勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型第一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五本講內(nèi)容概述直流勵(lì)磁機(jī)的數(shù)學(xué)模型交流勵(lì)磁機(jī)的數(shù)學(xué)模型靜止勵(lì)磁電源的數(shù)學(xué)模型電壓測(cè)量與負(fù)載補(bǔ)償環(huán)節(jié)幅值限制環(huán)節(jié)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的數(shù)學(xué)模型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型典型勵(lì)磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型第二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述

勵(lì)磁系統(tǒng)的基本功能是向發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供直流電流（勵(lì)磁功率、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流），保持發(fā)電機(jī)端電壓或電網(wǎng)某點(diǎn)電壓恒定，控制并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)的無功功率合理分配。另外，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。

同步電機(jī)機(jī)電數(shù)學(xué)模型中含有Ef,它代表了勵(lì)磁繞組電壓uf,該電壓受發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制。第三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)通用功能框圖(虛線部分)第四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述勵(lì)磁系統(tǒng)的類型根據(jù)勵(lì)磁功率單元直流勵(lì)磁系統(tǒng)(直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng))交流勵(lì)磁系統(tǒng)(交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng))靜止勵(lì)磁系統(tǒng)第五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述勵(lì)磁系統(tǒng)分類及典型接線直流勵(lì)磁系統(tǒng)自勵(lì)式直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)它勵(lì)式直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)第六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述勵(lì)磁系統(tǒng)分類及典型接線交流勵(lì)磁系統(tǒng)交流勵(lì)磁機(jī)帶可控靜止整流器的勵(lì)磁系統(tǒng)交流勵(lì)磁機(jī)帶不可控靜止整流器的勵(lì)磁系統(tǒng)交流勵(lì)磁機(jī)帶不可控旋轉(zhuǎn)整流器的勵(lì)磁系統(tǒng)—無刷勵(lì)磁系統(tǒng)第七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述勵(lì)磁系統(tǒng)分類及典型接線靜止勵(lì)磁系統(tǒng)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁功率單元復(fù)合源靜止勵(lì)磁功率單元有在直流側(cè)并聯(lián)、直流側(cè)串聯(lián)、交流側(cè)并聯(lián)和交流側(cè)串聯(lián)等多種形式第八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述勵(lì)磁系統(tǒng)分類及典型接線靜止勵(lì)磁系統(tǒng)例：交流側(cè)串聯(lián)、電壓相加的復(fù)合源靜止勵(lì)磁功率單元第九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器變阻器型旋轉(zhuǎn)放大機(jī)型磁放大器型晶體管式集成電路式基于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式實(shí)現(xiàn)手段第十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器單一機(jī)端電壓控制多功能的勵(lì)磁控制控制功能第十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器比例控制PID控制線性勵(lì)磁調(diào)節(jié)自校正調(diào)節(jié)，自適應(yīng)控制,模糊控制,線性最優(yōu)控制,非線性最優(yōu)控制等.控制策略第十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器單一機(jī)端電壓偏差以電壓偏差為主，附加發(fā)電機(jī)電磁功率、電角速度、系統(tǒng)頻率、發(fā)電機(jī)定子電流、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓以及它們的組合。反饋信號(hào)第十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)置有：欠勵(lì)限制；過勵(lì)限制；過勵(lì)瞬時(shí)限制器定子電流限制器V/Hz限制器保護(hù)與限制第十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)作用：抑制低頻振蕩，提高系統(tǒng)阻尼作用。輸入：發(fā)電機(jī)有功功率、機(jī)端電壓的頻率、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速或它們的組合。輸出：勵(lì)磁調(diào)節(jié)輔助調(diào)節(jié)第十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五概述勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型參見：《同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)定義》GB/T7409.1-2008《同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)電力系統(tǒng)研究用模型》GB/T7409.2-2008《現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析》科學(xué)出版社，2003《動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)的理論和分析》清華大學(xué)出版社，2002第十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型直流勵(lì)磁機(jī)電路自勵(lì)、他勵(lì)繞組電阻勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻勵(lì)磁回路附加電阻他勵(lì)繞組匝數(shù)和電感自勵(lì)繞組匝數(shù)和電感他勵(lì)、自勵(lì)、復(fù)勵(lì)電流他勵(lì)繞組的外施電壓勵(lì)磁機(jī)輸出電壓假定:(1)他勵(lì)繞組和自勵(lì)繞組的匝數(shù)相同,或認(rèn)為他勵(lì)繞組匝數(shù)和參數(shù)已折算到自勵(lì)繞組側(cè)；(2)勵(lì)磁機(jī)無漏磁;(3)額定轉(zhuǎn)速,并用空載特性代替負(fù)載特性.建立:第十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型勵(lì)磁機(jī)基本方程不計(jì)磁路飽和下第十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型計(jì)及飽和作用與的關(guān)系氣隙線斜率與的關(guān)系氣隙線斜率勵(lì)磁機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速,存在如下關(guān)系第十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型計(jì)及飽和作用直流勵(lì)磁機(jī)的飽和系數(shù)定義直流勵(lì)磁機(jī)的飽和系數(shù)定義反映了直流勵(lì)磁機(jī)飽和程度大小。為uf的函數(shù).可由勵(lì)磁機(jī)飽和負(fù)載特性曲線作出，或擬合成近似函數(shù)：一般是非線性關(guān)系第二十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)有名制傳遞函數(shù)自勵(lì)繞組時(shí)間常數(shù)它勵(lì)繞組時(shí)間常數(shù)勵(lì)磁機(jī)時(shí)間常數(shù)第二十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)標(biāo)幺制傳遞函數(shù)基值選取的準(zhǔn)則

