同步发电机励磁教材

1、 任务一 认知同步发电机励磁系统 任务一任务一 认知同步发电机励磁系统认知同步发电机励磁系统1）能画出一般励磁系统的系统结构图，表述各部分的作）能画出一般励磁系统的系统结构图，表述各部分的作用。用。能力目标能力目标1）掌握励磁系统的结构及各部分的作用；）掌握励磁系统的结构及各部分的作用；2）了解励磁系统的功能、作用。）了解励磁系统的功能、作用。知识目标知识目标一一 励磁的基本概念励磁的基本概念w什么是励磁？什么是励磁？n导体切割磁力线感生电动势导体切割磁力线感生电动势e en励磁就是提供一个磁场励磁就是提供一个磁场B BE=4.44fNGActive Power（P）Frequency（f）R

2、eactive Power（Q）Terminal Voltage（Ug）GovernorStatic or BrushlessExcitation1 1 励磁的基本任务励磁的基本任务2 同步发电机励磁的作用同步发电机励磁的作用n从发电厂角度研究励磁从发电厂角度研究励磁n调节发电机电压（空载）调节发电机电压（空载）n调节发电机无功功率（负载）调节发电机无功功率（负载）n多台发电机无功功率分配（调差）多台发电机无功功率分配（调差）n安全可靠运行安全可靠运行n从电力系统角度研究励磁从电力系统角度研究励磁n提高系统的静态稳定性（小扰动稳定）提高系统的静态稳定性（小扰动稳定）n提高系统的动态稳定性（小扰

3、动失稳）提高系统的动态稳定性（小扰动失稳）n提高系统的暂态稳定性（大扰动稳定）提高系统的暂态稳定性（大扰动稳定）n改善系统的电压稳定性改善系统的电压稳定性(AVC)n二次电压控制、安全可靠运行二次电压控制、安全可靠运行。 什么是电力系统稳定？什么是电力系统稳定？ 电力系统稳定分为三个电量的稳定：电力系统稳定分为三个电量的稳定：电压稳定、频率稳定、电压稳定、频率稳定、功角稳定。功角稳定。 励磁系统提高电力系统的稳定主要是提高电压的稳定，其次励磁系统提高电力系统的稳定主要是提高电压的稳定，其次是提高功角稳定。频率稳定由调速器负责。是提高功角稳定。频率稳定由调速器负责。 功角稳定功角稳定又分为三种：

4、静态稳定、暂态稳定和动态稳定又分为三种：静态稳定、暂态稳定和动态稳定。 静态稳定静态稳定是系统受到小扰动后系统的稳定性；是系统受到小扰动后系统的稳定性； 暂态稳定暂态稳定是大扰动后系统在随后的是大扰动后系统在随后的12个周波的稳定性；个周波的稳定性； 动态稳定动态稳定是小扰动后或者是大扰动是小扰动后或者是大扰动12周波后的，并且采取周波后的，并且采取技术措施后的稳定性，也就是技术措施后的稳定性，也就是PSS研究的稳定性。研究的稳定性。3 同步发电机励磁控制方法的发展与现状同步发电机励磁控制方法的发展与现状软件上：经典控制理论：PID+PSS线性最优励磁控制方式非线性最优励磁控制方式自适应模糊控

5、制硬件上：单片机PLC工控机DSP+ARMPCC4 励磁系统的组成与分类励磁系统的组成与分类w自动电压调节器自动电压调节器AVRAVR、FCRFCR（励磁调节器）（励磁调节器）w励磁电源（励磁机、励磁变压器）励磁电源（励磁机、励磁变压器）w整流器（整流器（AC/DCAC/DC变换，变换，SCRSCR、二极管）、二极管）w灭磁与转子过电压保护灭磁与转子过电压保护5 励磁系统的组成与分类励磁系统的组成与分类w按励磁电源分类：按励磁电源分类：w直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统w交流励磁机励磁系统交流励磁机励磁系统w自并励励磁系统自并励励磁系统w按响应速度分类：按响应速度分类：w慢速励磁系统慢速励

6、磁系统w快速励磁系统快速励磁系统w高起始励磁系统高起始励磁系统 5-1 5-1 交流励磁机系统（三机它励）交流励磁机系统（三机它励）组成：组成：交流主励磁机（交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（）和交流副励磁机（ACFL）都与发电机同）都与发电机同轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电。轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电。也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。 优点：优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响它励，励磁电源不受系统电源的影响缺点：缺点：调节速度慢，轴系长度长，

7、易引发轴系振荡调节速度慢，轴系长度长，易引发轴系振荡同轴同轴5-2 交流励磁机系统（二机它励）交流励磁机系统（二机它励）组成组成：交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电流；流；AVRAVR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，自动励磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励励磁变压器后获得，自动励磁调节器控

