本文主要對可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)進行了實驗設(shè)計1.2勵磁控制系統(tǒng)的作用21.2.1維持發(fā)電機端電壓在給定水平21.2.2提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性21.2.3改善電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性31.2.4改善電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性41.2.5在并列運行的發(fā)電機間合理分配無功功率51.3自動勵磁調(diào)節(jié)器的組成及功能51.3.1基本工作電路51.4同步發(fā)電機勵磁控制方式研究現(xiàn)狀61.4.1基于單變量控制方式61.4.2基于現(xiàn)代控制理論的多變量控制方式61.4.3非線性多變量勵磁控制方式81.4.4智能控制方法91.5國外研究及發(fā)展狀況10第2章勵磁系統(tǒng)的過勵限制132.2限制過程132.3級差142.4以勵磁機磁場電流作為過勵限制控制量的過勵限制整定152.5無發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護的處理152.6過熱量的釋放和再次過勵的條件152.7過勵保護162.7.1頂值電流保護162.7.2過勵反時限保護16第3章可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置操作及維護173.1實驗裝置操作說明173.2實驗的基本要求183.3可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)操作運行及檢測維護193.3.1可控勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入運行的操作步驟193.3.2自動?手動控制切換操作要點203.3.3可控勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運行要點203.3.4勵磁調(diào)節(jié)裝置的退出及停機操作要點213.3.5可控勵磁自動調(diào)節(jié)裝置的檢查與維護223.4控勵磁發(fā)電系統(tǒng)常見故障及處理方法233.4.1滅磁開關(guān)QFG的常見故障及處理方法233.4.2調(diào)試中常見故障及處理方法233.4.3起勵中常見故障及處理243.4.4空載運行中的常見故障及處理方法263.4.5負載運行中的常見故障及處理方法26第4章過勵限制特性實驗304.1可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)過勵限制電路原理及其工作特性304.2實驗設(shè)備314.3實驗內(nèi)容與步驟32般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個部分組成。如圖1-1圖1-1同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖這類勵磁系統(tǒng)采用與主發(fā)電機同軸的交流發(fā)電這類勵磁系統(tǒng)通常采用變壓器提供交流勵磁電1.2.1維持發(fā)電機端電壓在給定水平在發(fā)電機正常運行條件下，勵磁系統(tǒng)應(yīng)維持發(fā)電機機端(或指定控制點)1.2.2提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是增大輸送距離和提高輸送功功功率P可用以下兩式表示(1-5)由于同步發(fā)電機內(nèi)電抗較大，通常PmUt要大于1.2.3改善電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是增大輸送距離和提高輸送功提高暫穩(wěn)極限的幅度不可能像提高靜穩(wěn)極限那么顯著,動態(tài)穩(wěn)定是研究電力系統(tǒng)受到擾動后，恢復(fù)原始1.2.5在并列運行的發(fā)電機間合理分配無功功率1.3.1基本工作電路基本工作電路是可控勵磁裝置向發(fā)電機提供勵磁移相觸發(fā)脈沖的相位即可改變功率輸出單元的輸出電壓，以實現(xiàn)調(diào)節(jié)勵磁的目1.3.2輔助工作電路輔助工作電路是為了使發(fā)電機安全運行而設(shè)1.4同步發(fā)電機勵磁控制方式研究現(xiàn)狀工作者對發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)進行了長期而廣泛的研究，取得了許多顯著的成1.4.1基于單變量控制方式或Vt的比例一積分一微分進行調(diào)節(jié)PID調(diào)節(jié)方式。