第三章同步發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)

同步發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)

勵磁功率單元

勵磁調(diào)節(jié)器

G發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)一勵磁自動控制系統(tǒng)構(gòu)成控制同步發(fā)電機(jī)的勵磁同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性同步發(fā)電機(jī)的空載電動勢的大小發(fā)電機(jī)的勵磁電流目前一頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)二同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)

電壓控制控制無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)行條件對水輪發(fā)電機(jī)組實(shí)行強(qiáng)行減磁目前二頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)GIEF

負(fù)荷中的無功電流是造成Eq和UG幅值差的主要原因。1電壓控制（目的維持機(jī)端電壓在給定的水平）GEWxd目前三頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)IEF1UGUG2UGNIQIEF2IQ2IQ1同步發(fā)電機(jī)的勵磁自動控制系統(tǒng)就是通過不斷地調(diào)節(jié)勵磁電流來維持端電壓在給定水平的。曲線1的A到B：保持不變勵磁不變曲線1的A到曲線2的C：要保持不變勵磁增加ABC

要使發(fā)電機(jī)端電壓上升至額定值，則可增加勵磁電流UG3DIQ3E曲線1的A到曲線2的E：IEF3要保持端電壓不變，則可減少勵磁電流勵磁減少目前四頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)GIGUG=Constant2控制無功功率的分配(a)設(shè)同步發(fā)電機(jī)與無限大母線并列運(yùn)行，則發(fā)電機(jī)端電壓不隨負(fù)荷大小而變化，是一個恒定值發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制，與勵磁電流的大小無關(guān)。無論勵磁電流如何變化，發(fā)電機(jī)的有功功率,均為常數(shù)目前五頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)的端點(diǎn)則沿著虛線變化的端點(diǎn)則沿著虛線變化發(fā)電機(jī)勵磁電流的變化改變了機(jī)組的無功功率和功率角的大小。調(diào)節(jié)與無限大母線并聯(lián)運(yùn)行的機(jī)組的勵磁電流可以改變發(fā)電機(jī)無功功率的數(shù)值。目前六頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)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)受微小擾動后恢復(fù)到原來運(yùn)行狀態(tài)的能力。

(用微分方程建立該動態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。)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后，能否過渡到一個新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)、或者恢復(fù)到原來運(yùn)行狀態(tài)的能力。(用微分－代數(shù)方程建立該動態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。)動態(tài)穩(wěn)定：電力系統(tǒng)受到小的或大的干擾后，計(jì)及自動調(diào)節(jié)和控制裝置作用的長過程的運(yùn)行穩(wěn)定問題稱為動態(tài)穩(wěn)定。

3提高同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定:電力系統(tǒng)在運(yùn)行中隨時都可能遭受各種擾動后，發(fā)電機(jī)組能夠恢復(fù)到原來的運(yùn)行狀態(tài)或者過渡到另一個新的運(yùn)行狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的。電力系統(tǒng)穩(wěn)定分：靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定目前七頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)PP1）勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定的影響內(nèi)功率特性外功率特性無勵磁調(diào)節(jié)，Eq=常數(shù)有勵磁調(diào)節(jié)，UG=常數(shù)目前八頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)2）勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響PPG0bacdF123功角特性曲線I：對應(yīng)于故障前雙回線運(yùn)行；功角特性曲線2：對應(yīng)于一回線故障時的運(yùn)行狀況；功角特性曲線3：對應(yīng)于故障切除后一回線運(yùn)行。加速面積abFa等于減速面積FEdF，系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的。E目前九頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)PGmax*0.750.700.650.500.3500.20.40.60.8Te(s)K=4K=1K=2PGmax*0.750.700.650.500.3501234KTe=0.1STe=0.8S要使勵磁系統(tǒng)在短暫過程中完成符合要求的控制必須要求勵磁系統(tǒng)具備快速響應(yīng)的條件。為此，一方面縮小勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù)，另一方面盡可能提高強(qiáng)行勵磁的倍數(shù)。時間常數(shù)與暫態(tài)穩(wěn)定極限功率的關(guān)系強(qiáng)勵倍數(shù)與暫態(tài)穩(wěn)定極限功率的關(guān)系快速響應(yīng)=縮小勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù)+提高強(qiáng)行勵磁的倍數(shù)目前十頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)1）改善異步電動機(jī)的自起動條件

1201008060402000102030t(s)U(%)4改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件3）提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障突然跳閘時，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，要求勵磁自動控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行減磁。2）為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件5水輪發(fā)電機(jī)組要求實(shí)行強(qiáng)行減磁12目前十一頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)三對勵磁系統(tǒng)的基本要求勵磁調(diào)節(jié)器:檢測和綜合系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息,以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,經(jīng)放大后控制勵磁功率單元以得到所要求的發(fā)電機(jī)勵磁電流。其基本要求：1對勵磁調(diào)節(jié)器的要求1）系統(tǒng)正常運(yùn)行時,勵磁調(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；2）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分配機(jī)組的無功功率；3）對遠(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，要求勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)；4）勵磁調(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；5）具有較小的時間常數(shù)，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。6）要求能長期可靠地工作。7)機(jī)組突然故障跳閘時，能快速滅磁

目前十二頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)2對勵磁功率單元的要求

1）要求勵磁功率單元有足夠的可靠性并具有一定的調(diào)節(jié)容量。2）具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度勵磁功率單元:受勵磁調(diào)節(jié)器控制，并向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵磁電流。其基本要求勵磁頂值電壓：是勵磁功率單元在強(qiáng)行勵磁時可能提供的最高輸出電壓值。

強(qiáng)勵倍數(shù)：勵磁頂值電壓與額定勵磁電壓之比稱為強(qiáng)勵倍數(shù)?；騽畲彭斨惦娏髋c額定勵磁電流之比。一般取1.6~2勵磁電壓響應(yīng)比：通常將勵磁電壓在最初0.5S內(nèi)上升的平均速度定義為勵磁電壓響應(yīng)比。它粗略反映勵磁系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)勵磁電壓上升速度是衡量勵磁功率單元動態(tài)行為的一項(xiàng)指標(biāo)勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時間(勵磁電壓達(dá)到95％頂值電壓所需時間)為0.1s或更短的勵磁系統(tǒng)，稱為高初始響應(yīng)勵磁系統(tǒng)。目前十三頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)

一勵磁系統(tǒng)的歷史直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)

換流困難交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)(交流發(fā)電機(jī)和半導(dǎo)體整流元件組成）靜止勵磁系統(tǒng)(發(fā)電機(jī)自并勵系統(tǒng))

為縮短主軸長度，降低造價，減少環(huán)節(jié)。同步發(fā)電機(jī)的勵磁電源實(shí)質(zhì)上是一個可控的直流電源，為滿足正常運(yùn)行要求，發(fā)電機(jī)勵磁電源必須具備足夠的調(diào)節(jié)容量，且有一定的強(qiáng)勵倍數(shù)和勵磁電壓響應(yīng)速度目前十四頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)幾種常用的勵磁系統(tǒng)

目前十五頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)二直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)（100MW以下）

按勵磁機(jī)的勵磁繞組供電方式的不同

自勵直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)他勵直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)1自勵直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)=G勵磁調(diào)節(jié)器IAVRIEEIRIE發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組由專用的直流勵磁機(jī)DE供電，調(diào)整勵磁機(jī)磁場電阻RC可改變勵磁機(jī)勵磁電流DERC目前十六頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)2他勵直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)

G勵磁調(diào)節(jié)器IEEIR=IE=IAVRPEDE他勵直流勵磁機(jī)的勵磁繞組是由副勵磁機(jī)供電的，比自勵多用了一臺副勵磁機(jī)目前十七頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)三交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)（100MW以上）

