的作用故又叫比較整定電路?？梢跃偷厥謩?、遠方手動、通過自動裝置調節(jié)。(2)比較整定電路比較整定電路的作用：19兩個“手動”的區(qū)別：這里所說的手動是自動調節(jié)部分工作正常時的調節(jié)。圖中的“手動控制”是在勵磁調節(jié)器的自動調節(jié)部分出現(xiàn)故障退出工作后的手動調節(jié)。不要混淆??！兩個“手動”的區(qū)別：20U1UbU2UabUb,U1,U20UW當Uab<Uw時，WYl和WY2不能導通,相當于開路比較電路的工作可以用下式描述：

U1=0

U2=Uab

Ub=U1－U2=－UabU1、U2—以b點為參考點電位的電壓；Ub—比較整定電路的輸出電壓,以②點為參考電位。(4-35)(b)工作特性圖比較整定電路UCUabRWWICWY1WY2R2R1abUbU1U2①②(a)電路圖D返U1UbU2UabUb,U1,U20UW當Uab<Uw時，W21當Uab>UW時,WYl和WY2導通,兩端電壓為它的穩(wěn)定電壓UW,比較電路用下式描述：

U1=Uab－UW

U2=UW

Ub=U1－U2=Uab-2UW圖中Ub的上升段是勵磁調節(jié)器的工作段U1UbU2Uab45?0UW(b)工作特性UCUabRWWICWY1WY2R2R1abUbU1U2①②(a)電路圖圖比較整定電路Ub,U1,U2U1UbU2UW2UWD當Uab>UW時,WYl和WY2導通,兩端電壓為它的穩(wěn)定電22式中Uab正比于發(fā)電機電壓UG,

Uab=KCUG,KC為放大系數(shù);(

KC值與誰有關?)2UW為比較電路的基準電壓,2UW=KCUGD,UGD為歸算到發(fā)電機端電壓的給定值。UGD=Ugd／KC將上述關系代入上式，有Ub=Uab-2UW=KCUG-KCUGD=KC(UG-UGD)=KC·ΔUG

Ub代表發(fā)電機電壓與給定電壓之差。式中Uab正比于發(fā)電機電壓UG,23參考電位改變后：若以①點為Ub的參考電位,則比較電路的輸出電壓為Ub′=U2-U1=2UW-Uab按兩式作出比較電路輸出特性如圖(b)所示.U1UbUb′Ub,U1,U245?0Uw圖(b)工作特性U2(4-37b)實際的半導體勵磁調節(jié)器中,Ub和Ub′都有。返回74UG參考電位改變后：U1UbUb′Ub,U1,U245?0Uw圖24(3)發(fā)電機電壓整定的原理發(fā)電機電壓整定是通過調整電位器W的阻值RW實現(xiàn)的。W的阻值RW可以就地手動調整，也可以在控制室通過控制電動機D正、反轉進行遠方調整。怎樣調整呢？UCUabRWWICWY1WY2R2R1abUbU1U2①②(a)電路圖D三種(3)發(fā)電機電壓整定的原理發(fā)電機電壓整定是通過調整電位器W的25設發(fā)電機運行在電壓UG。對應比較電路輸出電壓Ub=0。如果這時調整RW增加,流過W的電流IC引起的電壓降ICRW就會增加.因改變阻值RW是在很短時間內完成的,在調整RW時UG是不變化的,UC也不會變化。UC=ICRW+UabUb=U1－U2=Uab-2UW這樣，RW增加的結果會使Uab↓→Ub↓。DUCUabRWWICWY1WY2R2R1abUb①②(a)電路圖設發(fā)電機運行在電壓UG。對應比較電路輸出電壓Ub=0。這樣，26重復：RW↑→Uab↓→Ub↓Ub下降會引起圖4-2l中UK、α、ILL和IL等變化。這些參數(shù)變化的結果會使發(fā)電機電壓UG上升(這是勵磁調節(jié)特性所決定),Ub=Uab-2UWUG上升→UC↑→Uab↑→Ub↑。當上升到Ub≈0時，調節(jié)過程停止，發(fā)電機進入新的穩(wěn)定點運行。4-21重復：RW↑→Uab↓→Ub↓4-2127為什么調節(jié)過程一定在Ub≈0時結束呢?Ub就是ΔUE,是發(fā)電機電壓的調節(jié)誤差。由于KA、KL、KG三者的乘積相當大,ΔUE≈0,所以,只有Ub回到近于零時,調節(jié)過程才能結束。當增加W的電阻值RW的結果使發(fā)電機電壓升高了。當減少W的阻值RW時,可使發(fā)電機電壓(?)下降。這就是發(fā)電機電壓整定的原理。(給定值?)為什么調節(jié)過程一定在Ub≈0時結束呢?28(二)綜合放大單元①綜合放大各種勵磁控制信號。這些信號包括發(fā)電機電壓偏差信號、電力系統(tǒng)穩(wěn)定信號以及低勵限制和過勵限制信號等。②改善勵磁自動控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能指標.合理地選取綜合放大單元的放大系數(shù),可使系統(tǒng)既有足夠的靜態(tài)調節(jié)精度,又有良好的動態(tài)調節(jié)特性。③輸出移相單元所需的輸入電壓。不同的移相觸發(fā)電路對輸入電壓有不同要求,這要靠綜合放大單元滿足。1.綜合放大單元的作用(二)綜合放大單元①綜合放大各種勵磁控制信號。1.綜合放大單292.對綜合放大單元的基本要求①要求能線性無關地綜合、放大各輸入信號。所謂線性無關地放大各輸入信號,即輸出和輸入之間成線性關系,而且改變輸入信號中的任何一個信號的放大系數(shù),不影響其它輸入信號的放大系數(shù)。②有足夠的運算精度和放大系數(shù)，放大系數(shù)可調。③響應速度要快，即時間常數(shù)要小。④工作穩(wěn)定、輸出阻抗低。即要求零點漂移小,負載能力強,保證綜合放大單元的輸出電壓不受移相觸發(fā)單元工作的影響。⑤輸出電壓范圍滿足移相觸發(fā)單元的要求。2.對綜合放大單元的基本要求①要求能線性無關地綜合、放大各輸303．綜合放大單元的工作原理及特性半導體勵磁調節(jié)器中一般采用直流運算放大器。圖4-24綜合放大單元〇-UKR1RFKR2I∑IFKU∑+E－E0VIbIFZUbUFZ⊕3．綜合放大單元的工作原理及特性半導體勵磁調節(jié)器中一般采用31運放器兩主要特點：①開環(huán)放(無RFK)大系數(shù)K0很大,一般K0>104~105;②輸入阻抗Rr很大。加入RFK后,閉環(huán)反饋系數(shù)KFK也很大(反饋很深)，使得U∑和I∑近似等于零,虛地端,設UΣ≈0,

