发电机励磁系统原理ppt课件.ppt

发电机励磁系机励磁系统原理原理三峡电厂陈小明Chen_xiaoming@cypc第三部分励磁系统的组成与分类励磁系统的组成与分类自自动电压调动电压调理器理器AVRAVR、、ECR/FCRECR/FCR〔励磁〔励磁调调理器〕理器〕励磁励磁电电源〔励磁机、励磁源〔励磁机、励磁变压变压器〕器〕整流器〔整流器〔AC/DCAC/DC变换变换，，SCRSCR、二极管〕、二极管〕灭灭磁与磁与转转子子过电压维护过电压维护按励磁按励磁电电源分源分类类：：直流励磁机励磁系直流励磁机励磁系统统交流励磁机励磁系交流励磁机励磁系统统自并励励磁系自并励励磁系统统按呼按呼应应速度分速度分类类：：慢速励磁系慢速励磁系统统快速励磁系快速励磁系统统高起始励磁系高起始励磁系统统 交流励磁机系统〔三机它励交流励磁机系统〔三机它励〕〕组组成：交流主励磁机〔成：交流主励磁机〔ACLACL〕和交流副励磁机〔〕和交流副励磁机〔ACFLACFL〕都与〕都与发电发电机同机同轴轴副励磁机是自励式的，其磁副励磁机是自励式的，其磁场绕场绕组组由副励磁机机端由副励磁机机端电压经电压经整流后供整流后供电电也有用永磁也有用永磁发发电电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统统。

优优点：它励，励磁点：它励，励磁电电源不受系源不受系统电统电源的影响源的影响缺陷：缺陷：调调理速度慢，理速度慢，轴轴系系长长度度长长，易引，易引发轴发轴系振系振荡荡同同轴交流励磁机系统〔二机它励〕交流励磁机系统〔二机它励〕组成：交流主励磁机经过可控硅整流安装向发电机转子回路提供励磁电流；AVR控制可控硅的触发角，调整其输出电流，亦称为两机它励励磁系统励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励磁调理器控制可控硅砖触发角，以调理交流励磁机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整流后接至发电机转子，亦称为两机一变励磁系统 优点：取消副励磁机，轴系长度缩短；缺陷：调理速度慢同同轴 自励系统〔并励、复励〕自励系统〔并励、复励〕自并励励磁系统组成：励磁变压器、大功率可控硅整流柜、灭磁及过电压维护、起励设备、自动电压调理器优点：构造简单、呼应速度快缺陷：强励时系统电压变化复杂交流侧串联自复鼓励磁系统励磁电压变压器ZB〔并联变〕的副方电压与励磁电流变压器 GLH〔串联变〕的副方电压相联〔相量相加〕，然后加在可控硅整流桥KZ上当发电机负载情况变化时，例如电流增大或功率数降低，那么加到可控硅整流桥上的阳极电压增大，故这种励磁方式具有相复励作用。

静止静止 无刷励磁系统无刷励磁系统 组成：主励磁机〔ACL〕电枢是旋转的，它发出的三相交流电经旋转的二极管整流桥整流后直接送发电机转子回路无刷励磁系统中的副励磁机〔PMG〕是一个永磁式中频发电机，它与发电机同轴旋转主励磁机的磁场绕组是静止的，即它是一个磁极静止、电枢旋转的交流发电机无刷励磁系统彻底革除了滑环、电刷等转动接触元件，提高了运转可靠性和减少了机组维护任务量但旋转半导体无刷励磁方式对硅元件的可靠性要求高，不能采用传统的灭磁安装进展灭磁，转子电流、电压及温度不便直接丈量等这些都是需求研讨处理的问题旋旋转 励磁调理器原理图励磁调理器原理图 移相触发器原理：Ut＋Uk＝触发脉冲 模拟式移相电路：余弦移相、锯齿波移相 AVR〔自动〕 恒电压闭环自动电压调理器 ECR〔手动〕 恒电流闭环励磁电流调理器 电压给定Ugref 电流给定Ifref PID调理计算 限制功能 控制电压Uk 恒无功恒无功闭环：：AVR的的辅助控制助控制 励磁调理器构成 移相原理移相原理模模拟电路移相原理路移相原理 数字移相原理之一数字移相原理之一1、首先、首先计算算α角；角；2、将、将α角角转换为计数器的数器的计数数时间T；；3、由同步点启、由同步点启动计数器，数器，计数数时间就是就是α角；角；4、、计数数时间到，触到，触发相相应的可控硅；的可控硅；5、每隔、每隔600再触再触发下一个可下一个可控硅，共控硅，共6个可控硅；个可控硅；6、每、每发一个脉冲，启一个脉冲，启动脉脉宽中断，控制脉冲中断，控制脉冲宽度。

