发电机励磁系统原理

单机无穷大系统线性化小偏差理论数学模型
电力系统稳定简介
电力系统稳定分为三个电量的稳定:电压稳定,频率 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, 其次是提高功角稳定.频率稳定由调速器负责. 功角稳定又分为三种:静态稳定,暂态稳定和动态稳 定. 静态稳定是系统受到小扰动后系统的稳定性; 暂态稳定是大扰动后系统在随后的1-2个周波的稳定 性; 动态稳定是小扰动后或者是大扰动1-2周波后的,并 且采取技术措施后的稳定性,也就是PSS研究的稳定 性.
开关励磁
பைடு நூலகம்关励磁原理
非相控电路 不需要同步 小功率 小励磁
AC变DC 变
DC变AC 变
开关励磁原理示意
可控硅励磁原理
三相全控桥电路 α=00:强励状态,AC变DC 强励状态, 变 强励状态 α=α0:整流状态,AC变DC 整流状态, 变 整流状态 α=1500:逆变状态,DC变AC 逆变状态, 变 逆变状态
待续
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. 如果这个腕和球之间的摩擦很小,这个球受到扰动后在碗中来回滚动时间 就很长,特别是,如果这个扰动的外力不断的来回施加,就比如我们不断 的荡秋千,这个球就永远不停的来回滚动甚至掉下来,我们就说这个系统 的动态稳定性差.这里的摩擦阻力相当于电力系统的阻尼,这个来回不断 施加的外部力量就相当于自动电压调节器产生的负阻尼.一般来说,自动 电压调节器在电力系统的动态稳定中起坏作用,产生负阻尼,使整个系统 阻尼减少.当我们在自动电压调节器中增添PSS装置,PSS就把自动电压调 节器原来所产生的负阻尼变为正阻尼,相当于增加腕和球的摩擦系数,使 球的滚动幅度快速减小,于是这个系统的动态稳定性就满足要求.
发电机励磁系统原理 发电机励磁系统原理
第二部分
三峡电厂陈小明 Chen_xiaoming@cypc.com.cn
现代励磁基础
同轴直流发电机(体积大,效率低,容量小) 电力电子器件:二极管,晶闸管(可控硅),IGBT等 电力电子器件:二极管,晶闸管(可控硅),IGBT等 PN结,单相导通特性,可控硅伏安特性 PN结,单相导通特性,可控硅伏安特性 可控硅导通条件:正向电压,正向脉冲 可控硅关断条件:反向电压 同步电压,触发脉冲,脉宽调制
励磁对静态稳定的影响
(a)Eq恒定 励磁电流恒定) (a)Eq恒定(励磁电流恒定), 恒定( 内功率特性曲线(Eq=常数) (Eq=常数 内功率特性曲线(Eq=常数) ECR) (ECR) (b)当Eq恒定,Eq' 恒定,Eq (b)当Eq恒定,Eq'及U的变化 Eq'恒定( (c) Eq'恒定(发电机暂态电 势恒定) 势恒定) (d)当Eq'恒定,Eq及 (d)当Eq'恒定,Eq及U的变化 U恒定 恒定( (e) U恒定(发电机机端电压 恒定) 恒定) (f)当 恒定,Eq及Eq' (f)当U恒定,Eq及Eq'的变化 (c) 和(e)分别维持Eq'和U为恒 (e)分别维持Eq' 分别维持Eq 定时, 定时,发电机的功角特性曲线 AVR) (AVR) 维持Eq 维持Eq'近似不变的外功率特性曲线 Eq' 静态稳定功率达到极限,功角大于90 静态稳定功率达到极限,功角大于900
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励磁对动态稳定的影响
当发电机与系统的外接电 抗较小,并且发电机的输出功 率较低时,系数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; 快速励磁系统以及特定参数 条件下造成动态稳定性恶化的 原因是由于励磁系统和发电机 励磁绕组的滞后特性所致.
1234561234561234……
整流状态
交流变直流,能量供给 00<a<900 Ud>0
逆变状态
直流变交流,能量反送 900<a<1500 (1800-γ0) Ud<0
Ud=1.35U2cosa I2=0.816Id I2=
三相全控桥实际电路波形
因电感引起换弧角γ 因电感引起换弧角γ 带来的过电压尖峰, 逆变颠覆 实际电路器件介绍: 快熔,阻容,分流器, 表记,均流,开关, 脉冲变等
同步发电机励磁的作用
1. 从发电厂角度研究励磁
调节发电机电压(空载) 调节发电机无功功率(负载) 多台发电机无功功率分配(调差) 安全可靠运行 2. 从电力系统角度研究励磁 提高系统的静态稳定性(小扰动稳定) 提高系统的动态稳定性(小扰动失稳) 提高系统的暂态稳定性(大扰动稳定) 改善系统的电压稳定性 二次电压控制 安全可靠运行.
励磁对暂态稳定的影响
(a)单机无限大母线系统 (a) (b)短路故障下,功率特性曲线的变化:初 始工作曲线1;短路后3;故障切除2 暂态稳定性决定于加速面积abedabcd是否 小于或等于减速面积dfed. . 提高暂态稳定性有两种方法 1,减小加速面积:加快故障切除时间 2,增大减速面积:提高励磁电压响应比; 提高强励电压倍数,使故障切除后的发电机 内电势Eq迅速上升,增加功率输出,以达到 增加减速面积的目的. 正常工作曲线1;短路曲线3;强励使功率特 性曲线增加到bc'段(减少了加速面积); δ2时故障切除;强励使曲线2的dehg增加到 de'h'g (增大减速面积);转子功角最大值 由δm'降到δm. 励磁顶值电压越高,电压响应比越快, 励磁顶值电压越高,电压响应比越快,励磁 调节对改善暂态稳定的效果越明显. 调节对改善暂态稳定的效果越明显.
全控桥与半控桥
全控桥: 全控桥:
整流与逆变 整流特征相同 能够逆变也能续流 Uf反相恒定 反相恒定 If线性衰减 线性衰减 灭磁快
半控桥: 半控桥:
整流与续流 整流特征相同 不能逆变只能续流 Uf=0 = If非线性衰减 非线性衰减 灭磁慢 续流二极管
可控硅组件与整流柜
三相全控桥电路要点
SCR导通顺序: SCR导通顺序: