自動(dòng)裝置論文

1、電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置課程報(bào)告報(bào)告題目：同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院年 級(jí)：2013專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化姓 名：郭佳偉學(xué) 號(hào)：201337142016年04月 一.概述 同步發(fā)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，然而，對(duì)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁進(jìn)行控制卻是對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行實(shí)行控制的重要內(nèi)容之一。根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性與其空載電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系、空載電動(dòng)勢(shì)與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的關(guān)系我們可以知道：改變勵(lì)磁電流就可以影響同步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)特性。 同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)一般由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)部分組成。勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流，即勵(lì)磁電流；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器跟率輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控

2、制勵(lì)磁功率單元的輸出。整個(gè)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)是由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元、和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的一個(gè)反饋控制系統(tǒng)。 下面將會(huì)對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的幾個(gè)方面進(jìn)行介紹。二.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù) 在電力系統(tǒng)的各個(gè)狀態(tài)運(yùn)行當(dāng)中，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)都起著重要的作用。優(yōu)良的勵(lì)磁控制系統(tǒng)不僅可以保證發(fā)電機(jī)的可靠運(yùn)行，提供合格的電能，而且還可以有效的提高系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)運(yùn)行方面的要求，勵(lì)磁控制系統(tǒng)應(yīng)該要完成如下任務(wù)：（一） 電壓控制：在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，負(fù)荷總是經(jīng)常波動(dòng)的，同步發(fā)電機(jī)的功率也就發(fā)生相應(yīng)的變化，所以要對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)以維持機(jī)端或系統(tǒng)中某一點(diǎn)的電壓在給定的水平。而同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)

3、控制系統(tǒng)就是通過(guò)不斷地調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)維持機(jī)端電壓為給定水平。（二） 控制無(wú)功功率的分配：由于發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制，與勵(lì)磁電流的大小無(wú)關(guān)。故無(wú)論勵(lì)磁電流如何的變化，發(fā)電機(jī)的有功功率為常數(shù)。而在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，電廠輸出無(wú)功電流與他的母線電壓水平有關(guān)，若是改變其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，不但影響發(fā)電機(jī)電壓和無(wú)功功率，還會(huì)影響與之并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的無(wú)功功率，其影響程度與系統(tǒng)情況有關(guān)。所以發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)還擔(dān)負(fù)著并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率合理分配的任務(wù)。（三） 提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性：保持穩(wěn)定性是一個(gè)電力系統(tǒng)最為基本的特性。能夠穩(wěn)定輸出、可靠供電也是衡量一個(gè)電力系統(tǒng)最為基本的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。在

4、受到各種擾動(dòng)后，發(fā)電機(jī)組能夠恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或者過(guò)渡到另一個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)，則稱(chēng)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。而勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)是通過(guò)改變勵(lì)磁電流從而改變電壓，最終來(lái)確保系統(tǒng)的穩(wěn)定。（四） 強(qiáng)行勵(lì)磁以改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)；為異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行創(chuàng)造條件；提高繼電保護(hù)工作的準(zhǔn)確性。（五） 水輪發(fā)電機(jī)的強(qiáng)行減磁：當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障突然跳閘時(shí)，其調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性，不能迅速的關(guān)閉水葉，因此會(huì)使轉(zhuǎn)速急劇上升，發(fā)電機(jī)電壓會(huì)升高到危及到定子絕緣的程度，所以要求勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行減磁。三.對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的要求（一）維持電壓水平和無(wú)功的合理分配（二）控制能力和調(diào)節(jié)范

5、圍（三）快速的反應(yīng)能力（四）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)（五）足夠的阻尼能力 滿足這五項(xiàng)，才能夠保證整個(gè)電力系統(tǒng)高度的可靠性以及快速性。四.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)類(lèi)型 勵(lì)磁系統(tǒng)有三種勵(lì)磁方式，分別為直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁和靜止勵(lì)磁。下面進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。（一）直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)：直流系統(tǒng)分為自勵(lì)式和他勵(lì)式兩種。故而勵(lì)磁機(jī)也分為兩種。在直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中以往采用電磁型調(diào)節(jié)器，反應(yīng)速度較慢，但工作較為可靠。（二）交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)： 交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)分為很多種，而目前，容量在100MW以上的同步發(fā)電機(jī)組都采用此種方式。核心為勵(lì)磁機(jī)，其頻率一般都為100Hz或者更高。（三） 靜止勵(lì)磁系統(tǒng)： 靜止勵(lì)磁系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源不用勵(lì)