IΣ

≈0,則有〇-UKR1RFKR2I∑IFKU∑+E-E0VIbIFZUbUFZ⊕RrK0運放器兩主要特點：〇-UKR1RFKR2I∑IFKU∑+E-32(4-39)(4-38)〇-UKR1RFKR2I∑IFKU∑+E-E0VIbIFZUbUFZ⊕Rr(4-39)(4-38)〇-UKR1RFKR2I∑IFKU∑33上式說明,綜合放大器的輸出電壓UK等于輸入電壓Ub和UFZ按不同的比例相加之和，它們的比例系數(shù)可以通過改變各自輸入電阻R1或R2整定,實現(xiàn)對各輸入信號線性無關的綜合放大。UKUb0圖4-24(b)綜合放大單元工作特性綜合放大單元的工作特性如圖4-24(b)所示。UKmaxUKmin返回74上式說明,綜合放大器的輸出電壓UK等于輸入電壓Ub和UFZ按34由運算放大器構成的綜合放大環(huán)節(jié)電路雙向限幅使輸入U<UD雙向限幅限Uk一級互補射極跟隨器作功率放大(放大電流)調零限幅電阻消除高頻自激振蕩勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器最大勵磁限制最小勵磁限制由運算放大器構成的綜合放大環(huán)節(jié)電路雙向限幅使輸入U35上面的分析在運算放大器的開環(huán)放大系數(shù)Ko和輸入電阻Rr無窮大時才是正確的。實際上K0和Rr都不等于∞，因此按式(4-39)運算時，結果會有一定誤差。晶體管運算放大器若要求運算精度在0.1%以內，其閉環(huán)放大系數(shù)為10,那么開環(huán)放大系數(shù)Ko應不小于105.設計時要根據(jù)綜合放大單元的要求，選用K0和Rr足夠大的運算放大器。（？）上面的分析在運算放大器的開環(huán)放大系數(shù)Ko和輸入電阻Rr無窮大36(三)同步和移相觸發(fā)單元1．對移相觸發(fā)單元的要求1)可控硅的觸發(fā)脈沖應與可控硅陽極電壓同步

同步是指具有同一頻率的各周期現(xiàn)象之間存在著的情況。在三相橋式可控硅整流電路中，可控硅的陽極電壓和觸發(fā)脈沖都是周期性變化的電氣量，要求兩者同步就是要求它們兩者的頻率相同。同步是可控硅整流電路正常工作的最基本條件。如果兩者不同步,可控硅整流電路是不能正常工作的.(三)同步和移相觸發(fā)單元1．對移相觸發(fā)單元的要求372)觸發(fā)脈沖的移相范圍要符合相應可控整流電路的要求三相半控和全控橋式整流電路的理論移相范圍為0～180°。實際電路中為了保證可控整流電路能夠在各種工作條件下都能可靠工作，通常都對觸發(fā)脈沖的移相范圍加以限制。不同的勵磁調節(jié)器限制范圍有所不同，一般：半控橋式可控整流電路限制在10°～170°,全控橋式電路限制在20°～160°。2)觸發(fā)脈沖的移相范圍要符合相應可控整流電路的要求三相半控和383)觸發(fā)脈沖應有足夠的功率以保證可控硅元件可靠地導通可控硅元件的控制極參數(shù)有分散性，而且它所需的觸發(fā)電壓和電流隨溫度而變化。為了保證可控硅元件可靠地導通，觸發(fā)電路輸出的電壓、電流要滿足可控硅元件對觸發(fā)信號的要求，并留有一定裕量，但不應大于允許值。3)觸發(fā)脈沖應有足夠的功率以保證可控硅元件可靠地導通可控硅元394)觸發(fā)脈沖的上升前沿要陡上升沿的上升時間一般在10μs左右。如果元件的耐壓水平不夠高,就將多只元件串聯(lián)；如果元件允許通過的電流不夠大,就將多支路并聯(lián).如一個五串、三并的橋臂就由15只可控硅元件組成.為了保證在同一橋臂中的所有可控硅整流元件同時導通，以防止元件損壞，要求觸發(fā)脈沖有足夠大的觸發(fā)功率和觸發(fā)脈沖的上升沿有足夠的陡度。這是因為提高前沿陡度可保證同一橋臂上的所有元件導通的同時程度更高。4)觸發(fā)脈沖的上升前沿要陡上升沿的上升時間一般在10μs左右405)觸發(fā)脈沖有足夠的寬度可控硅整流電路輸出電流要送給具有較大電感的勵磁繞組。流過這些繞組的電流要從零逐漸上升。如果它還沒上升到大于可控硅元件的維持電流時，觸發(fā)脈沖已經(jīng)消失了，可控硅元件就會重新關斷。這是一種失控。一般要求觸發(fā)脈沖寬度應不小于100μs，通常為1ms，相當于50Hz正弦波的18°。對三相全控橋式整流電路，要求觸發(fā)脈沖寬度大于60°或者用雙脈沖觸發(fā)。5)觸發(fā)脈沖有足夠的寬度可控硅整流電路輸出電流要送給具有較大416)保證各相可控硅元件的控制角α一致若不能保證一致,將使整流橋輸出電壓的諧波增加。一般在三相半控橋式整流電路中各相觸發(fā)脈沖的相角偏差應小于10°,在三相全控橋式整流電路中相角偏差不大于5°。7)觸發(fā)脈沖與主電路應相互隔離

這是為保證觸發(fā)電路不受主電路高電壓的影響而安全工作的基本條件。6)保證各相可控硅元件的控制角α一致若不能保證一致,將使整流422．移相觸發(fā)電路工作原理及特性移相觸發(fā)電路的形式，有單結晶體管式、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器式、鋸齒波式和余弦式等。圖4－29是移相觸發(fā)單元的構成框圖,不同的移相觸發(fā)電路一般都包括同步、移相、脈沖形成和脈沖放大幾個部分。同步移相脈沖形成脈沖放大觸發(fā)脈沖綜合放大單元輸出電壓UK同步信號圖4-29移相觸發(fā)單元的構成框圖8.1.22．移相觸發(fā)電路工作原理及特性移相觸發(fā)電路的形式，有單結晶體43同步移相脈沖形成脈沖放大觸發(fā)脈沖綜合放大單元輸出電壓UK同步信號圖4-29移相觸發(fā)單元的構成框圖同步移相脈沖形成脈沖放大觸發(fā)脈沖綜合放大單元輸出電壓UK同步44下面介紹單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的工作原理.圖4-30是A相可控硅的移相觸發(fā)電路。脈沖形成同步電路移相環(huán)節(jié)脈沖放大及整形+-+-0-E通止0穩(wěn)態(tài)uAT>0圖4-30單穩(wěn)態(tài)移相觸發(fā)電路原理圖下面介紹單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的工作原理.脈沖形成同步電路移相環(huán)節(jié)脈450ut0URt0Ub2tUQtUPt0UC1t0UC5t0UTt0UCFAtuATuCuA30°αAt1tα①1)穩(wěn)態(tài)：uAT>0,C1充電,UR。BGl通,BG2止,C2充電。UQ≈0,Up≈－E,UC5=0，UT=0,UCFA=0.無脈沖.2)暫態(tài):在t=t1區(qū)間,uAT變負,C1放電,C1反充電。向BG2提供Ib2,負脈沖,BG2通Up↑≈0→UQ↑≈E→BGl突止→C5充電E。UQ隨C2放電而逐漸下降。UC20ut0URt0Ub2tUQtUPt0UC1t0UC5t0U46+-+-暫態(tài)：uAT＜0,C1放電,C1反充電,Ub2負脈沖,BG2通Up↑≈0→UQ↑≈E→BGl突止→C5充電E，同時C2放電,有兩條回路:①②通E0止－E0+-+-①②當C2放電到使UQ=0時,Uc1↑→Ub2↑BG2止→BGl通,恢復穩(wěn)態(tài)。在BGl導通時,C5放電→MB副邊感應UCFA。通返回+-+-暫態(tài)：uAT＜0,C1放電,C1反充電,Ub2負脈沖47

當C2放電到使UQ=0時

(tα)，BGl開始出現(xiàn)基極電流→BG1的集電極電流增加，Uc1↑→Ub2↑BG2截止→BGl導通，重新恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。在BGl導通時,C5通過D7脈沖變壓器MB的原邊→BG1的e-c極放電→MB副邊感應出一個脈沖電壓UCFA。0ut0URt0Ub2t0UQt0UPt0UC1t0UC5t0UTt0UCFAtuATuCuA30°αAt1tα①返回uB當C2放電到使UQ=0時(tα)，BGl開始出現(xiàn)基48一個三相半控橋式整流電路,需要三套相同的移相觸發(fā)電路。圖4-30中電壓uAT是A相可控硅SCRA觸發(fā)脈沖的同步信號，R1、C1和D1～D4構成同步電路；綜合放大單元的輸出電壓UK是移相觸發(fā)電路的輸入信號;電容器C2、二極管D5、電阻R6和R3等構成移相環(huán)節(jié);三極管BGl和BG2及其輔助電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,是脈沖形成環(huán)節(jié);脈沖變壓器MB起脈沖放大和整形作用;移相觸發(fā)單元的輸出為觸發(fā)脈沖,它需滿足對移相觸發(fā)脈沖的各項要求。一個三相半控橋式整流電路,需要三套相同的移相觸發(fā)電路。491)單穩(wěn)態(tài)電路的穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)態(tài))在圖4-31中0～tl區(qū)間uAT>0，uAT經(jīng)過Rl、D3向C1充電。C1的右電極為“+”，左電極為“-”。當Cl充滿電荷以后，uAT→Rl→Dl→0成回路，UR的波形如圖4-31(b)所示。在此期間BGl導通，BG2截止，電容器C2通過BGl的e-b極→RC2→-E充電。C2充滿電荷以后，UQ≈0，Up≈-E，UQ和Up的波形圖如圖4-31(d)和(e)所示。由于BG1導通，UC5=0，UT=0，UCFA=0。即無脈沖輸出。1)單穩(wěn)態(tài)電路的穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)態(tài))在圖4-31中0～tl區(qū)間u502）單穩(wěn)態(tài)電路的非穩(wěn)定狀態(tài)(暫態(tài))在t=t1區(qū)間，同步電壓uAT由正過零變負，電容C1上已充電的電荷通過Rl→同步電源內部→BG2的e-b極→D4→C1放電，然后由同步電源向C1反充電。C1放電和充電向BG2提供了一個基極電流Ib2，使BG2基極電壓出現(xiàn)一個負脈沖，如圖4-31(c)所示。Ib2使BG2導通→Up↑≈0→UQ↑≈E→BGl突然截止→通過D6、RCl向C5充電→C5兩端電壓近似等于E。突然升高的UQ是不穩(wěn)定的，它將隨C2放電而逐漸下降。C2的放電回路有兩個：

2）單穩(wěn)態(tài)電路的非穩(wěn)定狀態(tài)(暫態(tài))在t=t1區(qū)間，同步電壓u51①R6→直流電源內部→BG2的e-c極；②R3→D5→綜合放大器的內部(UK)→Rw→BG2的e-c極。當C2放電到使UQ=0時(對應于圖4-31(d)的tα)，BGl開始出現(xiàn)基極電流→BG1的集電極電流增加，Uc1↑→Ub2↑BG2截止→BGl導通，重新恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。在BGl導通時，已充滿電荷的電容C5通過D7脈沖變壓器MB的原邊→BG1的e-c極放電→MB副邊感應出一個脈沖電壓UCFA。

①R6→直流電源內部→BG2的e-c極；②R3→D5→綜合放523）移相原理圖4-32是移相原理示意圖。曲線A是電容C2通過R6和及兩個回路放電時UQ的變化曲線,曲線C是C2只通過R6回路放電時UQ的變化曲線。(不加UK)在UQ>UK－UZd時,二極管D5承受正向電壓而導通,C2經(jīng)R6和R3放電,UQ沿圖4-32曲線A變化.0tmin

tmaxtUQUK-UZdAC圖4-32移相原理示意圖圖4-303）移相原理圖4-32是移相原理示意圖。0tmintmax53當UQ<UK－Uzd時,D5承受反向電壓而截止,C2只通過R6放電,UQ將按曲線A規(guī)律沿曲線B變化。當C2放電到使UQ=0時，曲線B交零線于tα，圖4-30中BG1重新導通，BG2重新截止，發(fā)出一個觸發(fā)脈沖UCFA。由圖4-32看出,如果UK增加→(UK－Uzd)↑→tα向右移動→α↑;UK減小,tα會向左移動使α減小。這就是移相的原理。0tmintα

tmaxtUQUK-UZdABCt030?αUCF圖4-32移相原理示意圖UCFA當UQ<UK－Uzd時,D5承受反向電壓而截止,C2只通過R54線1---Uk斷開線2---Uk下正,兩條路放電,UC2>Uk線2′---a點時UC2=Uk,D5斷,只剩一條放電回路線3---Uk上正,負阻效應,兩條路加速放電+_τ1=τmax≈0.7(R3+W)C2兩條放電回路線1---Uk斷開+_τ1=τmax≈0.7(R3+W)C255當C2放電到使UC2=0時,曲線2交零線于tα,發(fā)出一觸發(fā)脈沖uα。Uk越大α越大UK增加→tα向右移動→α↑;UK減小,tα會向左移動使α減小。這就是移相的原理。

