發(fā)電機勵磁系統(tǒng)原理

1、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)原理,勵磁系統(tǒng)的組成與分類,自動電壓調節(jié)器AVR、ECR/FCR（勵磁調節(jié)器）勵磁電源（勵磁機、勵磁變壓器）整流器（AC/DC變換，SCR、二極管）滅磁與轉子過電壓保護按勵磁電源分類：直流勵磁機勵磁系統(tǒng)交流勵磁機勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)按響應速度分類：慢速勵磁系統(tǒng)快速勵磁系統(tǒng)高起始勵磁系統(tǒng),交流勵磁機系統(tǒng)（三機它勵）,組成：交流主勵磁機（ACL）和交流副勵磁機（ACFL）都與發(fā)電機同軸。副勵磁機是自勵

2、式的，其磁場繞組由副勵磁機機端電壓經整流后供電。也有用永磁發(fā)電機作副勵磁機的，亦稱三機它勵勵磁系統(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,交流勵磁機系統(tǒng)（二機它勵）,組成：交流主勵磁機經過可控硅整流裝置向發(fā)電機轉子回路提供勵磁電流；AVR控制可控硅的觸發(fā)角，調整其輸出電流，亦稱為兩機它勵勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)沒有副勵磁機，交流勵磁機的勵磁電源由發(fā)電機出口電壓經勵磁變壓器后獲得，自動勵

3、磁調節(jié)器控制可控硅磚觸發(fā)角，以調節(jié)交流勵磁機勵磁電流，交流勵磁機輸出電壓經硅二極管整流后接至發(fā)電機轉子，亦稱為兩機一變勵磁系統(tǒng)。 優(yōu)點：取消副勵磁機，軸系長度縮短；缺點：調節(jié)速度慢,同軸,自勵系統(tǒng)（并勵、復勵）,,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、起勵設備、自動電壓調節(jié)器優(yōu)點：結構簡單、響應速度快缺點：強勵時系統(tǒng)電壓變化復雜,交流側串聯自復激勵磁系統(tǒng)勵磁電壓變壓器ZB（并聯變）的副方電壓與

4、勵磁電流變壓器 GLH（串聯變）的副方電壓相聯（相量相加），然后加在可控硅整流橋KZ上。當發(fā)電機負載情況變化時，例如電流增大或功率數降低，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勵作用。,靜止,無刷勵磁系統(tǒng),,組成：主勵磁機（ACL）電樞是旋轉的，它發(fā)出的三相交流電經旋轉的二極管整流橋整流后直接送發(fā)電機轉子回路。無刷勵磁系統(tǒng)中的副勵磁機（PMG）是一個永磁式中頻發(fā)電機，它與發(fā)電機同軸旋轉。主勵磁機的磁場繞組

5、是靜止的，即它是一個磁極靜止、電樞旋轉的交流發(fā)電機。無刷勵磁系統(tǒng)徹底革除了滑環(huán)、電刷等轉動接觸元件，提高了運行可靠性和減少了機組維護工作量。但旋轉半導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)的滅磁裝置進行滅磁，轉子電流、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,勵磁調節(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)自動電壓調節(jié)器

6、 ECR（手動） 恒電流閉環(huán)勵磁電流調節(jié)器 電壓給定Ugref 電流給定Ifref PID調節(jié)計算 限制功能 控制電壓Uk,恒無功閉環(huán)：AVR的輔助控制,勵磁調節(jié)器構成,移相原理,模擬電路移相原理,數字移相原理之一1、首先計算α角；2、將α角轉換為計數器的計數時間T；3、由同步點啟動計數器，計數時間就是α角；4、計數時間到，觸發(fā)相應的可控硅；5、每隔600再觸發(fā)下一個可控硅，共6個可控硅；6、

7、每發(fā)一個脈沖，啟動脈寬中斷，控制脈沖寬度。,勵磁調節(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,勵磁調節(jié)器功能簡介,無功補償（調差）強勵電流限制（快速限制）過勵限制（勵磁電流慢速、反時限）欠勵限制（P-Q）定子電流限制（過無功限制）伏赫限制（V/HZ、U/F）（過激磁）軟起勵功能PSS功能電制動功能PT斷線保護,勵磁調差原理與應用,全控橋強勵與強減,按照Ud=1.

