发电机励磁系统原理课程课件

发电机励磁系统原理第三部分励磁系统的组成与分类自动电压调节器AVR、ECR/FCR（励磁调节器）励磁电源（励磁机、励磁变压器）整流器（AC/DC变换，SCR、二极管）灭磁与转子过电压保护 按励磁电源分类：直流励磁机励磁系统交流励磁机励磁系统自并励励磁系统按响应速度分类：慢速励磁系统快速励磁系统高起始励磁系统

交流励磁机系统（三机它励）组成：交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL）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。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：它励，励磁电源不受系统电源的影响缺点：调节速度慢，轴系长度长，易引发轴系振荡同轴交流励磁机系统（二机它励）组成：交流主励磁机经过可控硅整流装置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，自动励磁调节器控制可控硅砖触发角，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，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；缺点：调节速度慢同轴自励系统（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、灭磁及过电压保护、起励设备、自动电压调节器优点：结构简单、响应速度快缺点：强励时系统电压变化复杂交流侧串联自复激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，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复励作用。静止无刷励磁系统

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旋转

励磁调节器原理图

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节器

ECR（手动）恒电流闭环励磁电流调节器电压给定Ugref电流给定IfrefPID调节计算限制功能控制电压Uk恒无功闭环：AVR的辅助控制

励磁调节器构成

移相原理模拟电路移相原理数字移相原理之一

1、首先计算α角；

2、将α角转换为计数器的计数时间T；

3、由同步点启动计数器，计数时间就是α角；

4、计数时间到，触发相应的可控硅；

5、每隔600再触发下一个可控硅，共6个可控硅；

6、每发一个脉冲，启动脉宽中断，控制脉冲宽度。

励磁调节器输出脉冲脉冲变压器作用隔离功率匹配脉冲发展形式宽脉冲双脉冲宽高频脉冲双高频脉冲励磁调节节器功能能简介无功补偿偿（调差差）强励电流流限制（（快速限限制）过励限制制（励磁磁电流慢慢速、反反时限））欠励限制制（P-Q）定子电流流限制（（过无功功限制））伏赫限制制（V/HZ、U/F）（过激磁））软起励功功能PSS功能电制动功功能PT断线保护护励磁调差差原理与与应用全控桥强强励与强强减按照Ud=1.35U2cosa，一般强励α=150；强减α=1500强励限制制与过励励限制1、电压强强励能力力取决于于励磁变变二次电电压（阳阳极电压压）；2、电流强强励能力力取决于于可控硅硅电流或或者说是是功率柜柜的数量量；3、强励限限制是指指电流限限制倍数数：1.5-2.0倍；功率率柜故障障取1.1倍；4、过励限限制是励励磁电流流限制，，大于1.1倍，反时时限，励磁电流流闭环；欠励限制制欠励动作作后按照照Q闭环运行行，欠励设设定值与与机端电电压值相相关的设设计发电机进进相不能能太深，，否则定定子绕组组的端部部、磁轭轭等部件件可能过过热，将将严重影影响发电电机的运运行安全全，失磁磁保护将将动作停停机。为为了保证证机组的的稳定运运行，低低励限制制器必须须在机组组超过限限制区之之前将定定子电压压升高，，以使机机组运行行点回到到允许的的允许范范围之内内。定子电流流限制（过无功限限制、过过励限制制）定子电流流限制还还可以采采用根据据发电机机输出的的有功功功率来确确定发电电机允许许输出无无功功率率的方式式来实现现，即过过无功限限制当发电机机电流超超过了限限制区，，如果此此时机组组运行在在进相状状态，则则限制器器动作，，增加励励磁电流流；如果果此时机机组在迟迟相运行行，则限限制动作作，减少少励磁电电流。总总之，定定子电流流限制器器的作用用是调节节发电机机定子电电流中的的无功分分量，使使发电机机电流回回到限制制区以内内运行。。伏赫限制制以及其其他辅助助功能设计U/F限制器是是为了保保护机组组及与机机组相连连的变压压器过激激磁。当当机组频频率降低低的时候候，为了了使机组组的机端端电压保保持恒定定，励磁磁系统将将会增加加励磁电电流，此此时，如如果机组组在低频频率的情情况下使使机端电电压保持持在额定定值，那那么对机机组及所所有与机机组相连连的变压压器而言言，将有有可能出出现过磁磁通现象象（尤其其是主变变压器）），从而而对机组组及变压压器造成成损坏。。其他辅助助控制功功能1、PT断线保护护功能；；2、软起励励功能；；3、主开关关容错功功能；4、同步电电压断线线保护励磁产生生负阻尼尼的原因因阻尼（正正、零、、负）VS惯性动态稳定定可以理解解为机电振荡荡的阻尼尼问题。AVR造成阻尼尼变弱、甚至变负负（K5变负)。在—定的运行行方式及及励磁系系统参数数下，AVR在维持Ug恒定的同同时，会会产生负负的阻尼尼作用。扰动前后后：ΔP→→Δδδ1→→Δδδ→摆动→阻尼→Δδ2→→稳定传统励磁磁：低增增益慢速速（没有有能力管管闲事））Δδ→ΔUg→AVR作用小、、反应慢慢→ΔUf小→ΔIf小→Δ→ΔP（力矩象限限不明））→对Δδ影响极小小。现代励磁磁：高增增益快速速（管闲闲事帮倒倒忙）Δδ→ΔUg→AVR作用大、、反应快快→ΔUf大→ΔIf大→Δ→ΔP（力矩第二二象限））→产生负阻阻尼使原原来的阻阻尼变小小，对Δδ负面影响响。AVR+PSS:高增益快快速+附加控制制系统（（管闲事事帮正忙忙）Δδ→ΔUg→AVR作用大、、反应快快→ΔUf大→ΔIf大，Δ→ΔP（力矩第一一象限））→产生正阻阻尼使原原来的阻阻尼变大大，对Δδ正面影响响。电力系统统低频振振荡本机振荡荡模式地区性振振荡模式式（localmodel）：频率一般般在0.5～2.0Hz；区域间振振荡模式式（interareamodel、tielinemodel）：频率一般般在0.1～0.5Hz）。小系统：0.5～2.5Hz；大系统：0.2～2.5Hz；全国联网网：0.1～2.0Hz；解决励磁磁产生负负阻尼，，造成系系统产生生低频振振荡的方方法是附附加控制制，即电电力系统统稳定器器，线性性最优励励磁控制制器，各各种智能能控制器器。依据F.D.迪米洛和和C.康柯迪亚亚理论设设计的电电力系统统稳定器器(Powersystemstabilizer)，简称PSS，即为抑制制系统低低频振荡荡和提高高电力系系统动态态稳定性性而设置置的。电力系统统稳定器器原理建立δ－ω平面坐标标系T1：励磁产生生的电磁磁力矩T2：PSS产生的电电磁力矩矩ΔPSS:附加励磁磁控制信信号AVR(PID)＋PSS产生的电电磁力矩矩PSS输入信号号Δω、Δδ、Pe、ΔP、Δf测量轴转转速Δω，测量和和处理比比较复杂杂,轴系扭转转的处理理更加困困难，使使用较少少测量过剩剩功率ΔP，测量和处处理更加加复杂,输入信号号多，使使用也少少测量电功功率Pe，在假定机械械功率不不变的情情况下，