運用古典控制理論建立按Vt的比例進行的勵磁調(diào)節(jié)是由于無法對控制對象進行精確的數(shù)學(xué)模型描述而采取1.4.2基于現(xiàn)代控制理論的多變量控制方式的最優(yōu)運行狀態(tài)下的動態(tài)響應(yīng)與設(shè)計的最優(yōu)運行狀態(tài)下的動態(tài)響應(yīng)之間相差甚其次所設(shè)計的控制器和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)，對系統(tǒng)1.4.3非線性多變量勵磁控制方式由于電力系統(tǒng)是一個強非線性和結(jié)構(gòu)多變的基于微分幾何方法屬于反饋線性化方法的一種，近年來，許多學(xué)者將微分幾何方法引入到發(fā)電機非直接反饋線性化方法是另一種使非線性系統(tǒng)方法證明直接反饋線性化方法和微分幾何法可以得到完全相同的非線性勵磁控魯棒勵磁控制的主要目的是通過一種設(shè)計方法1.4.4智能控制方法1.5國外研究及發(fā)展狀況勵磁控制器是同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的重要部件。20的發(fā)展，電力系統(tǒng)開始采用由半導(dǎo)體元件組成的半導(dǎo)體勵勵磁控制理論的發(fā)展與自動控制理論本身的發(fā)展方面要求，于是便發(fā)展到按發(fā)電機端電壓偏差的比例?積分?微分?調(diào)節(jié)的于1969年提出了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的輔助勵磁控制策略，從而形成了“AVR+PSS”加拿大學(xué)者余耀南先生在20世紀70年代首先提出將最優(yōu)控制理論應(yīng)用我國微機勵磁控制器的研制和開發(fā)工作開展華大學(xué)分別與哈爾濱電機廠和北京重型電機廠合作，研制了全數(shù)字式勵磁控制華中科技大學(xué)先后與東方電機股份有限公司和葛洲壩電廠能達通用電氣有限公國外微機勵磁控制器進入實用也是在20世紀80年代，1989年7月日本東芝公司在日本投入了雙微機系統(tǒng)的數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器；加拿大通用電氣公司(CGE)于1990年也開發(fā)出微機勵磁調(diào)節(jié)器；瑞士ABB公司開發(fā)了UNITROL-D型微勵磁系統(tǒng)和有刷交流勵磁機勵磁系統(tǒng)采用發(fā)電機磁過勵反時限特性函數(shù)類型與發(fā)電機磁場過電流磁機飽和難以與發(fā)電機磁場過電流特性匹配時宜采用非函數(shù)形式的多點表述反勵磁系統(tǒng)功率單元勵磁變壓器、整流橋、勵磁機按照繼電保護規(guī)定，轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護特過勵反時限限制值一般比啟動值減少5%~10%Ifn,以過勵限制信號測量誤差小于0.5%,時間誤差小于0.05%,有良好的調(diào)節(jié)參2.2限制過程過勵反時限限制動作轉(zhuǎn)為定磁場電流控制，磁表1.回到110%的時間Is下降過程增加的熱量I%回到110%Itm的時間Is下2.3級差2.過勵反時限限制動作、電流回到長期值以下的過程中過熱的積累不導(dǎo)3.較小的級差，即過勵反時限限制設(shè)置較大的過熱量有利于電力系統(tǒng)穩(wěn)2.不良的限制失敗的判斷和通道切換在頂值電流下需要超過1s完成。考慮測量偏差和限制過程熱量。如If2,保護和過勵限制電流測量各有的過熱量約4.77%。設(shè)定級差為2s。限制成功時刻離保護動作還有0.79S。上述條件下可以選擇頂值電流下過勵限制比保護提前2s動作。2.4以勵磁機磁場電流作為過勵限制控制量的過勵限制整定確定頂值電流瞬時限制值時需要考慮勵磁機的飽確定過勵反時限限制的最大過熱量時，可以不計1由勵磁機負載特性得到發(fā)電機磁場電壓倍數(shù)與勵磁機磁場電流2按照勵磁機的最大磁場電流、勵磁機連續(xù)頂值電流持續(xù)時間計算勵磁機磁場繞組過電流引起的最大過熱量Ce:3檢查勵磁機磁場過電流持續(xù)時間與發(fā)電機磁場過電流持續(xù)時間的配合4按照Ce整定發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護。5按照級差2s選取過勵限制最大過熱量。2.5無發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護的處理2.6過熱量的釋放和再次過勵的條件小等于0。再次過熱的能力等于設(shè)定的最大過熱量C減去剩余的過熱量。因此，2.7過勵保護保護動作的誤強勵時間是0.54s。在此期間有可能完成電壓互感器斷線、調(diào)節(jié)2.7.1頂值電流保護延時來判斷限制是否失效，至切換的發(fā)電機磁場電流應(yīng)遠小于300%Ifn,附加發(fā)2.7.2過勵反時限保護過熱量累計超過設(shè)定值某個百分數(shù)如10%時判斷過勵反時限限制失敗，進行通道切換。現(xiàn)在有的調(diào)節(jié)器采用延時2s觀察電流是否回到110%額定值以2.7.3過勵報警信號1開啟電源前，要檢查控制屏下方“直流操作電源”的“可調(diào)電