0τmin

τα

τmaxtUC2UK321Uk斷開t060?αAuα移相原理示意圖uατααAuααA=0波形UKUKuααAuα線3---Uk上正,負阻效應,兩條路加速放電τααA=180°ταuα當C2放電到使UC2=0時,曲線2交零線于tα,發(fā)出一觸發(fā)脈56UK與α的關系如圖4-33所示.圖4-31中①點為A相可控硅SCRA的自然換相點，也是SCRA的控制角α的零點,同步電壓uAT

的相位超前于A相電壓180?。(?)0α1αα212UZd2UZd1U'KUK圖4-33移相觸發(fā)單元的靜態(tài)特性圖4-31fanhuiUK與α的關系如圖4-33所示.0α1αα212UZd2UZ574）整定電壓UZd的作用當UK不變時,若UZd增加,(UK-UZd)會減小,UCF會向左移動,α減小;若UZd減小時,UCF會向右移動,α增加。一般令UK＝Uzd時α=0?可控硅全開放,令UK－Uzd=Ec時α>180°可控硅元件全關閉.0tmintα

tmaxtUQABCt030?αUCFUCFA圖4-32移相原理示意圖UK-UZdUK-UZdα4）整定電壓UZd的作用當UK不變時,0tmintαtm58將此特性用圖形表示即如圖4-33所示，當整定電壓UZd

確定以后,UK發(fā)生改變時UK與α的關系圖中特性曲線1和曲線2對應的整定電壓UZd1>UZd2。0α1αα212UZd2UZd1U'KUK圖4-33移相觸發(fā)單元的靜態(tài)特性返回74將此特性用圖形表示即如圖4-33所示，0α1αα212UZd59勵磁調節(jié)器各環(huán)節(jié)的特性作出來以后要進行統(tǒng)調,才能求取出理想的勵磁調節(jié)器輸入輸出特性。統(tǒng)調時需要移動α和UK的關系曲線的位置，此項功能是提高調節(jié)UZd實現(xiàn)的。勵磁調節(jié)器各環(huán)節(jié)的特性作出來以后要進行統(tǒng)調,才能求取出理想的60三、比例式半導體勵磁調節(jié)器的靜態(tài)工作特性半導體勵磁調節(jié)器的靜態(tài)工作特性是指它的輸入電壓和輸出電壓之間的靜態(tài)關系。用以上各單元構成勵磁調節(jié)器時，為了使各個單元之間很好配合,通常要對這些單元工作特性做一些處理。例如,圖4－34半導體勵磁調節(jié)器在測量比較單元輸出中串了一只二極管D13,就使得綜合放大單元的輸入變成了圖4－35(a)曲線A所示,削去了Ub為正的部分。

圖4-34三、比例式半導體勵磁調節(jié)器的靜態(tài)工作特性半導體勵磁調節(jié)器的靜61ILLILL1ILL2ILL3ILL3ILL2ILL1ILLILL=f(UG)UG3UG2UG1UG1UG2UG3UGUGUbUb1Ub3Ub2UkUk1Uk2Uk3Uk1Uk2Uk3Uk113211122223333αα1α2α3000DAC′CBA′E′E(a)測量單元(e)勵磁調節(jié)器的靜態(tài)特性(d)可控硅整流電路(c)移相觸發(fā)單元(b)放大單元圖4-35

ZTL型半導體勵磁調節(jié)器的靜態(tài)工作特性返回ILLILL1ILL2ILL3ILL3ILL2ILL1ILL62ILLILL1ILL2ILL3ILL3ILL2ILL1ILLILL=f(UG)UG3UG2UG1UG1UG2UG3UGUGUbUb1Ub3Ub2UkUk1Uk2Uk3Uk1Uk2Uk3Uk113211122223333αα1α2α3000DAC′CBA′E′E(a)測量單元(e)勵磁調節(jié)器的靜態(tài)特性(d)可控硅整流電路(c)移相觸發(fā)單元(b)放大單元圖4-23圖4-24圖4-33圖4-27圖4-35

ZTL型半導體勵磁調節(jié)器的靜態(tài)工作特性ILLILL1ILL2ILL3ILL3ILL2ILL1ILL63分單元調試得出的勵磁調節(jié)器各組成單元的特性，一般來說是不會像圖4-35配合得那么好。比如移相觸發(fā)單元的特性為曲線C′時就不能得出曲線E。測量單元和移相觸發(fā)單元的工作特性應該是可以調整的,例如可以將曲線C′調整到曲線E′的位置。這樣才可得到滿意的勵磁調節(jié)特性。通過調整勵磁調節(jié)器各構成單元的特性得出滿意的勵磁調節(jié)器靜態(tài)工作特性的過程,稱為勵磁調節(jié)器的統(tǒng)調。分單元調試得出的勵磁調節(jié)器各組成單元的特性，一般來說是不會像64根據(jù)圖4-35和圖4-21,ZTL各單元的工作特性可用下式描述：

Ub=K1(UGD-UG)UK=K2Ub

α=K3UKILL=K4αUG—歸算到發(fā)電機端電壓的給定電壓。由圖4-35知，移相觸發(fā)和可控硅整流兩個單元是非線性的。如果將某一工作點附近不大的變化范圍內看成是線性關系，對式（4-41）各分式求增量，有（4-41）圖4-35圖4-21根據(jù)圖4-35和圖4-21,ZTL各單元的工作特性可用下式描65ΔUb=K1(UGD-ΔUG)ΔUK=K2ΔUbΔα=K3ΔUKΔILL=K4Δα將上式整理后得ΔILL=K4

K3K2K1（-ΔUG）K=ΔILL/ΔUG=－K1

K2K3K4（4-42）ΔUb=K1(UGD-ΔUG)（4-42）66K－半導體勵磁調節(jié)器的靜態(tài)放大系數(shù)。K為4-35（e)中特性曲線線性段的斜率，等于各構成單元放大系數(shù)的乘積?！埃碧柋硎緞畲耪{節(jié)器輸出電流ILL的變化與發(fā)電機電壓UG的變化方向相反。即UG增加時，ILL下降；UG下降時，ILL增加。K－半導體勵磁調節(jié)器的靜態(tài)放大系數(shù)。67返回返回68勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調節(jié)器的簡化框圖勵磁調節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)內的陡度，是調節(jié)器性能的主要指標之一，即測量K1綜合放大K2移相觸發(fā)K3可控整流K4UGUREFUdeUSMUAVRK——調節(jié)器的放大倍數(shù)9.1.1勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調節(jié)器的簡化框圖勵磁調節(jié)器的特69勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調節(jié)器的靜態(tài)工作特性調節(jié)器放大系數(shù)K與組成調節(jié)器的各單元增益的關系為勵磁調節(jié)器總的放大倍數(shù)等于各組成單元放大倍數(shù)的乘積0000UdeUAVRUAVRUdeUGUGUSMUSMUREFba勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調節(jié)器的靜態(tài)工作特性調節(jié)器放大70具有ZTL裝置的發(fā)電機外特性發(fā)電機的調節(jié)特性外特性的求取調節(jié)器特性ΔIEF=f(ΔUG)維持UG為定值時的IEF=f(IQ)稱為發(fā)電機的無功調節(jié)特性IEFIEFIQUG=UGeUG=

