发电机励磁系统原理(1).ppt
图解发电机励磁原理
效果越明显。但负面影响越大。正确的思路是在不影响励磁可靠
性的基础上强调励磁强励倍数。（水电2倍;国标2倍+80%=2.5;三
峡2.5+80%=3.125;<1000V,OK）
励磁对动态稳定的影响
▪ 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
开关励磁
可控硅励磁原理
三相全控桥电路 α=00:强励状态，AC变DC α=α0:整流状态，AC变DC α=1500:逆变状态，DC变AC
全控桥与半控桥
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 If线性衰减
灭磁快 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
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。
发电机励磁系统原理
发电机励磁系统原理及运行1.（发电机励磁系统图：）励磁系统构成及优缺点：励磁电源由励磁变引自发电机机端，通过可控硅整流元件直接控制发电机的励磁,这种励磁方式即为自并励可控硅整流励磁，其特点如下：（1）因采用可控硅整流器和无需考虑同轴励磁机时间常数的影响,故可获得较高的电压响应速度。
(2) 励磁变压器接到发电机端不受厂用电压的影响，但需起励电源。
（3）缺点：其一整流输出的直流顶值电压受发电机或电力系统短路故障形式和故障点远近的影响，缺乏足够的强励能力。
其二由于自并励可控硅整流励磁系统的发电机短路电流衰减较快，对发电机带延时的后备保护可靠动作不利。
为此，过流保护可采用电流启动记忆，由复合电压或低电压闭锁的延时保护。
2. 发电机励磁装置:(1) 励磁装置组成:并联励磁变、可控整流装置、励磁调节器、灭磁及转子过电压保护、起励回路。
(2) 并联励磁变压器：型号:SCLLB-1800KVA / 容量:1800kVA一次电压15.75KV 二次电压:0.6kv接线Y/△ -11••••• 自并励励磁系统的励磁变压器不设自动开关，只设有隔离刀闸。
励磁变装设过流保护，该保护动作引跳出口油开关及灭磁开关。
励磁变接在主变底压侧,不受系统及厂用电影响。
•（3) 可控硅整流回路:（整流回路原理图：）以单相半波整流电路为例说明可控硅整流电路的工作原理。
要使可控硅导通，必须在可控硅的阳极及控制极同时加正向电压，并且使流过可控硅的阳极电流大于它的维持电流。
当阳极加反响电压，或流过可控硅阳极的电流小于维持电流时，可控硅截止。
从可控硅承受正向电压开始，到可控硅导通为止，这一段区间为控制角。
改变控制角的大小，可调整可控硅输出电压的大小。
可控硅整流电路可输出连续可调的直流电压。
主整流器采用三相全控桥,2个功率柜并列运行。
整流元件采用晶闸管整流，•每个功率柜额定功率输出2000A。
整流柜为强迫风冷式。
风机设有主、备用电源,互为备用(•主、备用电源:均用机旁I II段电源)。
发电机励磁系统工作原理
发电机励磁系统工作原理
发电机励磁系统工作原理是通过在发电机的励磁线圈中通电产生电磁场，从而激发转子磁极上的磁场，进而导致转子磁极和定子磁极之间的磁场相互作用，产生电磁感应，最终实现电能的转换和发电。
具体过程如下：
1. 发电机的励磁线圈通电：励磁线圈被连接到直流电源上，通电后产生电流，从而在励磁线圈内形成电磁场。
2. 电磁场激发转子磁极：产生的电磁场经过磁路作用，激发转子磁极上的磁场。
3. 转子磁场与定子磁场交互作用：转子磁场和定子磁场之间相互作用，引发电磁感应现象。
4. 电磁感应产生交流电：由于转子磁场和定子磁场的相互作用，导致定子线圈中产生交流电流。
5. 交流电输出：产生的交流电经过定子线圈的接触器或整流器等装置，进行调整和控制后输出为电能。
总之，发电机励磁系统工作原理是通过励磁线圈通电产生电磁场，激发转子磁极上的磁场，并与定子磁场相互作用产生电磁感应，从而实现电能的转换和发电。
发电机励磁系统原理介绍
PID控制策略在励磁调节中应用
01
02
03
比例（P）控制
根据偏差的大小进行调节 ，快速减小偏差，但可能 产生超调。
积分（I）控制
消除静差，提高控制精度 ，但可能降低系统稳定性 。
微分（D）控制
预测偏差变化趋势，提前 进行调节，以改善系统动 态性能。
现代控制理论在励磁调节中应用
最优控制
01
基于优化算法，寻找最优控制策略，使得系统性能达到最优。
替换法
在怀疑某个部件出现故障时，可以用正常 的部件进行替换，观察系统运行状态是否 恢复正常，以验证故障部位。
维护保养建议和经验分享
定期检查
定期对励磁系统的各个部件进行检查，包括电源线路、传感器、调节 器等，确保其处于良好状态。
清洁保养
保持励磁系统的清洁，定期清理灰尘和杂物，防止对系统造成损害。
及时更换磨损件
励磁系统参数整定
根据实验数据，对励磁系统的控 制参数进行整定，以优化系统的 动态性能和稳态精度。