度 励磁调理器输出脉冲励磁调理器输出脉冲脉冲变压器作用隔离功率匹配脉冲开展方式宽脉冲双脉冲宽高频脉冲双高频脉冲 励磁调理器功能简介励磁调理器功能简介ü无功补偿〔调差〕ü强励电流限制〔快速限制〕ü过励限制〔励磁电流慢速、反时限〕ü欠励限制〔P-Q〕ü定子电流限制〔过无功限制〕ü伏赫限制〔V/HZ、U/F〕〔过激磁〕ü软起励功能üPSS功能ü电制动功能üPT断线维护 励磁调差原理与运用励磁调差原理与运用全控桥强励与强减全控桥强励与强减按照按照按照按照Ud=1.35U2cosaUd=1.35U2cosaUd=1.35U2cosaUd=1.35U2cosa，普通，普通，普通，普通强强励励励励α=150 α=150 α=150 α=150 ；；；；强强减减减减α=1500 α=1500 α=1500 α=1500  强励限制与过励限制强励限制与过励限制1 1 1 1、、、、电压强电压强励才干取决于励磁励才干取决于励磁励才干取决于励磁励才干取决于励磁变变二次二次二次二次电压电压〔阳极〔阳极〔阳极〔阳极电压电压〕；〕；〕；〕；2 2 2 2、、、、电电流流流流强强励才干取决于可控硅励才干取决于可控硅励才干取决于可控硅励才干取决于可控硅电电流或者流或者流或者流或者说说是功率柜的数量；是功率柜的数量；是功率柜的数量；是功率柜的数量；3 3 3 3、、、、强强励限制是指励限制是指励限制是指励限制是指电电流限制倍数：流限制倍数：流限制倍数：流限制倍数：1.5-2.01.5-2.01.5-2.01.5-2.0倍；功率柜缺点取倍；功率柜缺点取倍；功率柜缺点取倍；功率柜缺点取1.11.11.11.1倍；倍；倍；倍；4 4 4 4、、、、过过励限制是励磁励限制是励磁励限制是励磁励限制是励磁电电流限制，大于流限制，大于流限制，大于流限制，大于1.11.11.11.1倍，反倍，反倍，反倍，反时时限，励磁限，励磁限，励磁限，励磁电电流流流流闭环闭环；；；； 欠励限制欠励限制欠励欠励欠励欠励动动作后按照作后按照作后按照作后按照Q Q Q Q闭环闭环运运运运转转，欠励，欠励，欠励，欠励设设定定定定值值与机端与机端与机端与机端电压值电压值相关的相关的相关的相关的设计设计 发电机进相不能太深，否那么定子绕组的端部、磁轭等部件能够过热，将严重影响发电机的运转平安，失磁维护将动作停机。

为了保证机组的稳定运转，低励限制器必需在机组超越限制区之前将定子电压升高，以使机组运转点回到允许的允许范围之内 定子电流限制〔过无功限制、过励限定子电流限制〔过无功限制、过励限制〕制〕定子电流限制还可以采用根据发电机输出的有功功率来确定发电机允许输出无功功率的方式来实现，即过无功限制当发电机电流超越了限制区，假设此时机组运转在进相形状，那么限制器动作，添加励磁电流；假设此时机组在迟相运转，那么限制动作，减少励磁电流总之，定子电流限制器的作用是调理发电机定子电流中的无功分量，使发电机电流回到限制区以内运转伏赫限制以及其他辅助功能伏赫限制以及其他辅助功能设计U/F限制器是为了维护机组及与机组相连的变压器过激磁当机组频率降低的时候，为了使机组的机端电压坚持恒定，励磁系统将会添加励磁电流，此时，假设机组在低频率的情况下使机端电压坚持在额定值，那么对机组及一切与机组相连的变压器而言，将有能够出现过磁通景象〔尤其是主变压器〕，从而对机组及变压器呵斥损坏 其他辅助控制功能1、 PT断线维护功能；2、软起励功能；3、主开关容错功能；4、同步电压断线维护励磁励磁产生生负阻尼的阻尼的缘由由 阻尼〔正、零、阻尼〔正、零、阻尼〔正、零、阻尼〔正、零、负负〕〕〕〕VSVSVSVS惯惯性性性性 动态稳动态稳定可以了解定可以了解定可以了解定可以了解为为机机机机电电振振振振荡荡的阻尼的阻尼的阻尼的阻尼问题问题。