交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)根據(jù)勵磁機(jī)電源整流方式及整流器狀態(tài)的不同可分為以下幾種。1）他勵交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)他勵交流勵磁機(jī)靜止整流器勵磁系統(tǒng)他勵交流勵磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)(無刷勵磁)自勵交流勵磁機(jī)靜止可控整流器勵磁系統(tǒng)自勵交流勵磁機(jī)靜止整流器勵磁系統(tǒng)2）自勵交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)目前十八頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)1他勵交流勵磁機(jī)靜止整流器勵磁系統(tǒng)G自勵恒壓調(diào)節(jié)器放大器觸發(fā)器電壓檢測調(diào)差勵磁調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機(jī)交流勵磁機(jī)交流副勵磁機(jī)可控整流器滑環(huán)起勵電源V發(fā)電機(jī)G的勵磁電流由交流勵磁機(jī)AE經(jīng)硅整流器V供給，交流勵磁機(jī)的勵磁電流由晶閘管可控整流器供給，其電源由副勵磁機(jī)提供。AE目前十九頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)2他勵交流勵磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)(無刷勵磁)G勵磁調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)元件永磁副勵磁機(jī)晶閘管整流器NS它的副勵磁機(jī)是永磁發(fā)電機(jī)，其磁極是旋轉(zhuǎn)的，電樞是靜止的，而交流勵磁機(jī)正好相反。交流勵磁機(jī)電樞、硅整流元件、發(fā)電機(jī)的勵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)了無刷勵磁。AE目前二十頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)3自勵交流勵磁機(jī)靜止可控硅整流器勵磁系統(tǒng)GAVR滑環(huán)自動恒壓元件電壓起勵元件VSAE起勵電源發(fā)電機(jī)G的勵磁電流由交流勵磁機(jī)AE經(jīng)晶閘管整流裝置VS供給。交流勵磁機(jī)的勵磁一般采用晶閘管自勵恒壓方式。勵磁調(diào)節(jié)器AVR直接控制晶閘管整流裝置。TRTV目前二十一頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)4自勵交流勵磁機(jī)靜止硅整流器勵磁系統(tǒng)G

勵磁調(diào)節(jié)器滑環(huán)電壓起勵元件VAE起勵電源VS發(fā)電機(jī)G的勵磁電流由交流勵磁機(jī)AE經(jīng)硅整流裝置V供給，半導(dǎo)體型勵磁調(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)勵磁的目的。增加了交流勵磁機(jī)自勵回路環(huán)節(jié)目前二十二頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)四靜止勵磁系統(tǒng)(發(fā)電機(jī)自并勵系統(tǒng))G

勵磁調(diào)節(jié)器滑環(huán)電壓起勵元件VS起勵電源靜止勵磁系統(tǒng)(發(fā)電機(jī)自并勵系統(tǒng))中發(fā)電機(jī)的勵磁電源不用勵磁機(jī)，而由機(jī)端勵磁變壓器供給整流裝置。這類勵磁裝置采用大功率晶閘管元件，沒有轉(zhuǎn)動部分，故稱靜止勵磁系統(tǒng)。由于勵磁電源是發(fā)電機(jī)本身提供，故又稱為發(fā)電機(jī)自并勵系統(tǒng)。目前二十三頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)第三節(jié)勵磁系統(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一三個基本整流電路同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)中整流電路的主要任務(wù)是將交流電壓整流成直流電壓供給發(fā)電機(jī)勵磁繞組或勵磁機(jī)的勵磁繞組。一）三相橋式不可控整流電路+-RfeaebecV1V3V5V4V6V2HL目前二十四頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)eaecebteabacbcbacacbabacbc161232345456161232ut1工作原理共陰極連接的二極管，在t=30-150之間是V1導(dǎo)通，V3、V5承受反壓而關(guān)斷；在t=150-270之間是V3導(dǎo)通；在t=270-390之間是V5導(dǎo)通。共陽極連接的二極管，在t=90-210之間是V2導(dǎo)通，V4、V6承受反壓而關(guān)斷；在t=210-330之間是V4導(dǎo)通；在t=330-450之間是V6導(dǎo)通。13512462ωt0ωt1ωt2目前二十五頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)2輸出電壓負(fù)載電壓時線電壓波形的包絡(luò)線，以2π/6為其脈動周期，輸出空載電壓平均值目前二十六頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)3使用場合1）具有交流勵磁機(jī)他勵系統(tǒng)中主勵出口整流器2）主勵磁機(jī)勵磁回路手動控制單元3）交流起勵裝置目前二十七頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)