数字仿真技术在励磁系统验证中应用
建立数学模型 根据发电机的电磁特性和励磁系 统的工作原理，建立精确的数学 模型，包括电气方程、控制方程 等。
结果分析与优化 根据仿真结果，分析励磁系统的 性能表现，针对存在的问题进行 优化改进，提高系统的稳定性和 适应性。
03
04
交流励磁机
优点：交流励磁机具有效率高、体积小、 重量轻等优点，且可使用交流电源。
05
06
缺点：结构相对复杂，维护要求较高。
03
励磁调节器及控制策略
调节器类型及特点分析
模拟式调节器
基于模拟电路实现，具有简单、可靠的特点，但参数调整困难，且易受到环境 温度等因素的影响。
励磁系统原理
发电机励磁系统原理一.励磁系统1.励磁系统基本原理同步发电机励磁电源一般采用直流电，励磁系统的作用主要就是供给发电机转子绕组的直流电源。
同步发电机励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。
励磁功率单元包括整流装置及其交流电源，它向发电机的励磁绕组提供直流励磁功率；励磁调节器，感受发电机电压及运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出励磁电流的大小，以满足系统运行要求。
整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。
励磁系统大致可分为直流励磁机励磁系统和交流励磁机励磁系统以及自并励励磁(静止半导体励磁)系统。
2.励磁系统的任务1). 正常运行条件下，供给发电机励磁电流。
2). 根据发电机所带负荷的情况调整励磁电流，维持发电机机端电压。
3). 使并列运行的各同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配。
4). 增加并网运行发电机的阻尼转矩，以提高电力系统动态稳定性及输电线路的有功传输能力。
5). 电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，强行励磁，将励磁电压迅速提升到足够的顶值，以提高系统的暂态稳定性。
6). 发电机突然解列、甩负荷时，强行减磁，将励磁电流迅速降到安全值，以防止发电机电压过高。
7). 发电机内部发生短路故障时，快速灭磁，将励磁电流迅速减到零值，经减小故障损坏程度。
8). 不同的运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制，以保证发电机机组的安全稳定运行。
3.励磁系统的励磁方式.1).直流励磁机励磁系统直流励磁机是用于供给发电机励磁的直流发电机，过去机组容量不大，采用由直流发电机组成的励磁系统，励磁机与发电机同轴旋转，由于直流励磁机具有电刷和整流子等接触部件，需定期更换电刷和换向器，特别是当其容量随发电机容量而增大时换向问题很难解决，一般只在单机容量100MW以下的机组上采用。
直流励磁机通常采用自并励式，是利用励磁机电枢旋转切割剩磁来实现建压的，电枢绕组内的电势电流是交变的，借助换向装置将电枢内的交流电变成直流电。
第三章 同步发电机励磁自动控制系统
二、对励磁系统的基本要求
励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。
（一）对励磁调节器的要求
励磁调节器主要任务是检测和综合系统运行状态的信 息，以产生相应的控制信号，经放大后控制励磁功率 单元以得到所要求的发电机励磁电流。
励磁 功率单元
G 发电机
电力系统
励磁调节器 输入信息
一、同步发电机励磁控制系统的任务
优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供可靠的电 能，而且可以有效地提高系统的技术指标。
电压控制
控制无功功率的分配 提高同步发电机并联运行的稳定性 改善电力系统的运行条件
静态稳定 暂态稳定
水轮发电机组要求实行强行减磁
(一)、电压控制
电力系统运行时，负荷波动引起电压波动，需要对励磁电流进 行调节以维持机端电压在给定水平。励磁自动控制系统担负了 维持电压水平的任务。
1. 自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统
AE
VS
G
滑环
TR
TV
电压 启励元件
自动恒压元件
启励电源
AVR
2. 自励交流励磁机静止整流器励磁系统
AE
V
G
滑环
TR
TV
电压 启励元件
启励电源
励磁调节器
图3-19 静止励磁系统原理接线
§3.3 励磁系统中的整流电路
交流电压
整流
直流电压
大型发电机的转子励磁回路通常采用三相桥 式不可控整流电路，在静止励磁系统中采用三相 桥式全控整流电路；励磁机励磁回路通常采用三 相桥式半控整流或三相桥式全控整流电路。
0
ωt
(b) 输出电压波形（α＝1200）
同步电动机励磁系统培训PPT课件
主要特点
