發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理課程課件

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理第三部分勵(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(guò)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)

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。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(guò)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(méi)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)速度慢同軸自勵(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(guò)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(yáng)極電壓增大，故這種勵(lì)磁方式具有相復(fù)勵(lì)作用。靜止無(wú)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)的二極管整流橋整流后直接送發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路。無(wú)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(wú)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(wú)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(wèn)題旋轉(zhuǎn)

勵(lì)磁調(diào)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(dòng)）恒電壓閉環(huán)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器

ECR（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IfrefPID調(diào)節(jié)計(jì)算限制功能控制電壓Uk恒無(wú)功閉環(huán)：AVR的輔助控制

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器構(gòu)成

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α角；

2、將α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α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。

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高頻脈沖勵(lì)磁調(diào)節(jié)節(jié)器功能能簡(jiǎn)介無(wú)功補(bǔ)償償（調(diào)差差）強(qiáng)勵(lì)電流流限制（（快速限限制）過(guò)勵(lì)限制制（勵(lì)磁磁電流慢慢速、反反時(shí)限））欠勵(lì)限制制（P-Q）定子電流流限制（（過(guò)無(wú)功功限制））伏赫限制制（V/HZ、U/F）（過(guò)激磁））軟起勵(lì)功功能PSS功能電制動(dòng)功功能PT斷線保護(hù)護(hù)勵(lì)磁調(diào)差差原理與與應(yīng)用全控橋強(qiáng)強(qiáng)勵(lì)與強(qiáng)強(qiáng)減按照Ud=1.35U2cosa，一般強(qiáng)勵(lì)α=150；強(qiáng)減α=1500強(qiáng)勵(lì)限制制與過(guò)勵(lì)勵(lì)限制1、電壓強(qiáng)強(qiáng)勵(lì)能力力取決于于勵(lì)磁變變二次電電壓（陽(yáng)陽(yáng)極電壓壓）；2、電流強(qiáng)強(qiáng)勵(lì)能力力取決于于可控硅硅電流或或者說(shuō)是是功率柜柜的數(shù)量量；3、強(qiáng)勵(lì)限限制是指指電流限限制倍數(shù)數(shù)：1.5-2.0倍；功率率柜故障障取1.1倍；4、過(guò)勵(lì)限限制是勵(lì)勵(lì)磁電流流限制，，大于1.1倍，反時(shí)時(shí)限，勵(lì)磁電流流閉環(huán)；欠勵(lì)限制制欠勵(lì)動(dòng)作作后按照照Q閉環(huán)運(yùn)行行，欠勵(lì)設(shè)設(shè)定值與與機(jī)端電電壓值相相關(guān)的設(shè)設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)進(jìn)進(jìn)相不能能太深，，否則定定子繞組組的端部部、磁軛軛等部件件可能過(guò)過(guò)熱，將將嚴(yán)重影影響發(fā)電電機(jī)的運(yùn)運(yùn)行安全全，失磁磁保護(hù)將將動(dòng)作停停機(jī)。為為了保證證機(jī)組的的穩(wěn)定運(yùn)運(yùn)行，低低勵(lì)限制制器必須須在機(jī)組組超過(guò)限限制區(qū)之之前將定定子電壓壓升高，，以使機(jī)機(jī)組運(yùn)行行點(diǎn)回到到允許的的允許范范圍之內(nèi)內(nèi)。