6、磁機(jī)，而是由機(jī)端勵(lì)磁變壓器供給蒸餾裝置。這類(lèi)勵(lì)磁裝置采用大功率晶閘管元件，沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部分，故而稱(chēng)為靜止勵(lì)磁系統(tǒng)。五.勵(lì)磁系統(tǒng)的整流電路 勵(lì)磁系統(tǒng)的整流電路分為三相橋式不可控整流電路、三相橋式半控整流電路和三相橋式全控整流電路。（一） 三相橋式不可控整流電路 對(duì)于三相橋式不可控整流電路來(lái)說(shuō)，輸出電壓平均值Uav=1.35Up-p=2.34Up。（二） 三相橋式全控整流電路 對(duì)于該整流電路來(lái)說(shuō)，Uav=1.35Up-p*cos=2.34Up*cos。三相全控橋式整流電路在0°90°時(shí)，處于整流工作狀態(tài)，改變角，可以調(diào)節(jié)發(fā)電即勵(lì)磁電流；在90°180°時(shí)，電路處

7、于逆變工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的自動(dòng)滅磁。（三） 三相橋式半控整流電路：在全控式的基礎(chǔ)上，在電路中僅在橋的一側(cè)用可控的晶閘管，故稱(chēng)為半控整流橋。其中Uav=2.34Up(1+cos)/2。六.勵(lì)磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機(jī)組間無(wú)功分配（一） 勵(lì)磁控制系統(tǒng)框圖： 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器檢測(cè)發(fā)電機(jī)的電壓、電流或者其他狀態(tài)量，然后按指定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則 對(duì)勵(lì)磁功率單元發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制功能。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器最基本的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓。常用的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器，他的主要輸入量是發(fā)電機(jī)端電壓，其輸出用來(lái)控制勵(lì)磁功率單元。電壓升高時(shí)輸出減小，電壓下降時(shí)輸出增大。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)內(nèi)的陡度，是調(diào)節(jié)器性

8、能的主要指標(biāo)之一，即：其中K是調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。（二） 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性： 在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率的分配主要取決于各臺(tái)發(fā)電機(jī)的無(wú)功調(diào)節(jié)特性。而無(wú)功調(diào)節(jié)特性是用調(diào)差系數(shù)來(lái)表征的。%=（Ug1-Ug2）/Ugn*100%。調(diào)差系數(shù)越小，說(shuō)明Iq對(duì)Ug的影響越小。 （三） 并聯(lián)機(jī)組間的無(wú)功功率分配：無(wú)差調(diào)節(jié)特性：1.一臺(tái)無(wú)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 其中第一臺(tái)發(fā)電機(jī)為無(wú)差調(diào)節(jié)特性，其特性為I第二臺(tái)發(fā)電機(jī)為有差調(diào)節(jié)特性，其特性為II。其實(shí)由于具有無(wú)差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)將承擔(dān)無(wú)功功率的全部增量，一方面一臺(tái)機(jī)組的容量有限，另一方面，及組件無(wú)功功率的分配也十分不合理，所以這種運(yùn)行方式實(shí)際上很難采用。 而兩臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組不能并聯(lián)運(yùn)行。 有差調(diào)節(jié)特性： 圖為兩臺(tái)正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行，由于兩臺(tái)發(fā)電機(jī)端電壓是相同的，每臺(tái)發(fā)電機(jī)所負(fù)擔(dān)的無(wú)功電流是確定的。當(dāng)母線電壓降低時(shí)，發(fā)電機(jī)無(wú)功電流將增加。七.報(bào)告總結(jié) 由上面可知，同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的作用在整個(gè)電力系統(tǒng)是十分重要的，并且隨著時(shí)代的發(fā)展，各種自動(dòng)控制系統(tǒng)也相應(yīng)的出現(xiàn)。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，更新?lián)Q代，并不是這幾頁(yè)紙能夠概括的，是由無(wú)數(shù)的第一線學(xué)者進(jìn)行