自动励磁控制系统

自动控制系统 1 自动励磁控制系统自动励磁控制系统 摘要 摘要 同步发电机的励磁控制系统对发电机的输出特性具有重 自动控制系统 2 要的影响 发电机的励磁系统通过闭环回路的反馈调节控制励磁电流及电压 达到发电机对外做功的要求 同时控制系统的参数设置应该在允许的范围内 其中 励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当 大的作用 尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势 也促使 励磁技术不断发展 关键词 关键词 自动励磁控制系统 自动励磁调节器 励磁功率单元 励磁电流 励磁控制系统原理及其作用 励磁控制系统原理及其作用 供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统 它一般由 励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成 励磁功率单元向同步发电机转 子提供励磁电流 而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功 率单元的输出 励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性 具有相当大的作用 尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势 也促使励磁技术不断发展 发电机的励磁系统的控制主要有单励 相励和复励 通过闭环回路的反馈 调节控制励磁电流及电压 达到发电机对外做功的要求 同时控制系统的参数 设置应该在允许的范围内 当发电机并网运行时 发电机的励磁系统决定无功 功率的分配 发动机的输出决定发电机的有功功率的分配 对于小电网独立运 行的发电机而言 励磁系统直接关系到发电机的输出特性 当启动大负荷的设 备时 发电机的励磁调节十分重要的 发电机的励磁电流是由发电机的输出取得 励磁电流的大小是由 AVR 根据 发电机的输出给定值和输出端电压 电流的反馈量自动调节 励磁系统设有强 迫励磁调节单元 励磁系统的基本功能是给同步发电机磁场绕组提供直流电流 此外励磁系 统通过调节发电机励磁绕组的直流电流 控制发电机机端电压恒定 满足发电 机正常发电的需要 同时寸抓 制发电机组间无功功率的合理分配 因此同步 发电机励磁控制系统直接影响发电机的运行特性 在电力系统正常运行或事故 运行中 同步发电机的励磁控制系统对保证发电机可靠运行 有效地提高发电 机及电力系统的技术经济指标 使电力系统有令人满意的性能是至关重要的 自动控制系统 3 具体励磁系统的主要作用包括以下几个方面 1 根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流 以维持机端电压为给 定值 2 控制并列运行各发电机间无功功率分配 3 提高发电机并列运行 的静态稳定性 4 提高发电机并列运行的暂态稳定性 5 在发电机内部出现故障时 进行灭磁 以减小故障损失程度 6 根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制 下图是励磁系统电流电路原理图 自动励磁控制系统电流的大小正常运行 前由接触器 K2 控制 电压达到正常的 80 后有 AVR 自动调节输出电压以满足 设备的运行电流互感器 T3 是短路励磁电流 即发电机输出瞬间短路时 系统电 压为零 即 T1 二次侧的电压为零 K2 接触器处于为接通的状态 K2 接触器辅 助触点动作 此时励磁电流就由 T3 电流互感器的二次电流提供 但短路电流非 常大 足够提供发电机的励磁电流 瞬间可以满足发电机的运行 但时间不能 太长 否则引起更大的故障 同时直流接触器 K1 K3 由 24V 电源控制 一旦 24V 电源失电 K1 接触器的辅助触点短路励磁电流线圈 因而发电机也不能正 常工作 励磁控制系统电路如图 2 所示 自动励磁控制系统电气接线图 自动励磁控制系统电气接线图 自动控制系统 4 自动励磁控制系统的职能方框图 自动励磁控制系统的职能方框图 个环节的数学模型 个环节的数学模型 1 此过程为环节 传递微分环节函数为 2 2 1 1 c b sT G s sT fe UsG sU s 自动控制系统 5 2 此过程为微分环节环节 传递函数为 1 1 1 1 c b sT G s sT gf UsG s Us 3 此过程为惯性环节环节 其传递函数为 1 1 b G s sT bg U sG s U s 励磁系统控制过程的电压变化 设发电机外接负载电流产生变化 比如 Ig 则 Ug 即 Ug Ub Ue Ur Ub Uf Ug 调节的结果是使误差 Ug 不断减少 控制过程各参量的关系 控制过程各参量的关系 设控制器为比例型的 即 Uf kUe 而 Ub 与 Ug 成比例 即 自动控制系统 6 Ub cUg 又设参考输入信号 Ur 与期望值 gU 具有与式 Ub cUg 相同比例 Ur c gU 在以上各式中 k 和 c 为比例系数 再发电机正常运行时 发电机端电压 输出电压 Ug 应等 于或接近期望值 gU 其偏差为 Ug gU Ug 根据式 Ub cUg 和式 Ur c gU 的关系有 Ue Ur Ub c gU cUg c Ug 故可借助于控制器的输入偏差电压 Ue 来评价发电机实际输 出电压偏差 Ug 大小 结论 结论 发电机的自动励磁控制系统通过对发电机输出电压波动后产 生的偏差实现对发电机输出电压的控制 从而使发电机的输出电压 不变或者维持在可许的波动范围内 从而提高发电机的输