1、North China Electric Power University第五講 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)3肖仕武Office:J5B309:80794899主要內(nèi)容l 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的調(diào)理特性和無功分配勵(lì)磁控制系統(tǒng)的調(diào)理特性和無功分配l 勵(lì)磁調(diào)理器根本特性和框圖勵(lì)磁調(diào)理器根本特性和框圖l 勵(lì)磁調(diào)理器靜態(tài)任務(wù)特性勵(lì)磁調(diào)理器靜態(tài)任務(wù)特性l 1 1靜態(tài)任務(wù)合成，靜態(tài)任務(wù)合成，2 2靜態(tài)任務(wù)特性，靜態(tài)任務(wù)特性，3 3調(diào)理特性平移調(diào)理特性平移l 并列機(jī)組之間的無功功率分配并列機(jī)組之間的無功功率分配l 無差調(diào)理負(fù)調(diào)差正調(diào)差無差調(diào)理負(fù)調(diào)差正調(diào)差+ +無功分配無功分配l 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場建立和滅磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁

2、場建立和滅磁l 概念：轉(zhuǎn)子強(qiáng)勵(lì)，轉(zhuǎn)子滅磁概念：轉(zhuǎn)子強(qiáng)勵(lì)，轉(zhuǎn)子滅磁l 勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù) / / 電壓呼應(yīng)比電壓呼應(yīng)比l 勵(lì)磁繞組滅磁勵(lì)磁繞組滅磁l 勵(lì)磁繞組對恒定電阻放電滅磁勵(lì)磁繞組對恒定電阻放電滅磁l 理想滅磁過程理想滅磁過程l 交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的逆變滅磁交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的逆變滅磁發(fā)電機(jī)調(diào)理特性發(fā)電機(jī)調(diào)理特性勵(lì)磁調(diào)理器的調(diào)整是為了滿足運(yùn)轉(zhuǎn)要求：勵(lì)磁調(diào)理器的調(diào)整是為了滿足運(yùn)轉(zhuǎn)要求：1、發(fā)電機(jī)投入和退出運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以平穩(wěn)地改動(dòng)無功負(fù)、發(fā)電機(jī)投入和退出運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以平穩(wěn)地改動(dòng)無功負(fù)荷，不致荷，不致 于發(fā)生無功功率的沖擊。于發(fā)生無功功率的沖擊。2、保證并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)組間的無功功率的合理分配。

3、、保證并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)組間的無功功率的合理分配。在勵(lì)磁調(diào)理器中在勵(lì)磁調(diào)理器中設(shè)置了電壓整定設(shè)置了電壓整定和調(diào)差單元和調(diào)差單元REFGUUREFGQUUK I勵(lì)磁調(diào)理器的靜態(tài)任務(wù)特性勵(lì)磁調(diào)理器的靜態(tài)任務(wù)特性勵(lì)磁調(diào)理器的特性曲線在任務(wù)區(qū)的陡度勵(lì)磁調(diào)理器的特性曲線在任務(wù)區(qū)的陡度是調(diào)理器的主要目的之一是調(diào)理器的主要目的之一AVRUGU測量比較K1綜合放大K2移相觸發(fā)K3可控整流K4REFUGUdeUSMUAVRU4321KKKKUUUUUUUUUUKAVRSMdeSMGREFdeGREFAVRREFU勵(lì)磁調(diào)理器的靜態(tài)任務(wù)特性及調(diào)整勵(lì)磁調(diào)理器的靜態(tài)任務(wù)特性及調(diào)整GUREFUdeUdeUSMUAVRUAV

