第三章4节励磁控制系统调节特性和并联机组间无功分配 (1).ppt

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1、 励磁调节单元（自动调压器）的励磁调节单元（自动调压器）的最基本部分是一个闭环比例最基本部分是一个闭环比例调节器调节器，它的输入量是发电机电压，输出量是励磁机的励磁电，它的输入量是发电机电压，输出量是励磁机的励磁电流或者是发电机的转子电流流或者是发电机的转子电流第四节励磁控制系统调节特性和并联机组间无功分配他的功能有二：他的功能有二：1、保持发电机端电压不变、保持发电机端电压不变2、保持并联机组间的无功负荷的合理分配、保持并联机组间的无功负荷的合理分配励磁控制系统框图励磁控制系统框图 同步发电机励磁功率单元励磁调节器手动自动励磁调节器检测发电机的电压、电流或其它状态量，然后按指定的调节准则对励

2、磁功率单元发出控制信号，实现控制功能。励磁系统其他信号一一 励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的基本特性与框图 比例式励磁调节器比例式励磁调节器 励励磁磁调调节节器器最最基基本本的的功功能能是是调调节发电机的端电压。节发电机的端电压。常常用用的的励励磁磁调调节节器器是是比比例例式式调调节节器器，它它的的主主要要输输入入量量是是发发电电机机端端电电压压，其其输输出出用用来来控控制制励励磁功率单元。磁功率单元。电电压压升升高高时时输输出出减减小小，电电压压降降低时输出增大。低时输出增大。励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的基本特性与框图（一）励磁调节器基本框图(二二)工作原理工作原理图图(a)

3、是在是在手手动动和和辅辅助助控制均不控制均不调节调节的情况的情况下下,调节调节器器输输出出电电流流ILL和和输输入入电压电压UG之之间间的的静静态态关系曲关系曲线线。图图(b)是是励磁机励磁机电电流放流放大特性曲大特性曲线线,其中其中纵纵坐坐标标ILL为为输输入量入量、横坐、横坐标标IL为输为输出量。出量。图图(b)励磁机励磁机电流放大特性电流放大特性UG2 UG1 UG IL2 IL1 ILILLILL1ILL2 0UGILILLILL1ILL2 0图图(a)比例式比例式励磁调节器的励磁调节器的静态调节特性静态调节特性设设G运行运行点点,UG=UG1,励磁机励磁机励磁励磁电电流流ILL=IL

4、L1,发电发电机机励磁励磁电电流流IL=IL1。当当UG时时,ILL将减小将减小IL阻止阻止发电发电机机电压电压上升上升;当当UG时时,ILL将将IL阻止阻止发电发电机机电压电压下降。下降。图图(a)比例式励磁调节器的静态调节特性比例式励磁调节器的静态调节特性图图(b)励磁机电流放大特性励磁机电流放大特性UGILL U UG GI IL L这就是这就是比例调节式励磁自动比例调节式励磁自动控制系统自动调节发电机电控制系统自动调节发电机电压的原理压的原理。UG1UG2 IL2 ILIL1ILL1ILL20ILL ILL1ILL2但是但是,比例比例调节调节的的结结果果不能使不能使发电发电机机电压维电

5、压维持恒定持恒定。发电发电机机电压电压上升上升时时,自自动调节动调节的的结结果果点，点，ILL=ILL2,IL=IL2,UG=UG2,此此时时,发电发电机机电压电压有有调调节误节误差差UG,发电发电机励机励磁磁电电流流变变化了化了IL。比例调节的调节比例调节的调节作用作用(IL)是是以被控制参数存在调节误差以被控制参数存在调节误差(UG)为代价换取的为代价换取的。UGILL U UG GI IL LUG1UG2 IL2 ILIL1ILL1ILL20ILL ILL1ILL2图图(a)比例式励磁调节器的静态调节特性比例式励磁调节器的静态调节特性图图(b)励磁机电流放大特性励磁机电流放大特性设设图图