二）三相橋式半控整流電路1工作原理如圖所示，整流二極管V2、V4、V6共陽極連接，晶閘管VS1、VS3、VS5共陰極連接，V1為續(xù)流二極管。在電路中僅在橋的一側(cè)用可控的晶閘管，故稱為半控整流橋。三個晶閘管的導(dǎo)通順序與三相電源相序的順序相同為VS1、VS3、VS5。因?yàn)槭侨嚯娫?，所以觸發(fā)脈沖間相位也依次相差120。目前二十八頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)eaecebteugabacbcbacacbabacbc161232345456161232tut1）脈沖控制角=0135ug1ug3ug5113355113622446622t0t1t22463eabeacebcebaecaecbeab目前二十九頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)2）脈沖控制角=30°euguLttt135=30°eaebecug1ug3ug5t0t1246t2ecbeabeacebcebaecaecb目前三十頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)3）脈沖控制角=60°uguLtteteaebec=60°ug1ug3ug5135電路受觸發(fā)的晶閘管和最低電壓相的二極管導(dǎo)通。各元件持續(xù)導(dǎo)通時間仍為120，輸出電壓仍以2/3為周期。VS5VS1VS3VS5V6V2V4V6t0t2246ecbeacebaecb目前三十一頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)4)脈沖控制角=120°uguLtteteaebec=120°ug1ug3ug5ug5輸出電壓波形不連續(xù)，各整流元件導(dǎo)通時間小于120。

135246

VS5

VS1

VS3

V6

V2

V4

t0t3t4ecbeacebaecbt5目前三十二頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)5)脈沖控制角=180°uguLtteteaebec135=180°ug1ug3ug5各相觸發(fā)脈沖都在負(fù)側(cè)自然換相點(diǎn)出現(xiàn)，晶閘管因正向電壓為零而不能導(dǎo)通，輸出平均電壓為零。246目前三十三頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)2輸出電壓與控制角關(guān)系時，輸出波形連續(xù)，周期為2π/3時，輸出波形不連續(xù)，周期為2π/3三相半控整流電路輸出電壓與控制角α的關(guān)系式為：結(jié)論：1）2）目前三十四頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)3失控現(xiàn)象和續(xù)流二極管的作用

uguLttett3t4t5RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2VeaecVS1V2V+(-)-(+)ug5ug1ug3ug5135

VS5

VS1

VS3

V6

V2

V4

24目前三十五頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)三）三相橋式全控整流電路

ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L1工作原理六個整流元件全部采用晶閘管，VS1、VS3、VS5為共陰極組連接，VS2、VS4、VS6為共陽極連接。共陰極組、共陽極組的晶閘管皆需由觸發(fā)脈沖控制換流。上、下兩組晶閘管必須各有一只晶閘管同時導(dǎo)通電路才能工作，六只晶閘管的導(dǎo)通順序應(yīng)為1，2，3，4，5，6。它們的觸發(fā)脈沖相位依次相差60

目前三十六頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)若把上面的雙窄脈沖連成一個寬脈沖，電路當(dāng)然也可正常工作，這種觸發(fā)方式稱之為“寬脈沖觸發(fā)”

2三相橋式全控整流電路觸發(fā)脈沖的形式在晶閘管需導(dǎo)通的區(qū)域僅用初始的一個窄脈沖去觸發(fā)的方式稱“單窄脈沖觸發(fā)”

每個元件除了在各自的換流點(diǎn)處有一個脈沖之外，還在60度電角度之后的下一個導(dǎo)通元件的導(dǎo)通時刻補(bǔ)了一個脈沖。所補(bǔ)的脈沖在電流連續(xù)的穩(wěn)態(tài)工作時并不起任何作用，但它卻是電路啟動及在電流斷續(xù)時使電路正常工作所不可缺少的，這種觸發(fā)方式稱之為“雙窄脈沖觸發(fā)”。目前三十七頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)雙脈沖、寬脈沖波形圖目前三十八頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)euLugtttugtReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L1）脈沖控制角=0°各晶閘管的觸發(fā)脈沖在它們對應(yīng)自然換向點(diǎn)時刻發(fā)出，輸出電壓波形與不可控橋的一樣，各元件每周導(dǎo)通持續(xù)120。eaebecug1ug3ug5ug2ug4ug6135246eabeacebcebaecaecbecb目前三十九頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L2）脈沖控制角=60°euLugtttugtug1ug3ug5ug2ug4ug62各相正、負(fù)側(cè)晶閘管的觸發(fā)脈沖滯后于自然換相點(diǎn)60出現(xiàn)eaebec當(dāng)控制角

