图解发电机励磁原理.ppt

励磁对动态稳定的影响单机无穷大系统线性化小偏差理论数学模型（菲利普斯-海佛曼模型）（F.P.deMelloandC.Concordia.）发电机转子运动方程：ΔΡ、Δω、Δδ。K1主要是同步力矩环节；D转子阻尼环节；K4发电机去磁电枢反应；K5励磁正负阻尼系数；K2和K6主要是励磁阻尼力矩环节。K5为正，这时AVR的作用是引入了一个负的同步转矩和一个正的阻尼转矩，有利于动态稳定；当发电机与系统的外接电抗较大，并且发电机的输出功率较高时，系数K5为负，这时AVR的作用是引入了一个正的同步转矩和一个负的阻尼转矩不利于动态稳定；第31页,共42页，2024年2月25日，星期天功角稳定比喻腕中放置一个球，且受到外部的一个小外力，它就偏离原来的位置。如果这个腕的高度很矮，像一个盘子，该球就有可能从碗中掉下来。此时，我们就说这个系统静稳不足。提高腕的高度最经济的办法就是采用自动电压调节器。当碗中的球受到一个大的外力，怎样保证该球不飞出，最主要措施就是快速的继电保护。继保的作用就相当于减少这个外部力量的作用时间，继保越快，外力的作用时间就越短，这个球就不会一下子掉下来。自动电压调节器此时作用相当于自动改变这个腕的坡度，当这个球上升时增加坡度，当这个球下降时就减少这个坡度，使这个球在碗中滚动幅度迅速减小。当腕和球之间的摩擦很小，这个球受到扰动后在碗中滚动幅度大且时间长。动稳定影响到电力系统阻尼，就如同影响这个碗中的摩擦系数一样，正阻尼就是增大摩擦系数，负阻尼减少摩擦系数。当这个球在滚动中，如果有一个外力在其上升时帮助其上升，在其下降时帮助其下降，这个球的滚动幅度就越滚越大，反之就越滚越小并最终停下来。PSS的作用就是增加阻尼。第32页,共42页，2024年2月25日，星期天励磁负阻尼比喻：荡秋千在荡秋千中，我们停止外力，秋千就会在摩擦系数的作用下慢慢停下；当我们外加使秋千停下来的外力，它就会马上停下；当我们外加使这个秋千荡起来的外力，它就越荡越高。电力系统的动稳就像荡秋千一样，励磁负阻尼，就产生一个使秋千荡起来的外力，励磁正阻尼产生一个使秋千停下来的外力。比较这两个外力，主要的问题就是作用在秋千上的时间不同，由于发电机转子的电感，励磁对秋千所产生的外力总是滞后，正是这种滞后效应造成励磁负阻尼。如果我们用PSS的超前环节来校正这个滞后作用，励磁的负阻尼就变为正阻尼，这就是PSS的原理。第33页,共42页，2024年2月25日，星期天励磁产生负阻尼的原因阻尼（正、零、负）VS惯性动态稳定可以理解为机电振荡的阻尼问题。AVR造成阻尼变弱、甚至变负（K5变负)。在—定的运行方式及励磁系统参数下，AVR在维持Ug恒定的同时，会产生负的阻尼作用。扰动前后：ΔP→Δδ1→Δδ→摆动→阻尼→Δδ2→稳定传统励磁：低增益慢速（没有能力管闲事）Δδ→ΔUg→AVR作用小、反应慢→ΔUf小→ΔIf小→Δ?→ΔP（力矩象限不明）→对Δδ影响极小。现代励磁：高增益快速（管闲事帮倒忙）Δδ→ΔUg→AVR作用大、反应快→ΔUf大→ΔIf大→Δ?→ΔP（力矩第二象限）→产生负阻尼使原来的阻尼变小，对Δδ负面影响。AVR+PSS:高增益快速+附加控制系统（管闲事帮正忙）Δδ→ΔUg→AVR作用大、反应快→ΔUf大→ΔIf大，Δ?→ΔP（力矩第一象限）→产生正阻尼使原来的阻尼变大，对Δδ正面影响。第34页,共42页，2024年2月25日，星期天电力系统低频振荡本机振荡模式地区性振荡模式（localmodel）：频率一般在0.5～2.0Hz；区域间振荡模式（interareamodel、tielinemodel）：频率一般在0.1～0.5Hz）。小系统：0.5～2.5Hz；大系统：0.2～2.5Hz；全国联网：0.1～2.0Hz；解决励磁产生负阻尼，造成系统产生低频振荡的方法是附加控制，即电力系统稳定器，线性最优励磁控制器，各种智能控制器。依据F.D.迪米洛和C.康柯迪亚理论设计的电力系统稳定器(Powersystemstabilizer)，简称PSS，即为抑制系统低频振荡和提高电力系统动态稳定性而设置的。第35页,共42页，2024年2月25日，星期天电力系统稳定器原理建立δ－ω平面坐标系T1：励磁产生的电磁力矩T2：PSS产生的电磁力矩ΔPSS:附加励磁控制信号AVR(PID)＋PSS产生的电磁力矩PSS输入信号Δω、Δδ、Pe、ΔP、Δf测量轴转速Δω，测量和处理比较复杂,轴系扭转的处理更加困难，