把电能转换成机械能的定、转子双边励磁的交流电动机 优点 • 功率因数高 • 运行稳定性高 • 运行效率高 • 转速恒定不变 缺点 • 起动复杂 • 需要两种电源 • 结构复杂、维护保养要求高
与同步发电机的比较
工作原理
• 发电机 输出有功、机械能转换成电能 • 电动机 吸收有功、电能转换成机械能
结构组成
单柜结构 双柜结构
调节器——机械结构
励磁调节器结构紧凑，其功能单元完全 模块化。调节器合理地组装在调节柜中，调节柜 采用双门结构，前门为有机玻璃门，内门为摇门， 双门结构可方便设备的调试、维护及检修。右图 为内门打开的调节柜。柜体采用进口RITTL柜体。
MER6002调节器组成
调节器逻辑原理图
-A09
转子 参 量 检控板
CT -B01
组合变送器
-A90
总线 板
PT
-BV01 -PLC
可编程控制器
-A04
信号输出板
(to RTU)
to SCR
-K90
调节 板
-GT
RS232C 操 作显 示 屏
核心控制器件
日本松下电工的FP0型可编程控制器
16DI/16DO 2AI/1AO 5000步程序容量 0.9us/步
集成一体化移相触发模块 日本HAKKO公司的V608C彩色液晶触摸屏
人机界面——智能触摸屏
运行参数显示 运行状态显示 操作 故障报警 故障记录、追忆 故障处理帮助
人机界面欢迎画面
人机界面主菜单
状态显示－表计画面
主通道信息画面
备用通道信息画面
通道操作画面－ＯＦＦ状态
通道操作画面－ＯＮ状态
——应用范围
发电机励磁系统原理(精)
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
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。
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。
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FWL/B-600/800励磁框图
广科院大型励磁系统 EXC-9000励磁系统
EXC-9000励磁框图
T02
EXCITATION TRANSFORMER
U BATT.
F05 Q80
T05
பைடு நூலகம்Q02
SA01
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SA02
VI02
A/D
D/A
Channel A
DSP CPU
I/O 接口板 900A
模 拟
900C
QFG R02
LCD
人机接口
900J
PULSE BUS
CANBUS
LCD
900K
IPC
串行通讯
900I
900G
输出信号
GS
三峡电厂左岸励磁系统
THYRIP OL
不完全柔性制动系统
调 辅助 节 控制 器柜
直流灭磁 灭磁 制动
整流柜（功率柜） 开关柜 电阻柜 整流
S101
S106+S107 柜
三峡电厂右岸励磁系统
THYRIP OL
完全柔性制动系统
调 辅助 节 控制 器柜
整流柜（功率柜） 制动整流柜
（柔性制动）
直流灭磁 灭磁
开关柜 电阻柜
S101
S106+S107
三峡左岸励磁系统主接线
励磁系统保护监测报警功能
• V/Hz引起饱和 • 温度跳闸报警 • 过载
• PT信号 断线报警
• 硬件自监报警跳闸 • 软件自监报警跳闸 • 内部供电报警跳闸 •外部故障跳闸 •AVR电源报警 •故障信息记录
• 内部短路 • 可控硅过载 • 单柜退出 •可控硅监测 报警
•停风报警
•限制动作记录
•单柜退出
•面板显示
•转子过电压保护跳闸 •转子温度测量
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发电机励磁原理介绍
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发电机励磁系统原理
第六部分
三峡电厂陈小明 Chen_xiaoming@
.cn
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美国GE公司（北京光耀、哈尔滨电机厂、 南瑞电控、洪山电工、能达电气）
南瑞电控大型励磁系统 FWL/B-600/800励磁系统
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总
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线
DSP CPU
I/O 接口板
线
板
900A
板
AC AUX. BUS AC BUS DC BUS DC24V BUS
G34 G33 G32 G31
LCD
M
900M
U AUX. Q90
R03 V03 Q03
F02 900N
900P
900K 900H
900E
Channel C