同步发电机励磁控制系统设计与分析

稀土永磁同步发电机电辅助复合励磁系统的研究与设计

电机系统节能土永磁同步发电机电辅助合励磁系统的研究与设计吴亚麟(福州职业技术学院技术工程系，福州350108)摘要稀土永磁同步发电机具有结构简单、效率高等特点，但是在d轴电枢反应的作用下，永磁体的工作点产生动态变化，引起电压调整率要比电励磁发电机的电压调整率大得多。

本文研究稀土永磁同步发电机电辅助复合励磁的系统，利用发电机输出端电压作为取样反馈信号，调节电辅助励磁电流，补偿d轴电枢反应。

通过典型规格(7．5kV A)的样机实测表明，采用复合励磁的方法可以减小稀土永磁同步发电机电压调整率、提高运行性能。

关键词：稀土永磁同步发电机；复合励磁；电枢反应；电压调整率R esear ch and D es i gn of El ect r i c A s s i s t ant H ybr i d E xci t at i on Syst em i n R ar e E ar t h Per m anent M agne t Synchr onous G ener at or胍'钮Z折(Fuzhou V ocat i onal&T ech ni cal C ol l ege．Fuzhou350108)A bs t r act R ar e ea r t h per m a nent m agn et s ynchr onous gener at or(R E PM SG)has char a ct e r i s t i c ss u ch as s i m p l e st r uct ur e，hi gh e ffi c i enc y，e t c．B ut，w he n under t he a ct i on of t he d axi s arm at ure r eact i on，t he w or ki ng poi nt of per m a nent m agn et w ou l d change dyn am i cal l y，t h us t he vol t a ge r egul at i on r at e w ou l d be m uc h m or e t ha n t ha t of t he el ec t r i c m agn et exci t at i on ge ne ra t or．Thi s ar t i cl e r es ea r ches el ect r i c ass i st a nt hybr i d exci t at i on s ys t em of R E PM SG，des i gns f eed back si gna l s am p l i ng of t he gene ra t or vol t a ge t o adj ust s el ect r i c as si s t ant exci t at i on c u r r ent and com pen s at es t he ac t i on of t he d ax i sar m atur e r eact i on．W i t h t he m eas ur em e nt s of s am pl e gene ra t or of t ypi ca l spec i f i c at i on(7．5kV A)，i t s ho w s t h at t he m et hod of el e ct r i c as si s t ant com pound exci t at i on can r ed uce t he vol t age r egul at i on r a t e of R EPM S G，r ai se t he r unn i ng per form ances．K ey w or ds：R E PM S G：hybr i d exci t at i on：ar m at ure r eact i on：vol t age r egul at i on r at e1引言稀土永磁同步发电机(以下简称永磁发电机)的气隙磁场是由稀土永磁体(N d—Fe．B)提供的，与电励磁发电机相比，没有励磁电流，节省了励磁损耗，具有结构简单、运行可靠、效率高等特点。

同步发电机励磁系统的任务分析

ＷＡＮＧｎＦｅｇ
（ｈｎｊｎｎｉｅｒｇＶｏａｉｎｌｏｌｅＷｕａ３２２ＣｉａＣａｇｉｇＥｇｎｅｉｃｔａＣｌｇ，ｈｎ４０１，ｈｎ）ａｎｏｅ
ＡｂｔａｔＩｕｎｎｉ，ＤＣｃｒｅｔＯｙｃｒｎｕｅｅａｏｓｅｐｓｅｎｏｔｅｆｌｎｓｒｃ：ｎｒｎｉｇｔｍｅｕｒｎｆＳｎｈｏｏｓｇｎｒｔｒｍｕｔｂａｓｄｉｔｈｉｄｉｅｏｄｒｔｓａｌｈｔｅｍａｎｔｃｆｌ．Ｔｈｓｃｒｅｔｉａｌｄｔｅｅｃｔｎｕｒｎ，ｗｈｌｈｕｐｙｒｅｏｅｔｂｉｈｇｅｉｉｄｓｅｉｕｒｎｓｃｌｈｘｉｉｇｃｒｅｔｅｉｔｅｓｐｌｅｃｒｅｔｏｈｎｉｅｓｓｅｉｃｌｄｅｃｔｔｎｓｓｅｕｒｎｆｔｅｅｔｒｙｔｍｓａｌｘｉａｉｙｔｍ．Ｉｈｓｐｐｒｈａｋｏｙｃｒｎｕｅｏｎｔｉａｅ，ｔｅｔｓｆｓｎｈｏｏｓｇｎｒｔｒｉｎｌｚｄｉｏｒａｐｃｓｅｅａｏｓａａｙｅｎｆｕｓｅｔ．Ｋｅｒｓｓｎｈｏｏｓｇｎｒｔｒｘｉｔｎｓｓｅ；ｒａｔｖｏｒｙｗｏｄ：ｙｃｒｎｒｅｅａｏ；ｅｃｔｉｙｔｍａｏｅｃｉｅｐｗｅ；ｍａｈｎｅｍｉａｏｔｇｃｉｅｔｒｎｌｌａｅｖ
统原理框图如图１示。所
１维持发电机机端电压稳定