4、RUGUSMU1234AVRREFGUK K K KUU2 2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)任務(wù)特性發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)任務(wù)特性G勵(lì)勵(lì)磁磁機(jī)機(jī)baEFIGUEFIEEIGUGIEFIQI1GUGNGUU23GU321GGGUUU發(fā)電機(jī)的調(diào)理特性：發(fā)電機(jī)的調(diào)理特性： IEF= fIQ發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流IEFvs.無功負(fù)荷電流無功負(fù)荷電流IQ勵(lì)磁機(jī)定子電流勵(lì)磁機(jī)定子電流IEF 與勵(lì)與勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流磁機(jī)的勵(lì)磁電流IEE 之之間是線性關(guān)系間是線性關(guān)系dQGGqXIUEcos發(fā)電機(jī)無功調(diào)理特性發(fā)電機(jī)無功調(diào)理特性EEI)(EFIGUQIQI發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電轉(zhuǎn)子電流直接流直接用勵(lì)磁用勵(lì)

5、磁機(jī)的勵(lì)機(jī)的勵(lì)磁電流磁電流來表示來表示1GU2GUa a a b b b 無功調(diào)理特性曲線無功調(diào)理特性曲線特征：稍有下傾特征：稍有下傾發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)GUQIa b 調(diào)理特性下傾的程度表征了發(fā)電機(jī)調(diào)理特性下傾的程度表征了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)特性的一個(gè)重要?jiǎng)?lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)特性的一個(gè)重要參數(shù)參數(shù)調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)*2*121GGGGNGGUUUUUU無功電流從零添加到額定值時(shí)發(fā)電機(jī)電壓的相對變化無功電流從零添加到額定值時(shí)發(fā)電機(jī)電壓的相對變化空載空載額定無功額定無功 多臺發(fā)電機(jī)綜合調(diào)差系數(shù)？多臺發(fā)電機(jī)綜合調(diào)差系數(shù)？*/GNUU UQQ Q 發(fā)電機(jī)調(diào)理特性的平移發(fā)電機(jī)調(diào)理特性的平移GUQI

6、MU1QI2QIGUQIMU1QI2QI1MU調(diào)理特性的平移調(diào)理特性的平移實(shí)現(xiàn)機(jī)組投退時(shí)無功實(shí)現(xiàn)機(jī)組投退時(shí)無功功率的不突變功率的不突變其他機(jī)組投入其他機(jī)組投入其他機(jī)組退出其他機(jī)組退出無功調(diào)理特性無功調(diào)理特性如何實(shí)現(xiàn)平移如何實(shí)現(xiàn)平移EEI)(EFIGUQIQI1GU2GUa a a b b b 調(diào)理特性的平移可以經(jīng)過調(diào)理調(diào)理特性的平移可以經(jīng)過調(diào)理UREF實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)3 3 并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配 多臺發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，改動(dòng)任何一臺機(jī)組的勵(lì)磁電流不僅影多臺發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，改動(dòng)任何一臺機(jī)組的勵(lì)磁電流不僅影響本機(jī)組的無功電流，而且影響同一母線上并聯(lián)機(jī)組的無功電流，響本機(jī)組的

7、無功電流，而且影響同一母線上并聯(lián)機(jī)組的無功電流，母線電壓也發(fā)生變化，這些變化與機(jī)組的調(diào)差特性有關(guān)。母線電壓也發(fā)生變化，這些變化與機(jī)組的調(diào)差特性有關(guān)。1、一臺無差調(diào)理特性機(jī)組與有差調(diào)理特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)、一臺無差調(diào)理特性機(jī)組與有差調(diào)理特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)正調(diào)差正調(diào)差特性特性無差調(diào)無差調(diào)理特性理特性 一臺無差調(diào)理特性的發(fā)一臺無差調(diào)理特性的發(fā)電機(jī)可以和多臺正調(diào)差特電機(jī)可以和多臺正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn) 平移調(diào)差特性曲線，可平移調(diào)差特性曲線，可以改動(dòng)無功分配以改動(dòng)無功分配QIGU 平移調(diào)差特性曲線，可平移調(diào)差特性曲線，可以改動(dòng)電壓以改動(dòng)電壓3 3 并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功

