發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理ppt課件

1、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,1,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,三峽電廠陳小明 Chen_,第一部分,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,2,勵(lì)磁的基本概念,什么是勵(lì)磁？ 導(dǎo)體切割磁力線感生電動(dòng)勢(shì)e 勵(lì)磁就是提供一個(gè)磁場(chǎng)B,E=4.44fN,對(duì)于發(fā)電機(jī)來說，勵(lì)磁就是產(chǎn)生磁通,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,3,Governor調(diào)速,Static or Brushless Excitation勵(lì)磁,同步發(fā)電機(jī)的兩個(gè)基本控制：勵(lì)磁&調(diào)速 電能質(zhì)量：電壓&頻率,勵(lì)磁的基本任務(wù),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,4,水輪發(fā)電廠原理,大壩、水電廠、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁系統(tǒng),水電廠其他控制設(shè)備：繼電保護(hù)、調(diào)速、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、儀表 勵(lì)磁與其他控制設(shè)備的最大區(qū)別

2、：連續(xù)反饋控制 vs 離散控制；365 x 24小時(shí)在線、發(fā)電機(jī)快速連續(xù)調(diào)節(jié)的唯一手段！,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,5,汽輪發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)原理,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,6,發(fā)電機(jī)空載特性,發(fā)電機(jī)升壓試驗(yàn)：額定轉(zhuǎn)速、Ugf（If）,勵(lì)磁作用重要體現(xiàn)之一,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,7,發(fā)電機(jī)短路特性,發(fā)電機(jī)升流試驗(yàn)：額定轉(zhuǎn)速、Igf（If）,勵(lì)磁作用重要體現(xiàn)之二,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,8,Excitation System,Excitation Control System,Synchronous Machine Regulator,Exciter,Synchronous Machine,Power System,Bl

3、ockdiagramm according IEEE,勵(lì)磁系統(tǒng),勵(lì)磁控制系統(tǒng),勵(lì)磁重要概念,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,9,Generator,U , I,f,f,U , I,E,E,Voltage Regulator,AVR,Main Exciter,自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng),勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁與自并勵(lì),IGBT,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,10,自并勵(lì)磁系統(tǒng),勵(lì)磁裝置就是提供發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流的裝置，包括所有調(diào)節(jié)與控制元件，還有磁場(chǎng)放電或滅磁裝置及保護(hù)裝置 勵(lì)磁控制系統(tǒng)是包括控制對(duì)象的反饋控制系統(tǒng) 勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有重要的影響,待續(xù),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,11,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,三峽電廠陳小明 C

4、hen_,第二部分,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,12,現(xiàn)代勵(lì)磁基礎(chǔ),同軸直流發(fā)電機(jī)（體積大、效率低、容量?。?電力電子器件：二極管、晶閘管（可控硅）、IGBT等 PN結(jié)、單相導(dǎo)通特性、可控硅伏安特性 可控硅導(dǎo)通條件：正向電壓、正向脈沖 可控硅關(guān)斷條件：反向電壓 同步電壓、觸發(fā)脈沖、脈寬調(diào)制,開關(guān)勵(lì)磁,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,13,開關(guān)勵(lì)磁原理,AC變DC,DC變AC,非相控電路不需要同步小功率小勵(lì)磁,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,14,開關(guān)勵(lì)磁原理示意,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,15,可控硅勵(lì)磁原理,三相全控橋電路=00:強(qiáng)勵(lì)狀態(tài)，AC變DC=0:整流狀態(tài)，AC變DC=1500:逆變狀態(tài)，DC變AC,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,

5、16,全控橋與半控橋,全控橋：整流與逆變整流特征相同能夠逆變也能續(xù)流Uf反相恒定If線性衰減滅磁快半控橋：整流與續(xù)流整流特征相同不能逆變只能續(xù)流Uf0If非線性衰減滅磁慢續(xù)流二極管,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,17,可控硅組件與整流柜,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,18,三相全控橋電路要點(diǎn),SCR導(dǎo)通順序：1234561234561234 整流狀態(tài) 交流變直流，能量供給 000 逆變狀態(tài) 直流變交流，能量反送 900a1500 (1800-0) Ud0 Ud=1.35U2cosa I20.816Id,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,19,三相全控橋?qū)嶋H電路波形,因電感引起換弧角帶來的過電壓尖峰，逆變顛覆,實(shí)際電路器件介紹：