UG2<UGeUG=UG1>UGeIQIQUGa'b'UG=UGeILL=f(UG)UG1UG22023/1/1特征：稍有下傾具有ZTL裝置的發(fā)電機外特性發(fā)電機的調節(jié)特性外特性的求取調節(jié)71一、發(fā)電機電壓調節(jié)特性同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性是指在沒有人工參與調節(jié)的情況下,發(fā)電機機端電壓(UG)與發(fā)電機電流的無功分量(Iq)之間的靜態(tài)特性。此特性通常稱為發(fā)電機外特性或電壓調節(jié)特性，也稱為電壓調差特性。圖4-36是同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)工作特性的三種類型，其中δ稱為發(fā)電機端電壓調差率或調差系數(shù)。一、發(fā)電機電壓調節(jié)特性同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性是72發(fā)電機調差系數(shù)a

b

調節(jié)特性下傾的程度表征了發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)運行特性的一個重要參數(shù)——調差系數(shù)無功電流從零增加到額定值時發(fā)電機電壓的相對變化空載額定無功

多臺發(fā)電機綜合調差系數(shù)？發(fā)電機調差系數(shù)ab調節(jié)特性下傾的程度表征了發(fā)電機勵73δ>0稱為正調差，調節(jié)特性曲線下傾,表示發(fā)電機機端電壓隨無功電流的增大而下降;δ<0稱為負調差,調節(jié)特性曲線上翹,表示發(fā)電機機端電壓隨無功電流的增加而上升;δ=0稱為無差特性,表示發(fā)電機機端電壓不隨無功電流變化,而保持恒定值。

0IqeIqUG0UUGδ＞0δ＜0δ=012圖4-36發(fā)電機電壓調節(jié)特性返回19頁δ>0稱為正調差，調節(jié)特性曲線下傾,表示發(fā)電機機端電壓隨無功74在公共母線上并聯(lián)運行的發(fā)電機組間無功功率的分配，主要取決于各臺發(fā)電機的無功調節(jié)特性。而無功調節(jié)特性是用調差系數(shù)（調差率）來表征的:調差系數(shù)越小說明IQ對UG影響越小δ表示無功由零增至額定值時,發(fā)電機電壓的相對變化.δ表征了勵磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機端電壓的能力.在公共母線上并聯(lián)運行的發(fā)電機組間無功功率的分配，主要取決于各75二、發(fā)電機調壓精度發(fā)電機調壓精度是指發(fā)電機自動勵磁調節(jié)系統(tǒng)投入運行、勵磁系統(tǒng)調差單元退出、發(fā)電機電壓給定值不進行調整的情況下，原動機轉速及功率因數(shù)在規(guī)定范圍內變化時,發(fā)電機負載從零變化到額定值所引起的發(fā)電機機端電壓的變化,并用發(fā)電機額定電壓的百分數(shù)表示。二、發(fā)電機調壓精度發(fā)電機調壓精度是指76這條直線就是勵磁調節(jié)器不接入調差單元時發(fā)電機的電壓調節(jié)特性。該特性也稱為自然調差特性,此時的調節(jié)精度也稱為自然調差率,用δ0表示。δ0是不可調的固定值,雖然降低ZTL的KA可使δ0增大,但這是不適當?shù)?。一般為滿足運行需要,可通過調差環(huán)節(jié)實現(xiàn)對δ大小和正負的調整。

0IqeIqUG0UUGδ＞0δ＜0δ=012δ0這條直線就是勵磁調節(jié)器不接入調差單元時發(fā)電機的電壓調節(jié)特性。77三、勵磁調節(jié)器的調差單元勵磁調節(jié)器均可以保證發(fā)電機有較高的調差精度,即ε很小。也就是使自然調差特性δ0曲線成為一條與橫軸基本平行的直線,象δТ＝0那樣。這種特性不能使發(fā)電機并聯(lián)穩(wěn)定運行，也不能在并聯(lián)運行機組間合理分配無功負荷。為了使發(fā)電機穩(wěn)定運行和合理分配并聯(lián)運行機組間的無功負荷,在勵磁調節(jié)器中必須設有調差單元。來進行調差特性的調整。三、勵磁調節(jié)器的調差單元勵磁調節(jié)器均可以保證發(fā)電機有較高的調78調整是為滿足運行上的要求:①保證并列運行的發(fā)電機組間無功功率的合理分配,這是通過進行調差特性的調整實現(xiàn)的；②保證發(fā)電機在投入和退出運行時，平穩(wěn)地轉移無功負荷，而不發(fā)生無功沖擊現(xiàn)象，這是通過調整比較整定電路中的電位器實現(xiàn)的；③保證調壓過程的穩(wěn)定性。

勵磁調節(jié)器靜特性調整(調差單元作用)：調整是為滿足運行上的要求:勵磁調節(jié)器靜特性調整(調差單元作79（4-46）按引用發(fā)電機電流的相數(shù),調差單元的接線可分為單相、兩相和三相三種方式.圖4-38為兩相式.返回（4-46）按引用發(fā)電機電流的相數(shù),調差單元的接線可分為單相80當發(fā)電機帶純無功負荷,即cosφ=0、φ=90?時,作向量圖。圖4-39調差單元的向量圖（a）cosφ=0時（4-46）?c?aφ=90?當發(fā)電機帶純無功負荷,即cosφ=0、φ=90?時,作向量圖81結論：在cosφ＝0時,ZTL中增加調差單元后,輸入ZTL測量比較單元的電壓Ua'

、Ub'和Uc'會隨發(fā)電機電流的增加而增加。(?)按照勵磁系統(tǒng)的工作特性,當Ua'

、Ub'和Uc'增加時勵磁系統(tǒng)會自動地減少發(fā)電機的勵磁電流,使發(fā)電機電壓下降。(感受UG增加)于是就形成了下傾的發(fā)電機電壓調節(jié)特性,即δ>0為正調差特性。UG1UG2Iq0Iqeδ＞0UG結論：在cosφ＝0時,ZTL中增加調差單元后,輸入ZTL測82調差單元的工作原理:在ZTL測量比較單元的輸入側,不是直接輸入經(jīng)YH的發(fā)電機端電壓UG,而是輸入無功電源補償后的發(fā)電機UG'使得測量單元感受到的電壓