AVRAVRAVRAVR呵斥阻尼呵斥阻尼呵斥阻尼呵斥阻尼变变弱、甚至弱、甚至弱、甚至弱、甚至变负变负〔〔〔〔K5K5K5K5变负变负) ) ) )在————定的运定的运定的运定的运转转方式及励磁系方式及励磁系方式及励磁系方式及励磁系统统参数下，参数下，参数下，参数下，AVRAVRAVRAVR在在在在维维持持持持UgUgUgUg恒定的同恒定的同恒定的同恒定的同时时，会，会，会，会产产生生生生负负的阻尼作用的阻尼作用的阻尼作用的阻尼作用 扰动扰动前后：前后：前后：前后：ΔP → Δδ1 → Δδ→ ΔP → Δδ1 → Δδ→ ΔP → Δδ1 → Δδ→ ΔP → Δδ1 → Δδ→ 摆动摆动 → → → → 阻尼阻尼阻尼阻尼 → Δδ2 → → Δδ2 → → Δδ2 → → Δδ2 →稳稳定定定定传统传统励磁：低增益慢速〔没有才干管励磁：低增益慢速〔没有才干管励磁：低增益慢速〔没有才干管励磁：低增益慢速〔没有才干管闲闲事〕事〕事〕事〕 Δδ→ ΔUg →AVRΔδ→ ΔUg →AVRΔδ→ ΔUg →AVRΔδ→ ΔUg →AVR作用小、反响慢作用小、反响慢作用小、反响慢作用小、反响慢 → ΔUf → ΔUf → ΔUf → ΔUf小小小小 → ΔIf → ΔIf → ΔIf → ΔIf小小小小 → → → → ΔΔΔΔ → ΔP → ΔP → ΔP → ΔP〔力矩象限不明〕〔力矩象限不明〕〔力矩象限不明〕〔力矩象限不明〕 → → → → 对对ΔδΔδΔδΔδ影响极小。

影响极小影响极小影响极小现现代励磁：高增益快速〔管代励磁：高增益快速〔管代励磁：高增益快速〔管代励磁：高增益快速〔管闲闲事帮倒忙〕事帮倒忙〕事帮倒忙〕事帮倒忙〕Δδ→ ΔUg →AVRΔδ→ ΔUg →AVRΔδ→ ΔUg →AVRΔδ→ ΔUg →AVR作用大、反响快作用大、反响快作用大、反响快作用大、反响快 → ΔUf → ΔUf → ΔUf → ΔUf大大大大 → ΔIf → ΔIf → ΔIf → ΔIf大大大大 → → → → ΔΔΔΔ → ΔP → ΔP → ΔP → ΔP〔力矩第二象限〕〔力矩第二象限〕〔力矩第二象限〕〔力矩第二象限〕 → → → → 产产生生生生负负阻尼使原来的阻尼阻尼使原来的阻尼阻尼使原来的阻尼阻尼使原来的阻尼变变小，小，小，小，对对ΔδΔδΔδΔδ负负面影响AVR+PSS:AVR+PSS:AVR+PSS:AVR+PSS:高增益快速高增益快速高增益快速高增益快速+ + + +附加控制系附加控制系附加控制系附加控制系统统〔管〔管〔管〔管闲闲事帮正忙〕事帮正忙〕事帮正忙〕事帮正忙〕Δδ→ ΔUg →AVRΔδ→ ΔUg →AVRΔδ→ ΔUg →AVRΔδ→ ΔUg →AVR作用大、反响快作用大、反响快作用大、反响快作用大、反响快 → ΔUf → ΔUf → ΔUf → ΔUf大大大大 → ΔIf → ΔIf → ΔIf → ΔIf大，大，大，大， ΔΔΔΔ → ΔP → ΔP → ΔP → ΔP〔力矩第一象限〕〔力矩第一象限〕〔力矩第一象限〕〔力矩第一象限〕 → → → →产产生正阻尼使原来的阻尼生正阻尼使原来的阻尼生正阻尼使原来的阻尼生正阻尼使原来的阻尼变变大大大大，，，，对对ΔδΔδΔδΔδ正面影响。

正面影响正面影响正面影响电力系力系统低低频振振荡v本机振荡方式v地域性振荡方式〔local model〕：频率普通在0.5～2.0Hz；v区域间振荡方式〔interarea model、tieline model〕：频率普通在0.1～0.5Hz〕v小系统： 0.5～2.5Hz；v大系统： 0.2～2.5Hz；v全国联网： 0.1～2.0Hz； 处理励磁产生负阻尼，呵斥系统产生低频振荡的方法是附加控制，即电力系统稳定器，线性最优励磁控制器，各种智能控制器根据F.D.迪米洛和C.康柯迪亚实际设计的电力系统稳定器(Power system stabilizer)，简称PSS，即为抑制系统低频振荡和提高电力系统动态稳定性而设置的电力系力系统稳定器原理定器原理 建立δ－ω平面坐标系T1：励磁产生的电磁力矩T2：PSS产生的电磁力矩ΔPSS:附加励磁控制信号AVR(PID)＋PSS产生的电磁力矩 PSS输入信号Δω、Δδ、Pe、ΔP、Δf丈量轴转速Δω，丈量和处置比较复杂, 轴系改动的处置更加困难，运用较少丈量过剩功率ΔP，丈量和处置更加复杂,输入信号多，运用也少丈量电功率Pe，在假定机械功率不变的情况下，可以得到过剩功率ΔP，运用广泛，效果不错。

但在原动机功率变化时会出现反调景象丈量机端电压频率△f，抑制了Δω丈量处置上的困难，但由于发电机电抗的影响，△f与频差Δω不完全一致，因此效果上稍差PSS模型简介输入量、优缺陷、反调加速电功率型PSSPSS1APSS2APSS2B投退投退PSS负载阶跃实验录波波时域分析待续。