發(fā)電機勵磁系統原理

關于發(fā)電機勵磁系統原理現代勵磁基礎同軸直流發(fā)電機（體積大、效率低、容量小）電力電子器件：二極管、晶閘管（可控硅）、IGBT等PN結、單相導通特性、可控硅伏安特性可控硅導通條件：正向電壓、正向脈沖可控硅關斷條件：反向電壓同步電壓、觸發(fā)脈沖、脈寬調制開關勵磁第2頁,共15頁，2024年2月25日，星期天開關勵磁原理AC變DCDC變AC非相控電路

不需要同步

小功率

小勵磁第3頁,共15頁，2024年2月25日，星期天開關勵磁原理示意第4頁,共15頁，2024年2月25日，星期天可控硅勵磁原理三相全控橋電路

α=00:強勵狀態(tài)，AC變DC

α=α0:整流狀態(tài)，AC變DC

α=1500:逆變狀態(tài)，DC變AC第5頁,共15頁，2024年2月25日，星期天全控橋與半控橋全控橋：

整流與逆變

整流特征相同

能夠逆變也能續(xù)流

Uf反相恒定

If線性衰減

滅磁快

半控橋：

整流與續(xù)流

整流特征相同

不能逆變只能續(xù)流

Uf＝0

If非線性衰減

滅磁慢

續(xù)流二極管第6頁,共15頁，2024年2月25日，星期天可控硅組件與整流柜第7頁,共15頁，2024年2月25日，星期天三相全控橋電路要點SCR導通順序：1234561234561234……整流狀態(tài)交流變直流，能量供給00<a<900Ud>0逆變狀態(tài)直流變交流，能量反送900<a<1500(1800-

0)Ud<0Ud=1.35U2cosaI2＝0.816Id第8頁,共15頁，2024年2月25日，星期天三相全控橋實際電路波形因電感引起換弧角帶來的過電壓尖峰，逆變顛覆實際電路器件介紹：快熔、阻容、分流器、表記、均流、開關、脈沖變等第9頁,共15頁，2024年2月25日，星期天同步發(fā)電機勵磁的作用從發(fā)電廠角度研究勵磁調節(jié)發(fā)電機電壓（空載）調節(jié)發(fā)電機無功功率（負載）多臺發(fā)電機無功功率分配（調差）安全可靠運行從電力系統角度研究勵磁提高系統的靜態(tài)穩(wěn)定性（小擾動穩(wěn)定）提高系統的動態(tài)穩(wěn)定性（小擾動失穩(wěn)）提高系統的暫態(tài)穩(wěn)定性（大擾動穩(wěn)定）改善系統的電壓穩(wěn)定性二次電壓控制安全可靠運行。第10頁,共15頁，2024年2月25日，星期天勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定的影響

(a)Eq恒定(勵磁電流恒定)，內功率特性曲線(Eq=常數)（ECR）(b)當Eq恒定,Eq’及U的變化(c)

Eq’恒定(發(fā)電機暫態(tài)電勢恒定)(d)當Eq’恒定，Eq及U的變化(e)U恒定(發(fā)電機機端電壓恒定)(f)當U恒定，Eq及Eq’的變化(c)和(e)分別維持Eq’和U為恒定時，發(fā)電機的功角特性曲線（AVR）維持Eq‘近似不變的外功率特性曲線靜態(tài)穩(wěn)定功率達到極限，功角大于900

第11頁,共15頁，2024年2月25日，星期天勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響

(a)單機無限大母線系統(b)短路故障下，功率特性曲線的變化：初始工作曲線1；短路后3；故障切除2

暫態(tài)穩(wěn)定性決定于加速面積abedabcd是否小于或等于減速面積dfed。提高暫態(tài)穩(wěn)定性有兩種方法1、減小加速面積：加快故障切除時間2、增大減速面積：提高勵磁電壓響應比；提高強勵電壓倍數，使故障切除后的發(fā)電機內電勢Eq迅速上升，增加功率輸出，以達到增加減速面積的目的。正常工作曲線1；短路曲線3；強勵使功率特性曲線增加到bc‘段（減少了加速面積）；δ2時故障切除；強勵使曲線2的dehg增加到de’h’g

（增大減速面積）；轉子功角最大值由δm’降到δm。勵磁頂值電壓越高，電壓響應比越快，勵磁調節(jié)對改善暫態(tài)穩(wěn)定的效果越明顯。第12頁,共15頁，2024年2月25日，星期天勵磁對動態(tài)穩(wěn)定的影響

單機無窮大系統線性化小偏差理論數學模型

當發(fā)電機與系統的外接電抗較小，并且發(fā)電機的輸出功率較低時，系數K5為正，這時AVR的作用是引入了一個負的同步轉矩和一個正的阻尼轉矩，有利于動態(tài)穩(wěn)定；當發(fā)電機與系統的外接電抗較大，并且發(fā)電機的輸出功率較高時，系數K5為負，這時AVR的作用是引入了一個正的同步轉矩和一個負的阻尼轉矩不利于動態(tài)穩(wěn)定；快速勵磁系統以及特定參數條件下造成動態(tài)穩(wěn)定性惡化的原因是由于勵磁系統和發(fā)電機勵磁繞組的滯后特性所致。第13頁,共15頁，2024年2月25日，星期天電力系統穩(wěn)定簡介電力系統穩(wěn)定分為三個電量的穩(wěn)定：電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定、功角穩(wěn)定。勵磁系統提高電力系統的穩(wěn)定主要是提高電壓的穩(wěn)定，其次是提高功角穩(wěn)定。頻率穩(wěn)定由調速器負責。功角穩(wěn)定又分為三種：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是系統受到小擾動后系統的穩(wěn)定性；暫態(tài)穩(wěn)定是大擾動后系統在隨后的1－2個周波的穩(wěn)定性；動態(tài)穩(wěn)定是小擾動后或者是大擾動