<60時，共陰極組輸出的陰極電位在每一瞬間都高于共陽極組的陽極電位，輸出電壓的瞬時值都大于零，波形是連續(xù)的。

13546eabeacebcebaecaecbecb目前四十頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L3）脈沖控制角=90°uLtugtugtett1t2eaebecug1ug3ug5ug2ug4ug6當(dāng)電流連續(xù)＝90時輸出電壓的波形面積正負(fù)兩部分相等，電壓的平均值為零。ecaecbeabeacebcebaeca135246>60時，當(dāng)線電壓瞬時值為零并轉(zhuǎn)負(fù)值時，由于電感的作用，導(dǎo)通著的晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，整流輸出為負(fù)的電壓波形，從而使整流電壓的平均值降低目前四十一頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L4）脈沖控制角=60°150°eugtttugtuLt1t2VS6VS1VS3VS2VS4ecbecbeabeacebcebaeca突轉(zhuǎn)為=150°135246eaebec目前四十二頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)3輸出電壓與控制角關(guān)系電感性負(fù)載逆變角=180°-在

<90時，輸出平均電壓Ud為正,三相全控橋工作在整流狀態(tài)，將交流轉(zhuǎn)為直流.90<

≤180時，輸出平均電壓Ud為負(fù)值，三相全控橋工作在逆變狀態(tài)，將直流轉(zhuǎn)為交流.目前四十三頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)電阻性負(fù)載電流連續(xù)輸出波形出現(xiàn)間斷當(dāng)=120°時，Ud=0所以電阻性負(fù)載的最大移相范圍是0~120°目前四十四頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2Leidugtttugtt1二整流電路的換流壓降及外特性

換流角只要小于60，整流橋總是處于兩臂導(dǎo)通與三臂導(dǎo)通的交替工作狀態(tài)，簡稱2—3工作狀態(tài)。ug1ug3ug5ug2ug4ug6ug6eaebeciaibiciciaibic135t2目前四十五頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)目前四十六頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2LeaebecVS1VS3VS2LLLi以上討論中均假設(shè)換流角＜60，當(dāng)交流回路中電抗較大，并且直流負(fù)載電流較大時，換流角也會增大。當(dāng)＞60時，整流回路中換流過程將發(fā)生變化，此時不能用上式來計(jì)算整流電路輸出的直流電壓。

換流期間的等值電路目前四十七頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)etugtReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2Lugtt0t1Vg1Vg3Vg5Vg2Vg6Vg4三最小逆變角

晶閘管關(guān)斷角

>90是逆變區(qū)，負(fù)載輸出直流平均電壓為負(fù)值。當(dāng)＝180時，負(fù)載輸出直流平均電壓為負(fù)最大值。逆變角總小于90°

實(shí)際上全控橋不能工作在＝180工況，須留出一定裕度角，否則會造成逆變失控或顛復(fù)=180°eaebec目前四十八頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)第四節(jié)勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機(jī)組間的無功分配

勵磁調(diào)節(jié)器同步發(fā)電機(jī)勵磁功率單元自動手動其它信號UIIE基準(zhǔn)勵磁系統(tǒng)一勵磁調(diào)節(jié)器的概念勵磁調(diào)節(jié)器是一個閉環(huán)比例調(diào)節(jié)器。輸入量：發(fā)電機(jī)電壓UG、電流或其它狀態(tài)量輸出量：勵磁機(jī)的勵磁電流或轉(zhuǎn)子電流勵磁調(diào)節(jié)器功能：1）保持發(fā)電機(jī)的端電壓不變；2）保持并聯(lián)機(jī)組無功電流的合理分配目前四十九頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)IEF=IEEG二勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性1人工改變Rc值調(diào)節(jié)勵磁電流（以維持其端電壓不變）2比例式勵磁調(diào)節(jié)器G勵磁機(jī)UGIEEabIEEIEFUG勵磁調(diào)節(jié)器(無自動勵磁調(diào)節(jié)器，人工調(diào)節(jié)）(有自動勵磁調(diào)節(jié)器，自動調(diào)節(jié)）RC目前五十頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)基準(zhǔn)電壓前置放大功率放大測量元件調(diào)差元件手動控制勵磁機(jī)發(fā)電機(jī)電源電源電源++--勵磁調(diào)節(jié)器手控勵磁機(jī)發(fā)電機(jī)3自動勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成環(huán)節(jié)

目前五十一頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器的基本環(huán)節(jié)及構(gòu)成勵磁自動控制的核心部分由基本-控制和輔助控制兩大部分組成。基本控制由調(diào)差、測量比較、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，改善勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)性能而設(shè)置的單元，包括勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器和勵磁限制器等。