8、率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配無差負(fù)差無差負(fù)差負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)不能在公共母線上并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)不能在公共母線上并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定運(yùn)不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)無差調(diào)無差調(diào)理特性理特性負(fù)調(diào)差負(fù)調(diào)差特性特性QIGU 小擾動(dòng)使得無功添加小擾動(dòng)使得無功添加 IEF添加以添加添加以添加Q 無功進(jìn)一步添加無功進(jìn)一步添加負(fù)調(diào)差特性機(jī)組負(fù)調(diào)差特性機(jī)組并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配2、兩臺無差調(diào)理特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)、兩臺無差調(diào)理特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)無差調(diào)理特性無差調(diào)理特性1QIGU無差調(diào)理特性無差調(diào)理特性2兩條曲線分別那么無交點(diǎn)，實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)又很難做到曲線重合，兩條曲線分別那么無交點(diǎn)，實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)又很

9、難做到曲線重合，因此，兩臺無差調(diào)理特性機(jī)組是不能并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)因此，兩臺無差調(diào)理特性機(jī)組是不能并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配3、多臺正調(diào)差特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)、多臺正調(diào)差特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)GG1QI2QIQI1、母線電壓動(dòng)搖時(shí)，發(fā)、母線電壓動(dòng)搖時(shí)，發(fā)電機(jī)的無功電流增量與電機(jī)的無功電流增量與電壓偏向成正比，與調(diào)電壓偏向成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，與電壓差系數(shù)成反比，與電壓整定值無關(guān)。整定值無關(guān)。2、在同一母線上并聯(lián)發(fā)、在同一母線上并聯(lián)發(fā)電機(jī)，無功負(fù)荷動(dòng)搖時(shí)，電機(jī)，無功負(fù)荷動(dòng)搖時(shí)，電壓偏向一樣，調(diào)差系電壓偏向一樣，調(diào)差系數(shù)小的發(fā)電機(jī)承當(dāng)多的數(shù)小的發(fā)電機(jī)承當(dāng)多的無功電流增量無功電流增

10、量GU1MU2MUQI1QI2QI1QI2QI1G2G2QI1QI并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配*GQUI*0*1GGQUUI3、為了滿足各臺發(fā)電、為了滿足各臺發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷的動(dòng)搖量與機(jī)無功負(fù)荷的動(dòng)搖量與他們的額定容量成正比，他們的額定容量成正比，那么要求并聯(lián)發(fā)電機(jī)組那么要求并聯(lián)發(fā)電機(jī)組具有一樣的調(diào)差系數(shù)。具有一樣的調(diào)差系數(shù)。4、需求改動(dòng)發(fā)電機(jī)組、需求改動(dòng)發(fā)電機(jī)組的無功負(fù)荷時(shí)，調(diào)整的無功負(fù)荷時(shí)，調(diào)整調(diào)理器的整定元件，調(diào)理器的整定元件，使得特性曲線上下挪使得特性曲線上下挪動(dòng)即可。動(dòng)即可。GUQIMU1QI2QI第五節(jié)第五節(jié) 勵(lì)磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的建立與滅磁勵(lì)磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的

11、建立與滅磁GT T1 1T T2 2L L 在電力系統(tǒng)發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)母線電壓極度降低，系統(tǒng)無功在電力系統(tǒng)發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)母線電壓極度降低，系統(tǒng)無功缺額很大，需求在很短的時(shí)間內(nèi)補(bǔ)足無功缺額以使系統(tǒng)迅速恢缺額很大，需求在很短的時(shí)間內(nèi)補(bǔ)足無功缺額以使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常，這就要求有關(guān)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場可以迅速加強(qiáng)，到達(dá)復(fù)正常，這就要求有關(guān)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場可以迅速加強(qiáng)，到達(dá)盡能夠高的數(shù)值。盡能夠高的數(shù)值。 在事故情況下，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓的最大值及其建立的速度呼在事故情況下，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓的最大值及其建立的速度呼應(yīng)速度是兩個(gè)非常重要的目的應(yīng)速度是兩個(gè)非常重要的目的 強(qiáng)勵(lì)頂值與呼應(yīng)比。強(qiáng)勵(lì)頂值與呼應(yīng)比。此外，為了使