定子電流流限制（過(guò)無(wú)功限限制、過(guò)過(guò)勵(lì)限制制）定子電流流限制還還可以采采用根據(jù)據(jù)發(fā)電機(jī)機(jī)輸出的的有功功功率來(lái)確確定發(fā)電電機(jī)允許許輸出無(wú)無(wú)功功率率的方式式來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，即過(guò)過(guò)無(wú)功限限制當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)電流超超過(guò)了限限制區(qū)，，如果此此時(shí)機(jī)組組運(yùn)行在在進(jìn)相狀狀態(tài)，則則限制器器動(dòng)作，，增加勵(lì)勵(lì)磁電流流；如果果此時(shí)機(jī)機(jī)組在遲遲相運(yùn)行行，則限限制動(dòng)作作，減少少勵(lì)磁電電流。總總之，定定子電流流限制器器的作用用是調(diào)節(jié)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)定子電電流中的的無(wú)功分分量，使使發(fā)電機(jī)機(jī)電流回回到限制制區(qū)以內(nèi)內(nèi)運(yùn)行。。伏赫限制制以及其其他輔助助功能設(shè)計(jì)U/F限制器是是為了保保護(hù)機(jī)組組及與機(jī)機(jī)組相連連的變壓壓器過(guò)激激磁。當(dāng)當(dāng)機(jī)組頻頻率降低低的時(shí)候候，為了了使機(jī)組組的機(jī)端端電壓保保持恒定定，勵(lì)磁磁系統(tǒng)將將會(huì)增加加勵(lì)磁電電流，此此時(shí)，如如果機(jī)組組在低頻頻率的情情況下使使機(jī)端電電壓保持持在額定定值，那那么對(duì)機(jī)機(jī)組及所所有與機(jī)機(jī)組相連連的變壓壓器而言言，將有有可能出出現(xiàn)過(guò)磁磁通現(xiàn)象象（尤其其是主變變壓器）），從而而對(duì)機(jī)組組及變壓壓器造成成損壞。。其他輔助助控制功功能1、PT斷線保護(hù)護(hù)功能；；2、軟起勵(lì)勵(lì)功能；；3、主開關(guān)關(guān)容錯(cuò)功功能；4、同步電電壓斷線線保護(hù)勵(lì)磁產(chǎn)生生負(fù)阻尼尼的原因因阻尼（正正、零、、負(fù)）VS慣性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定定可以理解解為機(jī)電振蕩蕩的阻尼尼問(wèn)題。AVR造成阻尼尼變?nèi)酢⑸踔磷冐?fù)負(fù)（K5變負(fù))。在—定的運(yùn)行行方式及及勵(lì)磁系系統(tǒng)參數(shù)數(shù)下，AVR在維持Ug恒定的同同時(shí)，會(huì)會(huì)產(chǎn)生負(fù)負(fù)的阻尼尼作用。擾動(dòng)前后后：ΔP→→Δδδ1→→Δδδ→擺動(dòng)→阻尼→Δδ2→→穩(wěn)定傳統(tǒng)勵(lì)磁磁：低增增益慢速速（沒(méi)有有能力管管閑事））Δδ→ΔUg→AVR作用小、、反應(yīng)慢慢→ΔUf小→ΔIf小→Δ→ΔP（力矩象限限不明））→對(duì)Δδ影響極小小。現(xiàn)代勵(lì)磁磁：高增增益快速速（管閑閑事幫倒倒忙）Δδ→ΔUg→AVR作用大、、反應(yīng)快快→ΔUf大→ΔIf大→Δ→ΔP（力矩第二二象限））→產(chǎn)生負(fù)阻阻尼使原原來(lái)的阻阻尼變小小，對(duì)Δδ負(fù)面影響響。AVR+PSS:高增益快快速+附加控制制系統(tǒng)（（管閑事事幫正忙忙）Δδ→ΔUg→AVR作用大、、反應(yīng)快快→ΔUf大→ΔIf大，Δ→ΔP（力矩第一一象限））→產(chǎn)生正阻阻尼使原原來(lái)的阻阻尼變大大，對(duì)Δδ正面影響響。電力系統(tǒng)統(tǒng)低頻振振蕩本機(jī)振蕩蕩模式地區(qū)性振振蕩模式式（localmodel）：頻率一般般在0.5～2.0Hz；區(qū)域間振振蕩模式式（interareamodel、tielinemodel）：頻率一般般在0.1～0.5Hz）。小系統(tǒng)：0.5～2.5Hz；大系統(tǒng)：0.2～2.5Hz；全國(guó)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)：0.1～2.0Hz；解決勵(lì)磁磁產(chǎn)生負(fù)負(fù)阻尼，，造成系系統(tǒng)產(chǎn)生生低頻振振蕩的方方法是附附加控制制，即電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定器器，線性性最優(yōu)勵(lì)勵(lì)磁控制制器，各各種智能能控制器器。依據(jù)F.D.迪米洛和和C.康柯迪亞亞理論設(shè)設(shè)計(jì)的電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定器器(Powersystemstabilizer)，簡(jiǎn)稱PSS，即為抑制制系統(tǒng)低低頻振蕩蕩和提高高電力系系統(tǒng)動(dòng)態(tài)態(tài)穩(wěn)定性性而設(shè)置置的。電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定器器原理建立δ－ω平面坐標(biāo)標(biāo)系T1：勵(lì)磁產(chǎn)生生的電磁磁力矩T2：PSS產(chǎn)生的電電磁力矩矩ΔPSS:附加勵(lì)磁磁控制信信號(hào)AVR(PID)＋PSS產(chǎn)生的電電磁力矩矩PSS輸入信號(hào)號(hào)Δω、Δδ、Pe、ΔP、Δf測(cè)量軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Δω，測(cè)量和和處理比比較復(fù)雜雜,軸系扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的處理理更加困困難，使使用較少少測(cè)量過(guò)剩剩功率ΔP，測(cè)量和處處理更加加復(fù)雜,輸入信號(hào)號(hào)多，使使用也少少測(cè)量電功功率Pe，在假定機(jī)械械功率不不變的情情況下，