6、快熔、阻容、分流器、表記、均流、開關(guān)、脈沖變等,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,20,同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的作用,從發(fā)電廠角度研究勵(lì)磁 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓（空載） 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功功率（負(fù)載） 多臺(tái)發(fā)電機(jī)無功功率分配（調(diào)差） 安全可靠運(yùn)行 從電力系統(tǒng)角度研究勵(lì)磁 提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性（小擾動(dòng)穩(wěn)定） 提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性（小擾動(dòng)失穩(wěn)） 提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性（大擾動(dòng)穩(wěn)定） 改善系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性 二次電壓控制 安全可靠運(yùn)行。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,21,勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,(a)Eq恒定(勵(lì)磁電流恒定)，內(nèi)功率特性曲線(Eq=常數(shù))（ECR） (b)當(dāng)Eq恒定,Eq及U的變化 (c) Eq恒定(發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢(shì)恒定) (d)

7、當(dāng)Eq恒定，Eq及U的變化 (e) U恒定(發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定) (f)當(dāng)U恒定，Eq及Eq的變化 (c) 和(e)分別維持Eq和U為恒定時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角特性曲線（AVR）,維持Eq近似不變的外功率特性曲線 靜態(tài)穩(wěn)定功率達(dá)到極限，功角大于900,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,22,勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響,(a)單機(jī)無限大母線系統(tǒng) (b)短路故障下，功率特性曲線的變化：初始工作曲線1；短路后3；故障切除2 暫態(tài)穩(wěn)定性決定于加速面積abedabcd是否小于或等于減速面積dfed。,提高暫態(tài)穩(wěn)定性有兩種方法 1、減小加速面積：加快故障切除時(shí)間 2、增大減速面積：提高勵(lì)磁電壓響應(yīng)比；提高強(qiáng)勵(lì)電壓倍數(shù)，使故障切除后

8、的發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)Eq迅速上升，增加功率輸出，以達(dá)到增加減速面積的目的。 正常工作曲線1；短路曲線3；強(qiáng)勵(lì)使功率特性曲線增加到bc段（減少了加速面積）；2時(shí)故障切除；強(qiáng)勵(lì)使曲線2的dehg增加到dehg （增大減速面積）；轉(zhuǎn)子功角最大值由m降到m。 勵(lì)磁頂值電壓越高，電壓響應(yīng)比越快，勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)改善暫態(tài)穩(wěn)定的效果越明顯。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,23,勵(lì)磁對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的影響,單機(jī)無窮大系統(tǒng)線性化小偏差理論數(shù)學(xué)模型,當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的外接電抗較小，并且發(fā)電機(jī)的輸出功率較低時(shí)，系數(shù)K5為正，這時(shí)AVR的作用是引入了一個(gè)負(fù)的同步轉(zhuǎn)矩和一個(gè)正的阻尼轉(zhuǎn)矩，有利于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定； 當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的外接電抗較大，并且發(fā)電機(jī)的輸

9、出功率較高時(shí)，系數(shù)K5為負(fù)，這時(shí)AVR的作用是引入了一個(gè)正的同步轉(zhuǎn)矩和一個(gè)負(fù)的阻尼轉(zhuǎn)矩不利于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定； 快速勵(lì)磁系統(tǒng)以及特定參數(shù)條件下造成動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性惡化的原因是由于勵(lì)磁系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的滯后特性所致。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,24,電力系統(tǒng)穩(wěn)定簡(jiǎn)介,電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為三個(gè)電量的穩(wěn)定：電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定、功角穩(wěn)定。 勵(lì)磁系統(tǒng)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定主要是提高電壓的穩(wěn)定，其次是提高功角穩(wěn)定。頻率穩(wěn)定由調(diào)速器負(fù)責(zé)。 功角穩(wěn)定又分為三種：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。 靜態(tài)穩(wěn)定是系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 暫態(tài)穩(wěn)定是大擾動(dòng)后系統(tǒng)在隨后的12個(gè)周波的穩(wěn)定性； 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是小擾動(dòng)后或者是大擾動(dòng)12周波后的，并且

10、采取技術(shù)措施后的穩(wěn)定性，也就是PSS研究的穩(wěn)定性。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,25,功角穩(wěn)定比喻,腕中放置一個(gè)球，且受到外部的一個(gè)小外力，它就偏離原來的位置。如果這個(gè)腕的高度很矮，像一個(gè)盤子，該球就有可能從碗中掉下來。此時(shí)，我們就說這個(gè)系統(tǒng)靜穩(wěn)不足。提高腕的高度最經(jīng)濟(jì)的辦法就是采用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器。 當(dāng)碗中的球受到一個(gè)大的外力，怎樣保證該球不飛出，最主要措施就是快速的繼電保護(hù)。繼保的作用就相當(dāng)于減少這個(gè)外部力量的作用時(shí)間，繼保越快，外力的作用時(shí)間就越短，這個(gè)球就不會(huì)一下子掉下來。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器此時(shí)作用相當(dāng)于自動(dòng)改變這個(gè)腕的坡度，當(dāng)這個(gè)球上升時(shí)增加坡度，當(dāng)這個(gè)球下降時(shí)就減少這個(gè)坡度，使這個(gè)球在碗中滾動(dòng)幅

11、度迅速減小。 如果這個(gè)腕和球之間的摩擦很小，這個(gè)球受到擾動(dòng)后在碗中來回滾動(dòng)時(shí)間就很長(zhǎng)，特別是，如果這個(gè)擾動(dòng)的外力不斷的來回施加，就比如我們不斷的蕩秋千，這個(gè)球就永遠(yuǎn)不停的來回滾動(dòng)甚至掉下來，我們就說這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性差。這里的摩擦阻力相當(dāng)于電力系統(tǒng)的阻尼，這個(gè)來回不斷施加的外部力量就相當(dāng)于自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的負(fù)阻尼。一般來說，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定中起壞作用，產(chǎn)生負(fù)阻尼，使整個(gè)系統(tǒng)阻尼減少。當(dāng)我們?cè)谧詣?dòng)電壓調(diào)節(jié)器中增添PSS裝置，PSS就把自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器原來所產(chǎn)生的負(fù)阻尼變?yōu)檎枘?，相?dāng)于增加腕和球的摩擦系數(shù)，使球的滾動(dòng)幅度快速減小，于是這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性就滿足要求。,待續(xù),發(fā)

12、電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,26,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,三峽電廠陳小明 Chen_,第三部分,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,27,勵(lì)磁系統(tǒng)的組成與分類,自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR、ECR/FCR（勵(lì)磁調(diào)節(jié)器） 勵(lì)磁電源（勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)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(lì)磁電源分類： 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) 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng) 按響應(yīng)速度分類： 慢速勵(lì)磁系統(tǒng) 快速勵(lì)磁系統(tǒng) 高起始勵(lì)磁系統(tǒng),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,28,交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)（三機(jī)它勵(lì)）,組成：交流主勵(lì)磁機(jī)（ACL）和交流副勵(lì)磁機(jī)（ACFL）都與發(fā)電機(jī)同軸。副勵(lì)磁機(jī)是自勵(lì)式的，其磁場(chǎng)繞組由副勵(lì)磁機(jī)機(jī)端電壓經(jīng)整流后供電。

13、也有用永磁發(fā)電機(jī)作副勵(lì)磁機(jī)的，亦稱三機(jī)它勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。 優(yōu)點(diǎn)：它勵(lì)，勵(lì)磁電源不受系統(tǒng)電源的影響 缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)速度慢，軸系長(zhǎng)度長(zhǎng)，易引發(fā)軸系振蕩,同軸,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,29,交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)（二機(jī)它勵(lì)）,組成：交流主勵(lì)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(lì)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(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)沒有副勵(lì)磁機(jī)，交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電源由發(fā)電機(jī)出口電壓經(jīng)勵(lì)磁變壓器后獲得，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制可控硅磚觸發(fā)角，以調(diào)節(jié)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流，交流勵(lì)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(lì)磁系統(tǒng)。 優(yōu)點(diǎn)：取消副勵(lì)磁機(jī)，軸系長(zhǎng)度縮短；缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)速度慢,同

14、軸,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,30,自勵(lì)系統(tǒng)（并勵(lì)、復(fù)勵(lì)）,自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng) 組成：勵(lì)磁變壓器、大功率可控硅整流柜、滅磁及過電壓保護(hù)、起勵(lì)設(shè)備、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快 缺點(diǎn)：強(qiáng)勵(lì)時(shí)系統(tǒng)電壓變化復(fù)雜,交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)激勵(lì)磁系統(tǒng) 勵(lì)磁電壓變壓器ZB（并聯(lián)變）的副方電壓與勵(lì)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(shí)，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(lì)磁方式具有相復(fù)勵(lì)作用。,靜止,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,31,無刷勵(lì)磁系統(tǒng),組成：主勵(lì)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

15、管整 流橋整流后直接送發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子回路。 無刷勵(lì)磁系統(tǒng)中的副勵(lì)磁機(jī) （PMG）是一個(gè)永磁式中頻發(fā)電機(jī)，它與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)。主勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)繞組是靜止的，即它是一個(gè)磁極靜止、電樞旋轉(zhuǎn)的交流發(fā)電機(jī)。 無刷勵(lì)磁系統(tǒng)徹底革除了滑環(huán)、電刷等轉(zhuǎn)動(dòng)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(lì)磁方式對(duì)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(cè)量等。這些都是需要研究解決的問題,旋轉(zhuǎn),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,32,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理圖,移相觸發(fā)器原理：UtUk觸發(fā)脈沖 模擬式移相電路：余弦移相、鋸齒波移相,AVR（自動(dòng)） 恒電壓閉環(huán) 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器 ECR（

16、手動(dòng)） 恒電流閉環(huán) 勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器 電壓給定Ugref 電流給定Ifref PID調(diào)節(jié)計(jì)算 限制功能 控制電壓Uk,恒無功閉環(huán)：AVR的輔助控制,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,33,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器構(gòu)成,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,34,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(jì)算角；2、將角轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間T；3、由同步點(diǎn)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)時(shí)間就是角；4、計(jì)數(shù)時(shí)間到，觸發(fā)相應(yīng)的可控硅；5、每隔600再觸發(fā)下一個(gè)可控硅，共6個(gè)可控硅；6、每發(fā)一個(gè)脈沖，啟動(dòng)脈寬中斷，控制脈沖寬度。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,35,勵(lì)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

17、高頻脈沖,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,36,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能簡(jiǎn)介,無功補(bǔ)償（調(diào)差） 強(qiáng)勵(lì)電流限制（快速限制） 過勵(lì)限制（勵(lì)磁電流慢速、反時(shí)限） 欠勵(lì)限制（P-Q） 定子電流限制（過無功限制） 伏赫限制（V/HZ、U/F）（過激磁） 軟起勵(lì)功能 PSS功能 電制動(dòng)功能 PT斷線保護(hù),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,37,勵(lì)磁調(diào)差原理與應(yīng)用,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,38,全控橋強(qiáng)勵(lì)與強(qiáng)減,按照Ud=1.35U2cosa，一般強(qiáng)勵(lì)=150 ；強(qiáng)減=1500,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,39,強(qiáng)勵(lì)限制與過勵(lì)限制,1、電壓強(qiáng)勵(lì)能力取決于勵(lì)磁變二次電壓（陽極電壓）；2、電流強(qiáng)勵(lì)能力取決于可控硅電流或者說是功率柜的數(shù)量；3、強(qiáng)勵(lì)限制是指電流

18、限制倍數(shù)：1.5-2.0倍；功率柜故障取1.1倍；4、過勵(lì)限制是勵(lì)磁電流限制，大于1.1倍，反時(shí)限，勵(lì)磁電流閉環(huán)；,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,40,欠勵(lì)限制,欠勵(lì)動(dòng)作后按照Q閉環(huán)運(yùn)行，欠勵(lì)設(shè)定值與機(jī)端電壓值相關(guān)的設(shè)計(jì),發(fā)電機(jī)進(jìn)相不能太深，否則定子繞組的端部、磁軛等部件可能過熱，將嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全，失磁保護(hù)將動(dòng)作停機(jī)。為了保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，低勵(lì)限制器必須在機(jī)組超過限制區(qū)之前將定子電壓升高，以使機(jī)組運(yùn)行點(diǎn)回到允許的允許范圍之內(nèi)。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,41,定子電流限制（過無功限制、過勵(lì)限制）,定子電流限制還可以采用根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出的有功功率來確定發(fā)電機(jī)允許輸出無功功率的方式來實(shí)現(xiàn)，即過無功限制,