基于AT89C51的同步发电机励磁控制系统设计

思想，采用模块化的设计原理，首先对同步发电机励磁控制器的硬件、软件组成及运行流程进行了分析设
计；然后给出了系统硬件原理图及软件流程图；最后对实验结果用ＭＡＬＢＴＡ进行了仿真验证，实验结果表明该方法有很好的有效性。
关键字：励磁控制；ＡＴ９５；ＭＡＬＢ８Ｃ１ＴＡ仿真
２＂年４月ｏ
电子漏试
ＥＥＣＴＬＲＯＮＩＴＳＴＣＥ
繁４期
Ａｐｒ２０１１．Ｎｏ．４
基于ＡＴ９５的同步发电机励磁控制系统设计８Ｃ１
张秀珍
（福建工程学院电子信息与电气工程系福州３００）５１８
摘要：发电机在正常运行时，负载总是不断变化的。为了保持同步发电机的端电压稳定，需要根据负载的大小及负载的性质调节同为核心，以模糊自适应ＰＤＩ控制为主要的控制
０引言
，
压调节器（简称ＤＲ的主导产品是以微型计算机为核心Ｖ）构成的，但其造价高，需要高技术支持，在一些小型电站
对电网的质量要求也越来
中不适合推广，而可以采用小规模的，以单片机为核心的发电机电压调节器。
越高。一些小型水电站发电机保护简单且不可靠，自动化
ｖｒｆｄｂＡＴＬｅｉｙＭｉｅＡＢｉｌｔｎｎｘｅｍｅｔｅｕｔｈｖｈｗｎｔａｈｐｒａｈｈｓｅｃＵｎｆｃｖｎｓ．ｓｍｕａｉ，ａｄｅｐｒｎａｒｓｌａｅｓｏｈｔｔｅａｐｏｃａｘｅｅｔｅｅｔｅｅｓｏｉｌｓｉＫｅｗｏｄｙｒｓ：ＥｃｔｔｎｃｎｒｌＡＴ８Ｃ５；ＡＴＬｘｉｉｏｔｏ；ａｏ９１ＭＡＢｉｌｉｎｓｍｕａｏｔ

同步发电机励磁自动控制系统常见控制方法

同步发电机励磁自动控制系统常见控制方法同步发电机励磁自动控制系统是电力系统中非常重要的一部分，它的主要作用是保证发电机运行在额定电压下，以及在负载变化时能够快速、稳定地调整励磁电流，以维持系统的稳定性和可靠性。