UG'隨發(fā)電機無功電流IQ而變化：當IQ增加時,ZTL感受到的UG'也增加,通過ZTL調節(jié)去降低IL,這樣就減少了發(fā)電機的UG.調差單元的工作原理:83當發(fā)電機帶純有功負荷,即cosφ=1、φ=0?時,作向量圖。圖4-39調差單元的向量圖（b）cosφ=1時（4-46）返回21頁?c?aφ=0?當發(fā)電機帶純有功負荷,即cosφ=1、φ=0?時,作向量圖84在cosφ＝1時,ZTL中增加調差單元后,輸入ZTL測量比較單元的電壓Ua'

、Ub'和Uc'基本上不隨發(fā)電機電流的增加而變化,只是將原來由Ua、Ub和Uc組成的電壓三角形以Ub為圓心逆時針轉動了一個不大的角度。這樣,按照勵磁系統(tǒng)的工作特性,發(fā)電機的勵磁電流和機端電壓將不隨發(fā)電機有功電流的變化而變化。在cosφ＝1時,ZTL中增加調差單元后,85綜合圖可看出,勵磁調節(jié)器的調差單元只反映發(fā)電機無功功率變化而基本不反映有功功率變化。以上介紹了兩種極端情況.實際上發(fā)電機既帶有功負荷,也帶無功負荷,即1＞cosφ＞0圖4-38調差單元結線會使發(fā)電機端電壓隨發(fā)電機電流的增加而下降即δТ＞0。如果將?a和?c接入Rc和Ra的兩個接線頭對調就得發(fā)電機上翹的調差特性(即δТ＜0)。負調差可以部分補償無功電流在變壓器變壓器漏電抗中的壓降。所以又叫做電流補償環(huán)節(jié)。

圖4-38圖4-36綜合圖可看出,勵磁調節(jié)器的調差單元只反映發(fā)電機無功功率變化而86正調差用于完成發(fā)電機母線上并聯(lián)運行的發(fā)電機組之間合理穩(wěn)定的無功分配，負調差，通過升壓變壓器在高壓母線上并列運行的發(fā)電機，為了保證其在高壓母線上，機組之間仍能合理穩(wěn)定的分配無功功率，要求發(fā)電機組具有負調差系統(tǒng)，調差系數(shù)的選擇與變壓器漏電抗壓降有關。負調差可以部分補償無功電流在變壓器變壓器漏電抗中的壓降。所以又叫做電流補償環(huán)節(jié)。采用合適的正調差值，可保證多臺并聯(lián)運行的發(fā)電機組之間的無功功率合理分配采用負調差，可補償在單元制接線方式下主變壓器的電壓降。調節(jié)器的調差值范圍在-15%和+15%之間。正調差用于完成發(fā)電機母線上并聯(lián)運行的發(fā)電機組之間合理穩(wěn)定的無87δ＜0何時用？單元機組的發(fā)電機經(jīng)升壓變壓器后并聯(lián)運行高壓母線上電壓：ù＝ù

t－jìrXT0IrUtδ＞0δ＜0113IrXBδ＞0δ＜0。δ＜0何時用？單元機組的發(fā)電機經(jīng)升壓變壓器后并聯(lián)運行高壓母線88①改變調差電阻R值可以調整δ的大小:當R增加時,可使δ增加,當R減小時,可使δ減小,當R=0時,δ=δ0,為自然調差系數(shù)(調差退出)②正調差系數(shù)的物理概念是:當無功電流Iq增加時,自動勵磁調節(jié)器感受到發(fā)電機端電壓UG'在上升(發(fā)電機端電壓虛假升高一樣),于是調節(jié)裝置降低發(fā)電機的勵磁電流IL,驅使UG下降,所以得到下傾的發(fā)電機外特性,即δ＞0圖4-39①改變調差電阻R值可以調整δ的大小:圖4-3989發(fā)電機電壓調差特性通常用試驗法求?。合葘⒈辉囼炌桨l(fā)電機并入電力系統(tǒng),調節(jié)勵磁系統(tǒng)“給定電壓”的給定值,使Iq＝Iqe,調節(jié)調速器“給定頻率”的給定值,使有功Ip＝0,記錄此時的UG2,就得2點;然后跳開G斷路器與系統(tǒng)解列.當機組穩(wěn)定運行后,記下UG1就得圖4-36中的1點；將l和2兩點連接畫一直線即發(fā)電機的調差特性曲線。UG=f2(Iq)UGUG1UG2Iq021Iqeδ＞0發(fā)電機電壓調差特性通常用試驗法求取：先將被試驗同步發(fā)電機并入90四、發(fā)電機電壓調節(jié)特性的平移①發(fā)電機并入電網(wǎng)運行后需要增加無功功率;②退出電網(wǎng)運行前需要減少無功功率；③并網(wǎng)運行時也要根據(jù)需要隨時調節(jié)無功功率.這些都需要通過運行人員手動調節(jié)實現(xiàn)，而且要求平穩(wěn)增減。這是通過平移發(fā)電機電壓調節(jié)特性實現(xiàn)的。圖4-40是發(fā)電機電壓調節(jié)特性與發(fā)電機無功功率的關系的示意圖。四、發(fā)電機電壓調節(jié)特性的平移①發(fā)電機并入電網(wǎng)運行后需要增加無91UGUMIq021Iq1Iq23圖4-40發(fā)電機電壓調節(jié)特性與發(fā)電機無功功率的關系.當為曲線1時,G的Iq=Iq1,.將由1平移到2時,G的Iq=Iq2.若將曲線平移到3時Iq為零.G運行在曲線3時從系統(tǒng)解列不會給系統(tǒng)帶來任何沖擊G并網(wǎng)前調到3,并網(wǎng)后Iq為零,對電網(wǎng)沒有沖擊,