8、35U2cosa，一般強勵α=150 ；強減α=1500,強勵限制與過勵限制,1、電壓強勵能力取決于勵磁變二次電壓（陽極電壓）；2、電流強勵能力取決于可控硅電流或者說是功率柜的數量；3、強勵限制是指電流限制倍數：1.5-2.0倍；功率柜故障取1.1倍；4、過勵限制是勵磁電流限制，大于1.1倍，反時限，勵磁電流閉環(huán)；,欠勵限制,欠勵動作后按照Q閉環(huán)運行，欠勵設定值與機端電壓值相關的設計,發(fā)電機進相不能太深，否則定子繞組的端部、磁軛等

9、部件可能過熱，將嚴重影響發(fā)電機的運行安全，失磁保護將動作停機。為了保證機組的穩(wěn)定運行，低勵限制器必須在機組超過限制區(qū)之前將定子電壓升高，以使機組運行點回到允許的允許范圍之內。,定子電流限制（過無功限制、過勵限制）,定子電流限制還可以采用根據發(fā)電機輸出的有功功率來確定發(fā)電機允許輸出無功功率的方式來實現，即過無功限制,當發(fā)電機電流超過了限制區(qū)，如果此時機組運行在進相狀態(tài)，則限制器動作，增加勵磁電流；如果此時機組在遲相運行，則限制動作，減少勵

10、磁電流。總之，定子電流限制器的作用是調節(jié)發(fā)電機定子電流中的無功分量，使發(fā)電機電流回到限制區(qū)以內運行。,,伏赫限制以及其他輔助功能,設計U/F限制器是為了保護機組及與機組相連的變壓器過激磁。當機組頻率降低的時候，為了使機組的機端電壓保持恒定，勵磁系統(tǒng)將會增加勵磁電流，此時，如果機組在低頻率的情況下使機端電壓保持在額定值，那么對機組及所有與機組相連的變壓器而言，將有可能出現過磁通現象（尤其是主變壓器），從而對機組及變壓器造成損壞。,其他輔助

11、控制功能1、 PT斷線保護功能；2、軟起勵功能；3、主開關容錯功能；4、同步電壓斷線保護,勵磁產生負阻尼的原因,阻尼（正、零、負）VS慣性 動態(tài)穩(wěn)定可以理解為機電振蕩的阻尼問題。AVR造成阻尼變弱、甚至變負（K5變負)。在—定的運行方式及勵磁系統(tǒng)參數下，AVR在維持Ug恒定的同時，會產生負的阻尼作用。 擾動前后：ΔP → Δδ1 → Δδ→ 擺動 → 阻尼 → Δδ2 →穩(wěn)定傳統(tǒng)勵磁：低增益慢速（沒有能力管閑事

12、） Δδ→ ΔUg →AVR作用小、反應慢 → ΔUf小 → ΔIf小 → Δ? → ΔP（力矩象限不明） → 對Δδ影響極小?，F代勵磁：高增益快速（管閑事幫倒忙）Δδ→ ΔUg →AVR作用大、反應快 → ΔUf大 → ΔIf大 → Δ? → ΔP（力矩第二象限） → 產生負阻尼使原來的阻尼變小，對Δδ負面影響。AVR+PSS:高增益快速+附加控制系統(tǒng)（管閑事幫正忙）Δδ→ ΔUg →AVR作用大、反應快 → ΔUf大 →

13、ΔIf大， Δ? → ΔP（力矩第一象限） →產生正阻尼使原來的阻尼變大，對Δδ正面影響。,,電力系統(tǒng)低頻振蕩,,本機振蕩模式地區(qū)性振蕩模式（local model）：頻率一般在0.5～2.0Hz；區(qū)域間振蕩模式（interarea model、tieline model）：頻率一般在0.1～0.5Hz）。小系統(tǒng)： 0.5～2.5Hz；大系統(tǒng)： 0.2～2.5Hz；全國聯網： 0.1～2.0Hz；,,解決勵磁產生負阻尼，造

14、成系統(tǒng)產生低頻振蕩的方法是附加控制，即電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，線性最優(yōu)勵磁控制器，各種智能控制器。依據F.D.迪米洛和C.康柯迪亞理論設計的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Power system stabilizer)，簡稱PSS，即為抑制系統(tǒng)低頻振蕩和提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性而設置的。,電力系統(tǒng)穩(wěn)定器原理,建立δ－ω平面坐標系T1：勵磁產生的電磁力矩T2：PSS產生的電磁力矩ΔPSS:附加勵磁控制信號AVR(PID)＋PSS產生的電磁力矩

15、 PSS輸入信號Δω、Δδ、Pe、ΔP、Δf測量軸轉速Δω，測量和處理比較復雜, 軸系扭轉的處理更加困難，使用較少測量過剩功率ΔP，測量和處理更加復雜,輸入信號多，使用也少測量電功率Pe，在假定機械功率不變的情況下，可以得到過剩功率ΔP，使用廣泛，效果不錯。但在原動機功率變化時會出現反調現象。測量機端電壓頻率△f，克服了Δω測量處理上的困難，但由于發(fā)電機電抗的影響，△f與頻差Δω不完全一致，因而效果上稍差。,,,