在电力系统中，同步发电机的励磁自动控制系统需要采用一定的控制方法，以满足系统的控制需求。

下面我将介绍一些常见的控制方法，以及它们的特点和应用范围。

1. PID控制PID控制是一种经典的控制方法，它通过比例、积分和微分三个部分的组合来实现对系统的控制。

在同步发电机励磁自动控制系统中，PID 控制常常被用于对励磁电流进行调节。

比例控制部分可以根据误差的大小来调整控制量；积分控制部分可以消除静差，提高系统的稳定性；微分控制部分可以提高系统的动态响应能力。

PID控制方法简单易实现，在实际应用中得到了广泛的应用。

2. 模糊控制模糊控制是一种基于人类的直觉和经验来设计控制规则的控制方法，它可以处理非线性和模糊系统，并且对于控制对象参数变化和负载变化时有很好的鲁棒性。

在同步发电机励磁自动控制系统中，模糊控制方法可以根据系统的运行状态和负载变化情况，调整励磁电流，以满足系统的控制要求。

3. 智能控制智能控制是一种基于人工智能理论来设计控制算法的控制方法，它可以根据系统的运行状态和负载变化情况，自动调整控制参数，以达到最佳的控制效果。

在同步发电机励磁自动控制系统中，智能控制方法可以根据系统的运行状态和负载变化情况，自动调整励磁电流，以保持发电机的稳定运行。

总结回顾在同步发电机励磁自动控制系统中，PID控制、模糊控制和智能控制是常见的控制方法，它们分别具有不同的特点和适用范围。

在实际应用中，可以根据系统的具体要求和性能指标，选择合适的控制方法来实现对同步发电机励磁系统的自动控制。

个人观点和理解对于同步发电机励磁自动控制系统，我认为控制方法的选择应该充分考虑到系统的稳定性、响应速度和鲁棒性。

在实际应用中，需要根据系统的具体要求和性能指标，选择合适的控制方法，以实现对同步发电机励磁系统的精密控制。

同步发电机励磁控制系统的稳定性分析和改善措施

同步电机的励磁系统供给同步发电机励磁电源，是同步发电机的重要组成部分。励磁系统一般由两部分组成：一部分用于向发电机的定子绕组提供励磁电流，以建立直流磁场进行能量转换，这部分通常被称作励磁功率输出部分。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足发电机安全运行的需要，这部分通常称作励磁控制部分。
国外从20世纪70年代开始研究数字励磁调节器（DER），从80年代中期世界上第一台数字励磁调节器问世以来，国内外的众多生产厂家纷纷研制并不断推出新的产品，大大推动了数字励磁调节器的发展和应用。我国早在80年代初就开始了数字励磁调节器的研发工作，并于1989年投入试运行。其中一些电力科研单位和高校率先在这一领域做出了成果，例如南京自动化研究所研制出了适应机组的WLT-1型、WLT-2型励磁调节器，SJ-820型双CPU励磁调节器等多种型号的DER，其后又成功研制出来SAVR-2000型励磁调节器。哈尔滨电机厂与华中理工大学合作研制的HWLT-型微机励磁装置采用二台MIT-2000工控机组成的双微机励磁调节器，并设有带触摸屏的PPC-102平板式工控机，为用户提供显示和控制、数据设定、状态监视、故障指示和故障分析的人机界面。此外还配置了一套模拟电路的磁场电流调节器，它与数字调节器互相跟踪，自动切换。广西大学自动化研究所研制的可编程微机励磁调节器，其硬件采用可编程控制器，软件采用非线性智能控制方法，大大提高了产品的可靠性、励磁系统的动态和静态响应指标，装置的维护检修等方面达到了一个新的水平。
励磁控制系统控制同步电动机发出的电势，因此它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机的无功功率、功率因数和电流等参数。由于大型机组的这些参数会直接影响到电力系统的运行状态，因此励磁装置也在某种程度上控制着整个系统的运行状态，特别是发电机的励磁控制方式与系统的稳定性密切相关。

第一章同步发电机励磁系统概述

第一章同步发电机励磁系统概述[ 摘要 ] 本文阐述了同步发电机励磁系统的任务及发展，讨论了同步发电机的不同励磁方式及其特点，最后介绍了在发电机励磁控制系统的基本要求和相关技术。

[ 关键词 ] 同步发电机励磁系统第一节同步发电机励磁系统的任务和发展同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。

一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称为励磁功率输出部分（或称为功率单元）。

另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流，以满足运行的需要。

这一部分包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等，一般称为励磁控制部分（或称为控制单元）。

不论在系统正常还是在故障情况下，同步发电机的直流励磁电流都需要控制，因此励磁系统是同步发电机的重要组成部分。

励磁系统不但与发电机及其相联的电力系统的运行经济指标密切相关，而且与发电机及其电力系统的运行稳定性能密切相关。

一．同步发电机励磁系统的任务（一）控制发电机的端电压维持发电机的端电压等于给定值是电力系统调压的主要手段之一，在负荷变化的情况下，要保证发电机的端电压为给定值则必须调节励磁。

由发电机的简化相量图（图1-1）可得：E U jI X q f f d=+ (1-1)式中： E q ——发电机的空载电势；U f ——发电机的端电压；I f ——发电机的负荷电流比例。

图1-1 同步发电机简化向量图式（1-1）说明，在发电机空载电势E q 恒定的情况下，发电机端电压U f 会随负荷电流I f 的加大而降低，为保证发电机端电压U f 恒定，必须随发电机负荷电流I f 的增加（或减小），增加（或减小）发电机的空载电势E q ，而E q 是发电机励磁电流I fq 的函数（若不考虑饱和，E q 和I fq 成正比），故在发电机运行中，随着发电机负荷电流的变化，必须调节励磁电流来使发电机端电压恒定。

为了表示励磁系统维持发电机端电压恒定的能力，采用了调压精度的概念。

同步发电机励磁调节及励磁系统实验

同步发电机励磁调节及励磁系统实验一、实验目的1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；4．了解微机励磁调节器的基本控制方式；5．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响；6．了解几种常用励磁限制器的作用；7．掌握励磁调节器的基本使用方法。

二、原理与说明同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。

励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。

图1 励磁控制系统示意图实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。

可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。

当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。

而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。

两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。

微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F（保持机端电压稳定）、恒I L（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒α（保持控制角稳定）。