G并網(wǎng)后由運行人員手動調節(jié)使特性向上平移,逐漸增加G無功功率。(增到需要的Iq值)UGUMIq021Iq1Iq23圖4-40發(fā)電機電壓調節(jié)92平移發(fā)電機電壓調節(jié)特性是由運行人員手動或通過自動裝置調節(jié)勵磁調節(jié)器的電壓給定值實現(xiàn)的。(調節(jié)哪個元件？)下面以圖4-34勵磁控制系統(tǒng)說明發(fā)電機電壓調節(jié)特性平移的原理。平移發(fā)電機電壓調節(jié)特性是由運行人員手動或通過自動裝置調節(jié)勵磁93αCILL1ILL2ILL3ILL3ILL2ILL1ILLILL=f(UG)UG3UG2UG1UG1UG2UG3UGUGUbUb1Ub3Ub2UkUk1Uk2Uk3Uk1Uk2Uk3Uk113211122223333α1α2α3000DAC′BA′E′E(a)測量單元(e)勵磁調節(jié)器的靜態(tài)特性(d)可控硅整流電路(c)移相觸發(fā)單元(b)放大單元圖4-35ZTL型半導體勵磁調節(jié)器的靜態(tài)工作特性調節(jié)測量比較單元中W位置,改變Rw,可平移測量比較單元特性曲線由曲線A移到曲線A'的位置.ILL=f2(UG)將由圖4-41中曲線E上移到E'ILαCILL1ILL2ILL3ILL3ILL2ILL1ILLI94IL=f1(UG)UG=f2(IL)∣Iq=常數(shù)Iq=0Iq=IqeUG=f2(Iq)UGUG1UG2Iq0ILIL2IL121IqeBB′EE′UG1′AA′發(fā)電機電壓調節(jié)特性平移的原理示意圖①當調節(jié)W平移測量比較單元曲線A移到A'時,②ZTL靜態(tài)調節(jié)特性IL=f2(UG)將E上移到E'的位置。③發(fā)電機電壓調節(jié)特性由1平移到2.同理,向反方向調節(jié)W的Rw時,會使發(fā)電機電壓調節(jié)特性曲線1向下平移。IL=f1(UG)UG=f2(IL)∣Iq=常數(shù)Iq=0I95多臺發(fā)電機并聯(lián)運行時，改變任何一臺機組的勵磁電流不僅影響本機組的無功電流，而且影響同一母線上并聯(lián)機組的無功電流，母線電壓也發(fā)生變化，這些變化與機組的調差特性有關。具有什么樣的調差特性的機組可以并聯(lián)運行呢？三、并聯(lián)運行機組間無功功率的分配多臺發(fā)電機并聯(lián)運行時，改變任何一臺機組的勵磁電流不僅影響本機96穩(wěn)定運行點正調差特性無差調節(jié)特性一、一臺無差特性與一臺有差特性機組并聯(lián)運行1.第一臺機為無差特性,第二臺機為正有差特性:一臺無差調節(jié)特性的發(fā)電機可以和多臺正調差特性的發(fā)電機并聯(lián)運行平移調差特性曲線，可以改變無功分配平移調差特性曲線，可以改變電壓IQ1IQ2U1不合理,很少采用穩(wěn)定運行點正調差特性無差調節(jié)特性一、一臺無差特性與一臺有差特972.第一臺機為無差特性,第二臺機為負有差特性:如使第二臺機輸出的無功電流增加，則根據(jù)調節(jié)特性，ZTL將增大IEF，力圖使UG升高，導致其輸出的無功功率進一步增加，而第一臺機組力圖維持UG，使其IEF減小，于是無功電流也將減小，這一過程將一直持續(xù)下去，無功全部轉移到第二臺機上以致不能穩(wěn)定運行。0IQ2IQUGUGδ＜0δ=021不穩(wěn)定運行點負調差特性的發(fā)電機不能在公共母線上并聯(lián)運行的2.第一臺機為無差特性,第二臺機為負有差特性:如使第二臺機輸98二、兩臺無差特性機組并聯(lián)運行1.兩條特性重合(很難)：兩機各有其電壓整定值U1、U2，無明確交點，無功電流任意分配，不合理2.兩條特性不重合兩機各有其電壓整定值U1、U2。因為U1≠U2，兩機不能并聯(lián)運行。0IQ2IQU2U1UGδ＝0δ=021二、兩臺無差特性機組并聯(lián)運行1.兩條特性重合(很難)：0IQ99NorthChinaElectricPowerUniversity100/222023/1/11、母線電壓波動時，發(fā)電機的無功電流增量與電壓偏差成正比，與調差系數(shù)成反比，與電壓整定值無關。2、在同一母線上并聯(lián)發(fā)電機，無功負荷波動時，電壓偏差相同，調差系數(shù)小的發(fā)電機承擔多的無功電流增量GU1MU2MUQI1QI2QI￠1QI￠2QI1G2G2QID1QID三、多臺正調差特性機組并聯(lián)運行NorthChinaElectricPowerUni100三、多臺正調差特性機組并聯(lián)運行δ20?IQ1ΔUUG1UG2?IQ2δ1UGI′Q1IQ1I′Q2IQ2IQIQNUGNUG0三、多臺正調差特性機組并聯(lián)運行δ20?IQ1ΔUUG1UG101曲線F1和F2分別為發(fā)電機G1和G2的外特性,表征發(fā)電機電壓UG*和無功電流Iq*的關系。外特性是由發(fā)電機勵磁系統(tǒng)形成的一種發(fā)電機靜態(tài)特性。F10UG*F2AIq2Iq1Iq*UM1并聯(lián)運行的發(fā)電機F1和F2斜率相等時的無功分配的關系δ1=δ2曲線F1和F2分別為F10UG*F2AIq2Iq1Iq*UM102設發(fā)電機母線電壓UM=UG*=UM1,則UM1交曲線Fl于A點,G1發(fā)出的無功電流為Iq1如果將曲線F1移到F1′,則G1的工作點將由A移動到B,G1發(fā)出無功電流Iq1″。F10UG*F1′F2ABIq2Iq1Iq1″Iq*UM1并聯(lián)運行的發(fā)電機F1和F2斜率相等時的無功分配的關系δ1=δ2設發(fā)電機母線電壓UM=UG*=UM1,F10UG*F1′F2103看出，外特性曲線的位置和母線電壓的大小決定發(fā)電機發(fā)出的無功電流的大小，從而決定發(fā)電機發(fā)出的無功功率的大小。這就是說，要控制發(fā)電機發(fā)出的無功功率大小就要控制發(fā)電機外特性曲線的位置?？闯觯馓匦郧€的位置和母線電壓的大小決定發(fā)電機發(fā)出的無功電104設發(fā)電機母線電壓由UM1下降到UM2運行,G1和G2發(fā)出的無功電流分別增加到Iq1′和Iq2′ΔIq1=Iq1′-Iq1,ΔIq2=Iq2′-Iq2。需要改變發(fā)電機組的無功負荷時，調整調節(jié)器的整定元件，使得特性曲線上下移動即可。調什么？F10?Iq2F1′F2?Iq1ABIq2Iq1Iq1′Iq2′Iq1″Iq*UM2UM1并聯(lián)運行的發(fā)電機F1和F2斜率相等時的無功分配的關系UG*δ1=δ2設發(fā)電機母線電壓由UM1下降到UM2運行,F10?Iq2F105①如果兩臺機組的外特性曲線斜率相等，則無功電流增量相等，即有ΔIq1=ΔIq2；為了滿足各臺發(fā)電機無功負荷的波動量與他們的額定容量成正比，則要求并聯(lián)發(fā)電機組具有相同的調差系數(shù)。F10?Iq2F1′F2?Iq1ABIq2Iq1Iq1′Iq2′Iq1″Iq*UM2UM1UG*δ1=δ2①如果兩臺機組的外特性曲線斜率相等，F(xiàn)10?Iq2F1′F106②如果兩臺機組的外特性曲線斜率不相等,則無功電流增量不相等。圖4-8(c)所示ΔIq1>ΔIq2。③ΔIq1和ΔIq2的大小取決于發(fā)電機的外特性曲線F1和F2的斜率：F10Iq1Iq2Iq2