12、得發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁效果及時(shí)發(fā)揚(yáng)，需求思索：此外，為了使得發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁效果及時(shí)發(fā)揚(yáng)，需求思索：1、勵(lì)磁機(jī)的呼應(yīng)速度要快，勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)小、勵(lì)磁機(jī)的呼應(yīng)速度要快，勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)小2、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場的建立速度要快。、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場的建立速度要快。轉(zhuǎn)子強(qiáng)勵(lì)問題轉(zhuǎn)子強(qiáng)勵(lì)問題2 2 勵(lì)磁繞組滅磁勵(lì)磁繞組滅磁 所謂滅磁，就是將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的磁場盡快地減弱為所謂滅磁，就是將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的磁場盡快地減弱為最小程度。最小程度。 假設(shè)忽然斷開轉(zhuǎn)子回路，勵(lì)磁繞組是個(gè)大電感，勵(lì)磁電流假設(shè)忽然斷開轉(zhuǎn)子回路，勵(lì)磁繞組是個(gè)大電感，勵(lì)磁電流不能突變，必然會產(chǎn)生很高的過電壓，會危及到轉(zhuǎn)子繞組的絕不能突變，必然會產(chǎn)生很

13、高的過電壓，會危及到轉(zhuǎn)子繞組的絕緣，因此，不能采用斷開轉(zhuǎn)子回路的方法來滅磁。緣，因此，不能采用斷開轉(zhuǎn)子回路的方法來滅磁。對于滅磁的要求：對于滅磁的要求：1、滅磁時(shí)間短、滅磁時(shí)間短2、滅磁過程中轉(zhuǎn)子電壓不應(yīng)超越允許值，即不超越額定值的、滅磁過程中轉(zhuǎn)子電壓不應(yīng)超越允許值，即不超越額定值的45倍。倍。3 3 勵(lì)磁繞組滅磁勵(lì)磁繞組滅磁方式方式l 滅磁原理滅磁原理l 耗能型滅磁耗能型滅磁( (短弧滅弧柵，短弧滅弧柵， 前蘇聯(lián)曾運(yùn)用前蘇聯(lián)曾運(yùn)用) )l 移能型滅磁線性電阻滅磁移能型滅磁線性電阻滅磁/ /非線性電阻滅磁非線性電阻滅磁) )l 逆變型滅磁逆變型滅磁l 不同機(jī)組情況僅為部分舉例不同機(jī)組情況僅為部

14、分舉例l 水輪機(jī)水輪機(jī)l 直流勵(lì)磁機(jī)：線性電阻直流勵(lì)磁機(jī)：線性電阻l 交流勵(lì)磁機(jī)：非線性電阻逆變滅磁交流勵(lì)磁機(jī)：非線性電阻逆變滅磁l 汽輪機(jī)汽輪機(jī)l 無刷勵(lì)磁：無刷勵(lì)磁：GEWGEW無法接入滅磁開關(guān)，按發(fā)電機(jī)時(shí)間常數(shù)自然滅無法接入滅磁開關(guān)，按發(fā)電機(jī)時(shí)間常數(shù)自然滅磁，磁，AEAE勵(lì)磁滅磁，勵(lì)磁滅磁，l 三機(jī)勵(lì)磁：三機(jī)勵(lì)磁：l 國外：主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組回路設(shè)置滅磁開關(guān)國外：主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組回路設(shè)置滅磁開關(guān)l 國內(nèi)：發(fā)電機(jī)主勵(lì)磁回路二或三斷口滅磁開關(guān)線性電阻滅國內(nèi)：發(fā)電機(jī)主勵(lì)磁回路二或三斷口滅磁開關(guān)線性電阻滅磁磁l 靜止自勵(lì)系統(tǒng)靜止自勵(lì)系統(tǒng)l 斷開晶閘管整流器交流側(cè)電源中性點(diǎn)進(jìn)展滅磁如斷開晶閘管整流器