19、當(dāng)發(fā)電機(jī)電流超過了限制區(qū)，如果此時(shí)機(jī)組運(yùn)行在進(jìn)相狀態(tài)，則限制器動(dòng)作，增加勵(lì)磁電流；如果此時(shí)機(jī)組在遲相運(yùn)行，則限制動(dòng)作，減少勵(lì)磁電流?？傊?，定子電流限制器的作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)定子電流中的無功分量，使發(fā)電機(jī)電流回到限制區(qū)以內(nèi)運(yùn)行。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,42,伏赫限制以及其他輔助功能,設(shè)計(jì)U/F限制器是為了保護(hù)機(jī)組及與機(jī)組相連的變壓器過激磁。當(dāng)機(jī)組頻率降低的時(shí)候，為了使機(jī)組的機(jī)端電壓保持恒定，勵(lì)磁系統(tǒng)將會(huì)增加勵(lì)磁電流，此時(shí)，如果機(jī)組在低頻率的情況下使機(jī)端電壓保持在額定值，那么對(duì)機(jī)組及所有與機(jī)組相連的變壓器而言，將有可能出現(xiàn)過磁通現(xiàn)象（尤其是主變壓器），從而對(duì)機(jī)組及變壓器造成損壞。,其他輔助控制功能 1

20、、 PT斷線保護(hù)功能； 2、軟起勵(lì)功能； 3、主開關(guān)容錯(cuò)功能； 4、同步電壓斷線保護(hù),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,43,勵(lì)磁產(chǎn)生負(fù)阻尼的原因,阻尼（正、零、負(fù)）VS慣性 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定可以理解為機(jī)電振蕩的阻尼問題。 AVR造成阻尼變?nèi)?、甚至變?fù)（K5變負(fù))。在 定的運(yùn)行方式及勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)下，AVR在維 持Ug恒定的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生負(fù)的阻尼作用。 擾動(dòng)前后：P 1 擺動(dòng) 阻尼 2 穩(wěn)定 傳統(tǒng)勵(lì)磁：低增益慢速（沒有能力管閑事） Ug AVR作用小、反應(yīng)慢 Uf小 If小 P（力矩象限不明） 對(duì)影響極小。 現(xiàn)代勵(lì)磁：高增益快速（管閑事幫倒忙） Ug AVR作用大、反應(yīng)快 Uf大 If大 P（力矩第二象限） 產(chǎn)生負(fù)阻尼

21、使原來的阻尼變小，對(duì)負(fù)面影響。 AVR+PSS:高增益快速+附加控制系統(tǒng)（管閑事幫正忙） Ug AVR作用大、反應(yīng)快 Uf大 If大， P（力矩第一象限） 產(chǎn)生正阻尼使原來的阻尼變大，對(duì)正面影響。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,44,電力系統(tǒng)低頻振蕩,本機(jī)振蕩模式 地區(qū)性振蕩模式（local model）：頻率一般在0.52.0Hz； 區(qū)域間振蕩模式（interarea model、tieline model）：頻率一般在0.10.5Hz）。 小系統(tǒng)： 0.52.5Hz； 大系統(tǒng)： 0.22.5Hz； 全國(guó)聯(lián)網(wǎng)： 0.12.0Hz；,解決勵(lì)磁產(chǎn)生負(fù)阻尼，造成系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩的方法是附加控制，即電力系統(tǒng)穩(wěn)

22、定器，線性最優(yōu)勵(lì)磁控制器，各種智能控制器。 依據(jù)F.D.迪米洛和C.康柯迪亞理論設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Power system stabilizer)，簡(jiǎn)稱PSS，即為抑制系統(tǒng)低頻振蕩和提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性而設(shè)置的。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,45,電力系統(tǒng)穩(wěn)定器原理,建立平面坐標(biāo)系 T1：勵(lì)磁產(chǎn)生的電磁力矩 T2：PSS產(chǎn)生的電磁力矩 PSS:附加勵(lì)磁控制信號(hào) AVR(PID)PSS產(chǎn)生的電磁力矩 PSS輸入信號(hào) 、Pe、P、f 測(cè)量軸轉(zhuǎn)速，測(cè)量和處理比較復(fù)雜, 軸系扭轉(zhuǎn)的處理更加困難，使用較少 測(cè)量過剩功率P，測(cè)量和處理更加復(fù)雜,輸入信號(hào)多，使用也少 測(cè)量電功率Pe，在假定機(jī)械功率不變的情況下