Iq1′Iq*

UG*UM1UM2?Iq2F2?Iq1

F1和F2斜率不相等時的無功分配的關系δ1＜δ2②如果兩臺機組的外特性曲線斜率不相等,則無功電流增量不相等。107結論:當發(fā)電機母線電壓變化時,發(fā)電機外特性曲線的斜率大小,決定發(fā)電機發(fā)出的無功功率變化的大小。成反比？發(fā)電機勵磁調節(jié)器中有一個形成發(fā)電機外特性的環(huán)節(jié)—調差環(huán)節(jié)?？筛淖冃甭师牡拇笮『驼摚ㄔ趺锤?？）.結論:當發(fā)電機母線電壓變化時,發(fā)電機外特性曲線的斜率大小,決108某電廠有兩臺發(fā)電機在公共母線上并聯(lián)運行。#1機組的額定功率為25MW，#2機組的額定功率為50MW，勵磁調節(jié)器的調差系數(shù)為5%,cosφ=0.85。若系統(tǒng)無功負荷波動，使得電廠的無功增量是總無功容量的20%，試問母線上的電壓波動是多少？各機組承擔的無功負荷增量是多少？

解：1號機的額定無功功率QG1N=PG1Ntanφ1=25tan（arccos0.85）=15.49(Mvar)2號機的額定無功功率QG2N=PG2Ntanφ2=50tan（arccos0.85）=30.99(Mvar)因為兩臺機的調差系數(shù)均為0.05，所以公共母線上等值機的調差系數(shù)

也為0.05。因此母線電壓波動為ΔU*=－δΣ·ΔQΣ=0.05×0.2=－0.01各機組無功負荷增量：某電廠有兩臺發(fā)電機在公共母線上并聯(lián)運行。#1機組的額定功率為109各機組無功負荷增量ΔQ1*=－ΔU*/δ1=-0.01/0.05=0.20ΔQ1=ΔQ1*·Qn1=0.20×15.49=3.10(Mvar)

ΔQ2*=－ΔU*/δ2=0.01/0.05=0.20ΔQ2=ΔQ2*·Qn2=0.20×30.99=6.20(Mvar)一號機組無功負荷增加3.10M

var,

二號機組的無功負增加6.20M

var。因為調差系數(shù)相等，無功負荷的波動量與它們的容量成正比。母線上電壓降低了0.01UN各機組無功負荷增量110某電廠有兩臺發(fā)電機在公共母線上并列運行,1號機的額定功率為100MW,發(fā)電機的調差系數(shù)為0.04;2號機的額定功率為200MW,發(fā)電機的調差系數(shù)為0.05;兩臺機組的額定功率因數(shù)都是0.85,若系統(tǒng)無功負荷波動使無功增加量為它們總無功容量的20%，問各機組承擔的無功負荷增量是多少？母線電壓波動是多少？解：1號機的額定無功功率為：Qn1=Pn1tgφ1=100tg(cosφ-10.85)=61.97Mvar,某電廠有兩臺發(fā)電機在公共母線上并列運行,1112號機的額定無功功率為：Qn2=Pn2tgφ2=200tg(cosφ-10.85)=123.95Mvar,母線電壓變化值ΔU*=－δΣ·ΔQΣ=0.04×0.2=－0.0089各機組無功增量ΔQ1*=－ΔU*/δ1=0.0089/0.04=0.22ΔQ1=ΔQ1*·Qn1=27.54Mvar·2號機的額定無功功率為：·112ΔQ1*=－ΔU*/δ1=0.0089/0.04=0.22ΔQ1=ΔQ1*·Qn1=27.54MvarΔQ2*=－ΔU*/δ2=0.0089/0.05=0.178ΔQ2=ΔQ2*·Qn2=22.81Mvar可見,同容量的發(fā)電機調差系數(shù)小的機組承擔的無功負荷增量較大。ΔQ1*=－ΔU*/δ1=0.0089/0.04=0.22113以上討論適用于多臺發(fā)電機并聯(lián)運行的情況。運行中若需要改變發(fā)電機無功負荷時，就要調整調節(jié)器的整定元件，使特性曲線上下移動。若需要改變發(fā)電機母線電壓又不改變無功負荷的分配比例，就需要移動所有并聯(lián)運行發(fā)電機的調節(jié)特性。以上討論適用于多臺發(fā)電機并聯(lián)運行的情況。114勵磁控制系統(tǒng)框圖同步發(fā)電機勵磁功率單元勵磁調節(jié)器手動自動勵磁調節(jié)器檢測發(fā)電機的電壓、電流或其它狀態(tài)量，然后按指定的調節(jié)準則對勵磁功率單元發(fā)出控制信號，實現(xiàn)控制功能。

勵磁系統(tǒng)其他信號勵磁控制系統(tǒng)框圖同步發(fā)電機勵磁功率單元勵磁調節(jié)器手動自動勵115一勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖比例式勵磁調節(jié)器勵磁調節(jié)器最基本的功能是調節(jié)發(fā)電機的端電壓。常用的勵磁調節(jié)器是比例式調節(jié)器，它的主要輸入量是發(fā)電機端電壓，其輸出用來控制勵磁功率單元。電壓升高時輸出減小，電壓降低時輸出增大。一勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖比例式勵磁調節(jié)器勵磁調節(jié)器116第三章4節(jié)勵磁控制系統(tǒng)調節(jié)特性和并聯(lián)機組間無功分配課件117勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖（一）勵磁調節(jié)器基本框圖勵磁調節(jié)器的基本特性與框圖（一）勵磁調節(jié)器基本框圖118(二)工作原理圖(a)是在手動和輔助控制均不調節(jié)的情況下,調節(jié)器輸出電流ILL和輸入電壓UG之間的靜態(tài)關系曲線。圖(b)是勵磁機電流放大特性曲線,其中縱坐標ILL為輸入量、橫坐標IL為輸出量。圖(b)勵磁機電流放大特性UG2UG1

UG

IL2

IL1ILILLILL1ILL2

0ΔUGΔIL①①②②ILLILL1ILL2

0圖(a)比例式勵磁調節(jié)器的靜態(tài)調節(jié)特性(二)工作原理圖(a)是在手動和輔助控制均不調節(jié)的情況下,調119設G運行①點,UG=UG1,勵磁機勵磁電流