自动装置励磁系统设计样本

1、系统自动装置原理课程系统自动装置原理课程课 题：励磁控制系统主回路设计及系统性能分析专业：电气工程及其自动化班级：4班学 号：姓 名：指导教师：设计日期：530-68成 绩：自动装置励磁系统设计报告一、设计目的1、回顾发电机励磁控制系统主回路的设计原理。2、进一步了解发电机励磁控制的系统性能分析。3、学会建立发电机励磁系统的数学模型。二、设计要求励磁控制系统的动态特性如上升时间、超调量、调整时间等 都要满足要求。因为本设计主要针对PID调节在励磁控制中的作用, 因此设计方案设有无PID调节励磁控制和有PID调节控制两个方案, 并进行对比，分出优劣，选取效果极佳的方案。2号题：发电机型号QF25

2、2基本数据：额定容量（MW） : 25转速；3000额定电压（KV） : 6.3功率因数coso:0.8额定电流：（A） : 2860效率(%) : 额定电流：（A） : 2860效率(%) : 97.74励磁数据：空载励磁电流（A） : 149.4满载励磁电流(A) : 372空载励磁电压（V） : 62.5空载励磁电压（V） : 62.5满载励磁电压（ V） : 180参数：定子线圈开路时励磁线圈时间常数（s） : 11.599转子电阻：（75C） （ Q） : 0407（ R =1.24r ）75c15c电压降之和 U=3三、设计过程资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或

3、者删除。1、系统概述设计发电机励磁控制系统的数学模型，并以PID控制方式, 搭建仿真模型。性能分析：应用控制理论的各种分析方法分析所设计的励 磁控制系统的性能，并给出典型运行方式下的最佳参数整定值， 要求打印主要分析曲线及计算结果。主回路设计主回路设计包括：励磁方式选择；励磁变压器选择；起励问 题及计算；整流元件参数确定及选择；主回路保护配置；要求绘 出励磁系统主回路原理图。励磁方式：自并励方式励磁控制系统分为直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系 统和发电机自并励系统。在这里励磁方式我选择自并励励磁方式。发电机自并励系统的主要优点是：励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用省, 可靠性

4、高。不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，这样可减小基建投 资。直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应 速度，可近似认为具有阶跃函数那样的响应速度。由于自并励励磁方式具有上述优点，因此励磁方式采用自并 励励磁系统。磁变压器选择 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。由由于同步发电机的励磁电压教端电压低得多，因此自并励 系统中一般都需设置励磁变压器进行降压。其主要作用：使晶闸管工作时的导通角大小适当，控制教、较稳定。降低整流元件的电压等级。使整流回路、控制回路、励磁绕组三者都机端隔离，降低 了回路对地的电位和对绝缘的要求，有利于安全运行并减少日常 维修工作。2、计

5、算与分析过程变比k:变压器二次侧电压，的确定：取a = 0 , K 二2 Ud()=18V, f()=372A, AU=3,取 X =0.06由公式：1.35U X + cos以min = K U + - K I X +AU 得l2c fd (e)兀 c fd (e) k1.35U, x 耳=2 x 180 +。x 2 x 372 x 0.06 + 31.35U =405.627. U =300.465V已知u =6.3KV.变压器变比k= 6.3X1000 = 211300.465变压器的容量计算33 一U + x I x X +EAU180 + x 372 x 0.06 + 3以 =arc

6、cosde)fdk1 = arccos10.675Ui0.675 x 300=89.49-a I =1.15I-fd -a I =1.15I-fd (e)-=303.36( A)资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。.整 流 变 压 器 的 容 量 为： S = *U = m X 300.465 X 303.36 = 0.158(MVA)接线方式变压器的接线方式选择Y/A-11接线方式，即一次侧为Y接, 二次侧为接。一次侧为Y接的三相绕组中，三次谐波电流不能流 通，即变压器励磁电流中不含有三次谐波而接近正弦波，二次侧 为接，是为了避免发电机侧的谐波影响励磁系统侧的波形，

7、或 避免由励磁系统产生的谐波影响到发电机侧，因此变压器的接线 方式其中有一侧必须接成角形。系统三种典型运行方式计算(选做)一般按空载、额定、强励三种工况进行计算，计算的目的是 看这些控制角是否在一般所希望的范围之内，并在调试中将实测 的与计算的相比较。空载时:U = U.(0)= 62.5V, I = Id=149.4A33 .一U + xI x X +EAU62.5 + x 149.4x0.06 + 3仪(0) = 5阿-1 = 5帝云疝一-1=129.37U = U + -1 X +z AU = 62.5 + -X 149.4x0.06 + 3 = 74.06(V) d (0)fd (0)

8、兀 fd (0) k兀额定运行时：Ud = Ud( ) = 180V, Ifd = Id() = 372A33 U +-x I x X +EAU180 + x 372 x 0.06 + 3a (e) = arCC0S0-1 = 5 0 - 1资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。U 双)=U 必 ) +21 d( ) xk +&U = 180 + 2 X 372 X 0.06 + 3 = 204.31(7)强励运行时:U拭=K U拭()=360V, I = K Id()= 744A33 一. 一 一U +-x I x X +EAU360 + x 744 x 0.06 +

9、 3a (q) = arCC0S0-1*5 0- 1=11.21U = K U + -K I X +EaU = 360 + -x744x0.06 + 3 = 405.63(7) d (q)c fd (e) 兀 c fd (e) k兀由以上计算得表格如下:Ufd ()VIfd () Aa()Ud ()V空载(0)62.5149.4129.3774.06额定(e)18037289.49204.318强励(q)36074411.21405.63由计算结果能够看出：气)七 气q ,且控制角的灵敏度比较大，满足励磁系统的要求。起励问题及计算在同步发电机启动时，起励电源能够采用厂用电起励和蓄电 池起励两种

10、方法，但一般情况下，采用厂用电起励。起励容量：S = S = U I= X 372 X180 = 1674(VA)q 40 e 40 fd (e) fd (e)40起励电压： U = 4 Ud()= 4 X 372 = 93(V)整流元件参数确定及选择整流元件参数的选择，首先保证半导体励磁装置可靠运行， 设计时主要选择硅元件的额定正向同态平均电流和额定正反向峰 值电压中的较大者。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。整流电路采用三相桥式半控整流电路。同步发电机输出交流电流中的一小部分，经励磁变压器降压 和可控整流器整流后，供给励磁绕组励磁电流。励磁电流的大小， 决定与晶

11、闸管，而晶闸管的导通角由自动励磁调节器控制，当发 电机端电压高于整定值时，自动励磁调器发出信号脉冲推迟，晶 闸管导通角变小，励磁电流减小，从而使发电机端电压降低。当发 电机端电压低于整定值时，自动励磁调器发出信号脉冲提前，晶 闸管导通角变大，励磁电流增大，从而使发电机端电压升高。上述 两种过程使发电机的端电压于稳定值，达到恒定的目的。硅元件额定电流计算额定工况下：七()=I()= 372A桥臂平均电流：I= 11= 1 x 372 = 124( A)A(AV)3 fd(e)3额定正向平均电流：It $)= K I思 )=3 x 124 = 372( A)强励工况下：I彻)=K I.()= 2 x 372 = 744(A)桥臂平均电流：I,= 11= 1 x 744 = 248(A)A( AV)3 fd (q)3强励正向平均电流：I T(AV) = K, I, A(AV) = 3 x 248 =