15、交流側(cè)電源中性點(diǎn)進(jìn)展滅磁如GEGEl 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組回路設(shè)置滅磁開關(guān)線性電阻滅磁如日立發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組回路設(shè)置滅磁開關(guān)線性電阻滅磁如日立l 非線性滅磁電阻非線性滅磁電阻ABBABB， 瑞典瑞典ASEAASEA4 4 勵(lì)磁繞組對恒定電阻放電滅磁勵(lì)磁繞組對恒定電阻放電滅磁直直流流勵(lì)勵(lì)磁磁機(jī)機(jī)GGEWQFMKRGEWetiReemGEW在滅磁過程中，轉(zhuǎn)子繞組的端電壓可以被控制在滅磁過程中，轉(zhuǎn)子繞組的端電壓可以被控制 R越大，轉(zhuǎn)子繞組端電壓衰減越快，越大，轉(zhuǎn)子繞組端電壓衰減越快，滅磁過程也就快，但是，轉(zhuǎn)子繞組端滅磁過程也就快，但是，轉(zhuǎn)子繞組端電壓也就越大電壓也就越大 R越小，轉(zhuǎn)子繞組端電壓也就越小，越小

16、，轉(zhuǎn)子繞組端電壓也就越小，但是，轉(zhuǎn)子繞組端電壓衰減越慢，滅但是，轉(zhuǎn)子繞組端電壓衰減越慢，滅磁過程也就慢磁過程也就慢(4 5)GEWRR 端電壓端電壓45倍倍5 5 理想滅磁過程理想滅磁過程(4 5)GEWRRGEWet12 理想的滅磁過程就是整個(gè)滅磁過程中一直堅(jiān)持轉(zhuǎn)子繞組理想的滅磁過程就是整個(gè)滅磁過程中一直堅(jiān)持轉(zhuǎn)子繞組GEW的端電壓為最大允許值不變，直至勵(lì)磁回路斷開為止的端電壓為最大允許值不變，直至勵(lì)磁回路斷開為止 在滅磁過程中，轉(zhuǎn)子回路的在滅磁過程中，轉(zhuǎn)子回路的電流一直以等速減少，而不再電流一直以等速減少，而不再以指數(shù)曲線減少，直至為零。以指數(shù)曲線減少，直至為零。曲線曲線1滅磁，滅磁速度越來

17、越慢。滅磁，滅磁速度越來越慢。曲線曲線2滅磁，勵(lì)磁電流等速減少，滅磁，勵(lì)磁電流等速減少，在在t時(shí)辰降為零，過程中端電壓時(shí)辰降為零，過程中端電壓一直為額定值。一直為額定值。0GEWdieLRidt5 6GEWGEWtLRR 6 6 交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的逆變滅磁交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的逆變滅磁l 1、逆變過程中的逆變角取、逆變過程中的逆變角取40度，以保證逆變勝利度，以保證逆變勝利l 2、逆變過程中交流電源不能消逝，否那么就無法實(shí)、逆變過程中交流電源不能消逝，否那么就無法實(shí)現(xiàn)有源逆變滅磁。現(xiàn)有源逆變滅磁。l 3、兩個(gè)過程：、兩個(gè)過程：l 對于逆變滅磁，當(dāng)逆變進(jìn)展到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組中剩對于逆變滅磁，當(dāng)逆變進(jìn)展到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組中剩余磁場能量不能再維持逆變時(shí)，那么逆變終了，余磁場能量不能再維持逆變時(shí)，那么逆變終了，l 剩余能量向并聯(lián)電阻放電，直至轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流衰減剩