8、制可控硅砖触发角，以调节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，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。亦称为两机一变励磁系统。 优点优点：取消副励磁机，轴系长度缩短；取消副励磁机，轴系长度缩短；缺点缺点：调节速度慢调节速度慢同轴同轴5-3 5-3 自励系统（并励、复励）自励系统（并励、复励）自并励励磁系统自并励励磁系统组成：励磁变压器、大功率可控组成：励磁变压器、大功率可控硅整流柜、灭磁及过电压保护、硅整流柜、灭磁及过电压保护、起励设备、自动电压调节器起励设备、自动电压调节器优点：结构简单、响应速度快优点：结构简单

9、、响应速度快缺点：缺点：强励时系统电压变化复杂强励时系统电压变化复杂交流侧串联自复激励磁系统交流侧串联自复激励磁系统励磁电压变压器励磁电压变压器ZBZB（并联变）（并联变）的副方的副方电压与励磁电流变压器电压与励磁电流变压器 GLHGLH（串联变）（串联变）的副方电压相联（相量相加），然后的副方电压相联（相量相加），然后加在可控硅整流桥加在可控硅整流桥KZKZ上。当发电机负上。当发电机负载情况变化时，例如电流增大或功率载情况变化时，例如电流增大或功率数降低，则加到可控硅整流桥上的阳数降低，则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极电压增大，故这种励磁方式具有相复励作用复励作用。

10、静止静止 5-4 5-4 无刷励磁系统无刷励磁系统 组成：组成：主励磁机（主励磁机（ACLACL）电枢是旋转的，它发出的三电枢是旋转的，它发出的三相交流电经旋转的二极管整相交流电经旋转的二极管整流桥整流后直接送发电机转流桥整流后直接送发电机转子回路。子回路。无刷励磁系统中的副励磁机无刷励磁系统中的副励磁机（PMGPMG）是一个永磁式中频发电机，它与发电机同轴旋转。主励磁机）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。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，

11、提高了运行可无刷励磁系统彻底革除了滑环、电刷等转动接触元件，提高了运行可靠性和减少了机组维护工作量。但旋转半导体无刷励磁方式对硅元件靠性和减少了机组维护工作量。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装置进行灭磁，转子电流、电的可靠性要求高，不能采用传统的灭磁装置进行灭磁，转子电流、电压及温度不便直接测量等。这些都是需要研究解决的问题压及温度不便直接测量等。这些都是需要研究解决的问题旋转旋转 二、自并励励磁系统二、自并励励磁系统AAAVR1AVR2AvZBAC220VDC220VRQLDQLQLCQLCDC220VFMK图1 励磁系统图1 主要组成主要组成 1、三相干

12、式励磁变压器。、三相干式励磁变压器。 2、双通道微机励磁调节器屏、双通道微机励磁调节器屏 3、可控硅整流柜、可控硅整流柜 4、非线性电阻灭磁及转子过电压保护屏一个、非线性电阻灭磁及转子过电压保护屏一个（含起励控制回路）（含起励控制回路）励磁系统通常由调节屏、功率屏、灭磁屏和励磁变压器构成励磁系统通常由调节屏、功率屏、灭磁屏和励磁变压器构成 2 主要功能配置主要功能配置 1、自动电压调节、自动电压调节 2、恒励磁电流调节、恒励磁电流调节 3、恒无功调节、恒无功调节 4、恒功率因数调节、恒功率因数调节 3 调节器辅助功能调节器辅助功能 1、调差、调差 2、PT断线保护断线保护 3、顶值限制、顶值限

13、制 4、过励限制、过励限制 5、低励限制、低励限制 6、V/F限制限制 7、过励保护、过励保护 8、空载过电压保护、空载过电压保护 9、系统电压跟踪、系统电压跟踪 10、自动零起升压、自动零起升压 11、数字给定数字给定 12、同步断线保护、同步断线保护 13、电力系统稳定控制、电力系统稳定控制 14、参数在线修改、参数在线修改 15、自检与容错功能、自检与容错功能 16、信号、状态显示、信号、状态显示 励磁调节器构成励磁调节器构成PLC励磁调节器励磁调节器CPU模块S7-314IFM扩展I/O模块扩展A/DD/A模块TP170A人机接口模块开关量输入开关量输出模拟量输入调理板同步及移相触发回路手动板及手自动跟踪回路开关量输入脉冲放大板输出5 励磁系统技术指标励磁系统技术指标 调压范围：5%120% 调压精度：优于0.5% 调差整定范