以發(fā)電機(jī)忽略飽和時(shí)空載額定電壓運(yùn)行所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁機(jī)氣隙線相應(yīng)的電量作為電量的標(biāo)幺制基值.便于和發(fā)電機(jī)、電壓調(diào)節(jié)器接口自勵(lì)繞組他勵(lì)繞組第二十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)標(biāo)幺制傳遞函數(shù)標(biāo)幺制形式式中第二十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型的框圖表示兩種特殊情況(1)無復(fù)勵(lì)電流時(shí)，令則(2)僅有他勵(lì)時(shí)，令式中,第二十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型和發(fā)電機(jī)、AVR的接口問題(1)和發(fā)電機(jī)接口可以證明:可以證明：勵(lì)磁系統(tǒng)輸出與發(fā)電機(jī)的模型直接接口，即可把勵(lì)磁機(jī)出口電壓標(biāo)幺值取為(2)和AVR的接口,且等于AVR輸出電壓標(biāo)幺值，則AVR輸出和勵(lì)磁機(jī)輸入可直接接口。第二十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型小結(jié)可直接與AVR輸出接口可直接與發(fā)電機(jī)輸入接口

由框圖或數(shù)學(xué)表達(dá)式可見，直流勵(lì)磁機(jī)可用一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)表示。第二十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型小結(jié)《同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)電力系統(tǒng)研究模型》GB/T7409.2--2008KE:描述有自勵(lì)分量勵(lì)磁機(jī)的特性。它勵(lì)時(shí)KE=1第二十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五交流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型

交流勵(lì)磁機(jī)為同步電機(jī)。勵(lì)磁機(jī)定子的交流輸出經(jīng)三相不控或可控橋式整流器整流后供給發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。

從理論上講，其數(shù)學(xué)模型可以采用同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型或?qū)嵱媚Ｐ蛠砻枋觯^于復(fù)雜。通常是把同步機(jī)的數(shù)學(xué)模型經(jīng)簡(jiǎn)化后用于描述交流勵(lì)磁機(jī)。第二十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五交流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型以不可控靜止整流器他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)為例簡(jiǎn)化：采用同步電機(jī)三階實(shí)用模型，并忽略暫態(tài)凸極效應(yīng)，電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。勵(lì)磁機(jī)的定子電流經(jīng)整流后才接入發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的。第二十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五交流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型以不可控靜止整流器他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)為例

勵(lì)磁機(jī)的定子電流經(jīng)整流后才接入發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的。與在一定運(yùn)行工況附近,可近似為正比關(guān)系：與關(guān)系第三十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五交流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型以不可控靜止整流器他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)為例與關(guān)系由到存在換相壓降整流器按照換相角小于、等于和大于60分為三種運(yùn)行模式。當(dāng)小于60時(shí)Xr---整流器的換相電抗換相壓降第三十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五交流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型以不可控靜止整流器他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)為例標(biāo)幺制：以發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電壓基值除兩邊若IN>1，則FEX=0第三十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五交流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型以不可控靜止整流器他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)為例與關(guān)系由到存在換相壓降第三十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五交流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型以不可控靜止整流器他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)為例第三十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五交流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型以不可控靜止整流器他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)為例簡(jiǎn)化傳遞函數(shù)框圖在大規(guī)模電力系統(tǒng)分析中應(yīng)用第三十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五交流勵(lì)磁機(jī)數(shù)學(xué)模型《同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)電力系統(tǒng)研究模型》GB/T7409.2--2008詳細(xì)模型簡(jiǎn)化模型第三十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五靜止勵(lì)磁功率單元數(shù)學(xué)模型《同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)電力系統(tǒng)研究模型》GB/T7409.2--2008電勢(shì)源型---模型1電勢(shì)源型---模型2第三十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五靜止勵(lì)磁功率單元數(shù)學(xué)模型《同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)電力系統(tǒng)研究模型》GB/T7409.2--2008交流側(cè)串聯(lián)，電壓相加的復(fù)合源靜止勵(lì)磁功率單元第三十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五典型勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以典型的可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的勵(lì)磁系統(tǒng)為例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五典型勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以典型的可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的勵(lì)磁系統(tǒng)為例傳遞函數(shù)框圖第四十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五典型勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以典型的可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的勵(lì)磁系統(tǒng)為例簡(jiǎn)化的傳遞函數(shù)框圖

忽略量測(cè)環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)，忽略電壓調(diào)節(jié)器的超前滯后環(huán)節(jié)。第四十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五典型勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以典型的可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的勵(lì)磁系統(tǒng)為例勵(lì)磁系統(tǒng)基本方程忽略限幅環(huán)節(jié)作