23、，可以得到過剩功率P，使用廣泛，效果不錯(cuò)。但在原動(dòng)機(jī)功率變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)反調(diào)現(xiàn)象。 測(cè)量機(jī)端電壓頻率f，克服了測(cè)量處理上的困難，但由于發(fā)電機(jī)電抗的影響，f與頻差不完全一致，因而效果上稍差。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,46,PSS模型簡(jiǎn)介,輸入量、優(yōu)缺點(diǎn)、反調(diào) 加速電功率型PSS,PSS1A,PSS2A,PSS2B,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,47,投退PSS負(fù)載階躍試驗(yàn)錄波,時(shí)域分析,待續(xù),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,48,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,三峽電廠陳小明 Chen_,第四部分,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,49,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)控制原理簡(jiǎn)圖,Ugset為機(jī)端電壓設(shè)定值，Ugact為機(jī)端電壓實(shí)際值，Uk為控制電壓，Vs為勵(lì)磁電源

24、電壓，T c為機(jī)端電壓采樣時(shí)間常數(shù)，TF為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓反饋時(shí)間常數(shù)，PI為比例-積分控制，TSCR、Tg分別為可控硅整流橋等效時(shí)間常數(shù)和發(fā)電機(jī)等效時(shí)間常數(shù),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,50,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器手動(dòng)控制原理簡(jiǎn)圖,Ifset和Ifact分別表示轉(zhuǎn)子電流的設(shè)定值和實(shí)際值,Uk為控制電壓，Vs為勵(lì)磁電源電壓，T c為機(jī)端電壓采樣時(shí)間常數(shù)，TF為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓反饋時(shí)間常數(shù)，PI為比例-積分控制，TSCR、Tg分別為可控硅整流橋等效時(shí)間常數(shù)和發(fā)電機(jī)等效時(shí)間常數(shù),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,51,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制模型簡(jiǎn)化,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,52,AVR與各限制器關(guān)系,VREF設(shè)定值、VC測(cè)量值、VS PSS輸出、

25、VUEL欠勵(lì)、VOEL過勵(lì)、IFD勵(lì)磁電流、VF勵(lì)磁電壓、比較門、PID,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,53,西門子勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與各限制器關(guān)系,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,54,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器三種控制模式結(jié)構(gòu),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,55,機(jī)組無功調(diào)節(jié)原理框圖,自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)AVC 機(jī)組無功聯(lián)控模式（自動(dòng)） 機(jī)組無功單控模式（手動(dòng)） 機(jī)組現(xiàn)地監(jiān)控裝置CSCS 1、設(shè)定值直接下達(dá)； 2、監(jiān)控?zé)o功閉環(huán)，采用脈沖寬度調(diào)節(jié)。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,56,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器硬件簡(jiǎn)介,MEC20/30硬件簡(jiǎn)介 （多通道、雙調(diào)節(jié)模式） STD雙/三工控機(jī)： CPU+A/D+D/A+I/O+測(cè)量板同步板顯示板自檢板通訊板(雙機(jī)、調(diào)試） 測(cè)量回路：U

26、g、Ig、If、Uf、Ut，測(cè)量變壓器、衰減器 電源回路：ACDC 繼電器板：輸入輸出,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,57,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器軟件簡(jiǎn)介,軟件語言發(fā)展 匯編語言 C語言 可編程語言 列表語言 圖形語言 組態(tài)語言技術(shù)（ABB UNITROL5000勵(lì)磁組態(tài)語言）,待續(xù),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,58,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,三峽電廠陳小明 Chen_,第五部分,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,59,發(fā)電機(jī)事故滅磁,滅磁的主要目的 在機(jī)組故障情況下斷開滅磁開關(guān)、導(dǎo)通滅磁回路(a,b,c,d 4) 快速吸收轉(zhuǎn)子能量,衡量發(fā)電機(jī)滅磁性能指標(biāo)有兩個(gè)：滅磁速度和滅磁電壓。其要求是速度快即滅磁時(shí)間短，滅磁電壓不能超過轉(zhuǎn)子允許電壓值。

27、 最優(yōu)的滅磁系統(tǒng)是滅磁電壓較高且在滅磁過程中保持恒定，只有這樣，滅磁電流才能按線性方式衰減，其滅磁時(shí)間才最短。最優(yōu)的滅磁系統(tǒng)稱為理想滅磁系統(tǒng),發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)出口開關(guān),可控硅整流橋,c,d,If, Uf p.u.,t,t=0,b,a,理想滅磁、SIC滅磁、線性電阻滅磁,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,60,滅磁開關(guān)的種類,滅磁開關(guān)分類：?jiǎn)螖嗫?、雙斷口、 多斷口（主斷口、弧斷口、放電斷口即常閉觸頭）,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,61,滅磁開關(guān)結(jié)構(gòu)選擇,1、具有常閉輔助斷口的滅磁開關(guān)最適合放電滅磁方式，也是專用滅磁開關(guān)的標(biāo)志； 2、雙斷口滅磁開關(guān)比單斷口滅磁開關(guān)更加適合勵(lì)磁回路的應(yīng)用，檢修試驗(yàn)方便； 3、設(shè)置專用的弧觸

28、頭有利于保護(hù)主觸頭，維護(hù)工作量少； 4、采用短電弧柵滅弧原理，即采用金屬滅弧柵滅弧罩，吸熱好，電弧穩(wěn)定；電磁吹弧簡(jiǎn)單,DMX和CEX滅磁開關(guān)結(jié)構(gòu)最好、是專業(yè)滅磁開關(guān)，推薦使用,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,62,滅磁電阻的種類,線性電阻1（大功率）（慢） 非線性電阻（低場(chǎng)強(qiáng)大電流） 碳化硅滅磁電阻2 （SiC） （稍快） 氧化鋅滅磁電阻3 （ZnO）（最快）,滅磁電阻伏安特性曲線,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,63,滅磁方式種類,串聯(lián)滅磁、并聯(lián)滅磁電路原理比較,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,64,直流滅磁原理分析,滅磁換流公式 Uk Uz UL 整流：Uk Uz UL ，Uk要求高，不推薦使用； 逆變：Uk Uz UL ，

29、Uk要求低，直流滅磁推薦； 封脈沖： Uk Uz UL， Uz交變，交流滅磁推薦。,a90Uz波形,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,65,封脈沖下的交流滅磁原理,滅磁換流公式：Uk Uz UL,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,66,脈沖正常下交流滅磁原理,A,-A,B,C,-C,-B,導(dǎo)通周期120,60,滅磁過程簡(jiǎn)述： 1、KA+、KB+導(dǎo)通時(shí)分開關(guān)； 2、MKB分?jǐn)啵?MKA和MKC無法 關(guān)斷，電弧燃燒； 3、KB+不導(dǎo)通，KA+無法關(guān)斷； 4、KA-導(dǎo)通、KC-被關(guān)斷； 5、KA+和KA-導(dǎo)通，電流續(xù)流； 6、 MKA 、MKC關(guān)斷。,SCR關(guān)斷條件,脈沖順序,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,67,交流滅磁原理結(jié)論,1、在交流滅磁過程中，如果能夠切除脈沖，勵(lì)磁變二次側(cè)交流電壓的負(fù)半波就會(huì)引導(dǎo)勵(lì)磁電流進(jìn)入滅磁電阻，使得交流滅磁開關(guān)安全分?jǐn)?，快速滅磁任?wù)完成。 2、在脈沖正常的條件下進(jìn)行交流滅磁，會(huì)造成勵(lì)磁電流經(jīng)同相可控硅短路，盡管交流滅磁開關(guān)也可以安全分?jǐn)?，但滅磁電阻無法投入工作，放電滅磁變?yōu)槔m(xù)流滅磁，達(dá)不到快速滅磁的目的。,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,68,交直流滅磁與轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)電路,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理,69,轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)配置與跨接器原理,1、轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)配置：非線性電阻、跨接器、 阻容保護(hù)、一體化阻容保護(hù)、阻斷式阻容