其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。

同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。

当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。

发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90°，实现逆变灭磁。

电力系统稳定器――PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。

基于matlab的同步发电机励磁系统仿真分析与调试毕业设计

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同步发电机励磁系统及PSS控制

同步发电机励磁系统及PSS控制培训资料云南德宏州电力协会武汉洪山电工科技有限公司2009年5月目录第一章：同步发电机励磁系统 (1)第一节：前言 (1)第二节：同步发电机励磁系统分类 (2)2.1 直流励磁机励磁方式 (2)2.2 交流励磁机励磁方式 (3)2.3 静止励磁方式 (6)第三节：同步发电机励磁系统的作用 (7)3.1 控制发电机电压和无功分配 (7)3.2 提高电力系统的稳定性 (10)第二章：电力系统稳定器的原理 (13)第一节：前言 (13)第二节：低频振荡原因分析 (15)2.1 基本关系式 (16)2.2 阻尼力矩系数和同步力矩系数的关系 (18)2.3 同步电机不同工况下模型系数的变化 (21)2.4 励磁控制系统参数对同步电机阻尼的影响 (22)2.5 同步电机运行工况对阻尼力矩系数的影响 (22)第三节：电力系统稳定器原理及参数选择 (26)3.1 基本原理 (26)3.2 电力系统稳定器参数选择 (27)第四节：对电力系统稳定器的基本要求 (28)第五节：电力系统稳定器的试验 (29)5.1 电力系统稳定器的静态试验 (29)5.2 电力系统稳定器的动态试验 (29)5.3 PSS阻尼功率振荡效果的检查试验 (30)5.4 加速功率型PSS原理和试验结果介绍 (32)第三章：国标《电力系统稳定器整定试验导则》解读及试验说明 (36)第一节：《Q/GDW 143-2006电力系统稳定器整定试验导则》解读 (36)1.1 PSS的整定试验条件 (36)1.2 PSS整定试验内容、方法、步骤 (38)1.3 试验报告 (43)第二节：中国电科院关于洪山电工的PSS测试报告 (44)2.1 概述 (46)2.2 AVR及PSS模型参数 (46)2.3 录波测量点配置 (47)2.4 试验项目及步骤 (47)2.5 结论 (54)2.6 参数设置 (54)第三节：武汉洪山电工科技有限公司其它几份PSS测试报告 (55)第一章：同步发电机励磁系统第一节：前言根据中华人民共和国电力行业标准《DL／T191—1999大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置运行、检修规程》和《DL/T583-2006大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》的定义：励磁系统：为同步发电机提供励磁电流的设备，包括所有调节、控制、保护单元及功率电源和灭磁装置等。

同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法

同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法1. 引言同步发电机励磁自动控制系统是发电厂中的重要系统之一，它能够稳定地调整发电机的励磁电流，保持电压的稳定。

在实际运行中，为了确保发电机能够正常、高效地工作，常常需要采用一些特定的控制方法。

本文将从深度和广度两个方面，对同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章，旨在帮助读者更全面、深入地理解这一主题。

2. 常用的控制方法同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法包括恒压控制、恒功率因数控制和恒无功功率控制。

这三种方法各自有着不同的特点和适用范围，下文将分别对它们进行探讨。

2.1 恒压控制恒压控制是一种常见的控制方法，在发电机运行中起到了至关重要的作用。

它通过不断地调整发电机的励磁电流，以保持输出电压在额定值附近波动。

恒压控制方法能够有效地维持系统的电压稳定性，使得发电机在不同的负载情况下都能够保持良好的电压输出。

在实际运行中，这种控制方法常常被广泛采用，因为它简单易行，且具有较好的稳定性。

2.2 恒功率因数控制恒功率因数控制是另一种常用的控制方法，它主要是通过调节励磁电流，以保持系统的功率因数在一个稳定的范围内。

功率因数是电力系统中一个非常重要的参数，它直接影响着系统的稳定性和电能利用率。

采用恒功率因数控制方法能够有效地提高系统的功率因数，降低传输损耗，改善电能质量。

在电力系统中，恒功率因数控制方法也得到了广泛的应用。

2.3 恒无功功率控制恒无功功率控制是在电力系统中常用的一种控制方法，它主要是通过调节发电机的励磁电流，使得发电机能够输出恒定的无功功率。

在电力系统中，无功功率是一个非常重要的参数，它直接关系到系统的稳定性和运行安全。

采用恒无功功率控制方法能够有效地控制无功功率的流动，改善系统的稳定性，保证系统正常运行。

3. 个人观点和理解经过对同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法的了解和研究，我认为这些方法各有其独特的优势和适用范围。