目前五十二頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)1測量比較單元基本任務(wù)把發(fā)電機(jī)電壓變換為直流電壓信號與給定的直流基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到兩者的偏差信號。2綜合放大單元（基本任務(wù)按輸入控制信號分）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)動態(tài)性能的輔助控制量。

前兩種正常情況下按預(yù)定調(diào)節(jié)規(guī)律對勵磁系統(tǒng)實(shí)施控制。限制控制量：按發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況要求的特殊限制量。

在異常情況時(危及發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)運(yùn)行)才進(jìn)行限制控制。3移相觸發(fā)單元任務(wù)是產(chǎn)生相位移動的觸發(fā)脈沖，用來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)勵磁目的。4可控整流電路主要任務(wù)是將交流電壓整流成直流電壓供給發(fā)電機(jī)勵磁繞組或勵磁機(jī)的勵磁繞組目前五十三頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)三勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性

1勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性的合成綜合放大K2移相觸發(fā)K3測量比較K1可控整流K4UGUAVRUdeUSMUREF勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性

UdeUGUSMUAVRUGUSMUAVRUde調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)

目前五十四頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)UGUG1UG2=UGeUG3UG3>UG2>

UG1IEFIQ0發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流與無功負(fù)荷電流的關(guān)系(額定電壓附近)2發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性

IQIEE(IEF)ab發(fā)電機(jī)無功調(diào)節(jié)特性曲線IQ目前五十五頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)UGIQIQNUG2UG1調(diào)差系數(shù)

勵磁調(diào)節(jié)器中的調(diào)差單元

可設(shè)定不同的調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)表示無功電流從零增加到額定值時，發(fā)電機(jī)電壓的相對變化左邊曲線說明發(fā)電機(jī)帶自動勵磁調(diào)節(jié)器后無功電流IQ變動時。電壓UG基本維持不變。調(diào)節(jié)特性稍有下傾。目前五十六頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)3發(fā)電機(jī)調(diào)整特性的三種類型

UGIQ<0=0>0當(dāng)>0為正調(diào)差系數(shù)，其調(diào)節(jié)特性下傾，發(fā)電機(jī)端電壓隨無功電流增大而降低當(dāng)<0為負(fù)調(diào)差特性，其調(diào)節(jié)特性上翹，發(fā)電機(jī)端電壓隨無功電流增大而上升當(dāng)=0為無差特性，發(fā)電機(jī)端電壓為恒值。4勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性調(diào)整的目的

1)發(fā)電機(jī)投入和退出運(yùn)行時，能平穩(wěn)地改變無功負(fù)荷，不致發(fā)生無功功率的沖擊2)保證并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間無功功率的合理分配。

目前五十七頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)123IQ1IQ2IQUG退出運(yùn)行投入運(yùn)行移動發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的操作是通過改變勵磁調(diào)節(jié)器的整定值來實(shí)現(xiàn)的。發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行：無功電流從IQ1減小到IQ2,調(diào)節(jié)特性從1平移到2、若繼續(xù)平移到3，則它的無功電流將減小到0,這樣機(jī)組能夠退出運(yùn)行，不會發(fā)生無功功率的突變。發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行：待并發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，調(diào)節(jié)特性從3的位置向上移動，使無功電流逐漸增加到運(yùn)行的要求值。5發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移目前五十八頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)四并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無功功率的分配

1一臺無差調(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UGIQU1U212IQ2一臺無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)可以和多臺正調(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，由于具有無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)將承擔(dān)無功功率的全部增量，機(jī)組間無功功率的分配很不合理，這種運(yùn)行方式很少采用。（一）無差調(diào)節(jié)特性1）移動第二臺發(fā)電機(jī)特性曲線，可改變發(fā)電機(jī)之間無功負(fù)荷的分配2）如果需要改變母線電壓，可移動第一臺機(jī)組特性曲線目前五十九頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)UGIQ不能穩(wěn)定運(yùn)行（二）一臺無差調(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)行具有負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)是不能在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行的目前六十頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)UGIQU2U1（三）兩臺無差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行不能并聯(lián)運(yùn)行1、UI：為第一臺發(fā)電機(jī)的電壓整定值，UII：為第二臺發(fā)電機(jī)的電壓整定值；在實(shí)際調(diào)試中很難做到UI和UII正好重合。2、做到UI和UII正好重合，無功電流增加或減小，機(jī)組間的無功功率也無法保證正確按比例分配。目前六十一頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)（四）正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)組的并列運(yùn)行

UG2UG1IQB1IQA1IQB2IQA2ABUG機(jī)組A和機(jī)組B分別承擔(dān)一部分增加的無功負(fù)荷，機(jī)組間無功電流的分配取決于各自的調(diào)差系數(shù)

假定無功負(fù)荷增加，于是母線電壓下降，調(diào)節(jié)器動作，增加勵磁電流，母線電壓上升。

可并列運(yùn)行1）兩臺正差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行IQ目前六十二頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)UG2UG0IQNUGUGNIQIQ2U

I結(jié)論：1當(dāng)母線電壓波動時，發(fā)電機(jī)無功電流的增量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，而與電壓整定值無關(guān)。2式中負(fù)號表示在正調(diào)差情況下，當(dāng)母線電壓降低時，發(fā)電機(jī)無功電流將增加。目前六十三頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)

2、n臺正差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行目前六十四頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)目前六十五頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)總結(jié)UGIQUGIQUGIQU1U2與正調(diào)差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組的并列運(yùn)行與負(fù)調(diào)差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組的并列運(yùn)行一臺無差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組與有差調(diào)節(jié)特性機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行不能很少采用具有負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)是不能在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行不能兩臺無差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行例題分析見74-75目前六十六頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)

機(jī)電型電壓(勵磁)調(diào)節(jié)器

電磁型勵磁調(diào)節(jié)器半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器數(shù)字式電壓調(diào)節(jié)器

按調(diào)節(jié)原理來劃分勵磁調(diào)節(jié)器反饋型勵磁調(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)償型勵磁調(diào)節(jié)器：補(bǔ)償某些因素所引起被調(diào)量的變動，使被調(diào)量維持在所要求的定值附近。第五節(jié)勵磁調(diào)節(jié)裝置原理一勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展及分類

目前六十七頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)（一）測量比較單元電壓測量環(huán)節(jié)原理圖作用：測量發(fā)電機(jī)電壓并變換為直流電壓，與給定的基準(zhǔn)電壓相比較，得出電壓的偏差信號。測量比較單元由電壓測量、比較整定環(huán)節(jié)組成。1電壓測量電壓測量是將機(jī)端三相合成電壓降壓、整流、濾波后轉(zhuǎn)換成一正比于發(fā)電機(jī)電壓的直流電壓目前六十八頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)2比較整定電路直流電壓與來自電壓整定器的給定電壓進(jìn)行比較，取得偏差信號，送綜合放大單元。加法器輸入量：其中:

是取自穩(wěn)壓管VZ的恒定負(fù)電壓是可變的整定電壓

比較整定電路(a)原理電路；(b)輸出特性目前六十九頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)設(shè)

則：

其中特性為①＋②所示。設(shè)則：其中

特性向右平移，如圖中虛線所示。因此調(diào)節(jié)電位器可改變發(fā)電機(jī)整定電壓的作用。

將各通道增益進(jìn)行歸算：其中

可見，整定電壓隨而變化目前七十頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)（二）綜合放大單元輸入控制信號：1被調(diào)量控制量：基本控制量（正常情況）

2反饋控制量：為改善控制系統(tǒng)動態(tài)性能的輔助控制量勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定信號、電力系統(tǒng)穩(wěn)定信號（正常情況）3限制控制量：按發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況要求的特殊限制量最大、最小勵磁限制信號（異常情況）

綜合放大單元的輸入信號控制信號綜合放大單元原理接線圖由正競比電路、負(fù)競比電路、信號綜合放大電路和互補(bǔ)輸出電路組成。

（1）正競比電路:它由VT1、V1~V2、R11~R13所組成輸入信號正值競比：V1測量比較電路輸出信號：V2低勵限制信號

正競比門工作區(qū)別于一般邏輯門，電路受輸入信號中最高電平信號控制，即正值競比。目前七十一頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)控制信號綜合放大單元原理接線1在正常情況下：為正V1導(dǎo)通

2勵磁電流小于最小勵磁限制單元起動值時，由小于零變?yōu)檎娖?且這時V2導(dǎo)通V1受反向電壓而阻斷，將信號閉鎖，勵磁控制由決定.目前七十二頁\總數(shù)七十七頁\編于六點(diǎn)（2）負(fù)競比電路

由VT2、V5~V7、V3、V8