6、中各中各环节环节都工作在都工作在线线性段性段，则图则图中所示系中所示系统统的的工作可用下式描述：工作可用下式描述：UE=UgdUC=UgdKCUGKC=UC UGUG=KAKLKGUEKC电压测电压测量量单单元元输输出出电压电压UC和和发电发电机端机端电压电压之比之比;Ugd给给定定电压电压，折算到，折算到发电发电机端机端电压电压相当于相当于电压给电压给 定定为为UGD=UgdKC；（；（Ugd=KCUGD）KA励磁励磁调节调节器放大系数，器放大系数，KA=ILLUE；KL、KG励磁机和励磁机和发电发电机的放大系数。机的放大系数。要减小要减小误误差差UE,必必须须增大增大KC、KA、KL和和K

7、G的的值值。设计设计和和调试时调试时,不能改不能改变变KL和和KG，KC一般也一般也为为定定值值，因此因此减少减少发电发电机机电压调节误电压调节误差的差的办办法法就只有就只有增大增大KA了了。如果如果KA，则则UE0。减少减少发电发电机机电压电压调节误调节误差差UE的的办办法法：将第三式的将第三式的UG代入第一式中，可得出代入第一式中，可得出比例式励磁比例式励磁调节调节器器缺点及改缺点及改进进：缺点：励磁机和缺点：励磁机和发电发电机机的的励磁励磁绕组绕组都有都有时间时间常数常数，相当于相当于一一阶惯阶惯性性环节环节。KA太大太大时时,系系统统的的动态动态特性会特性会变变差差,甚至会失去甚至会失

8、去稳稳定定。既然既然KA不能太大不能太大,调节误调节误差差UE(也也对应对应于于UG)也就也就不能太小不能太小。这这是比例式励磁是比例式励磁调节调节器存在的一个器存在的一个固有缺点固有缺点。改改进进：如果要求如果要求发电发电机机电压电压的的静静态调节误态调节误差差UE为为零零，应应在比例在比例调节调节的基的基础础上上增加增加积积分分调节调节。二、比例式可控硅励磁调节器二、比例式可控硅励磁调节器的工作原理的工作原理返回返回返回图图4-21 比例式可控硅励磁调节器的结构框图比例式可控硅励磁调节器的结构框图(一一)电压测量比较单元电压测量比较单元基本作用基本作用是把是把发电机电压发电机电压变换为与其

9、成正比的变换为与其成正比的直直流电压流电压,与与给定电压给定电压进行比较进行比较,得到两者的得到两者的偏差偏差。1.1.对对测量比较单元测量比较单元的的基本要求基本要求测量电路测量电路应有足够应有足够高的灵敏度高的灵敏度,给定电压应稳定给定电压应稳定,电压给定电路电压给定电路的的调整范围调整范围必须必须满足运行要求满足运行要求。一般应保证发电机一般应保证发电机空载空载运行时，机端电压能在运行时，机端电压能在70 70110110额定电压额定电压范围内进行范围内进行平衡地调节平衡地调节。测量电路测量电路应具有应具有优良的动态性能优良的动态性能，即要求，即要求反应迅速反应迅速(电路的时间常数要小电

10、路的时间常数要小)。测量电路测量电路的的输出电压应平稳输出电压应平稳，纹波要小纹波要小。2 2电路工作原理及特性电路工作原理及特性(1)(1)电路的结构电路的结构正序电压正序电压滤过器滤过器测量变测量变压器压器比较整定比较整定整流滤波整流滤波给定电压给定电压UgdUbUgUC图测量比较单元结构框图图测量比较单元结构框图正序电压滤过器的正序电压滤过器的作用作用是在电力系统的三相电压是在电力系统的三相电压不不平衡时平衡时，负序电压被滤掉负序电压被滤掉，输出输出一个对称的反映电一个对称的反映电压水平的压水平的正序电压正序电压，以，以提高测量单元的灵敏度提高测量单元的灵敏度,并使并使接于其后的测量变压

11、器处于对称三相电压下工作接于其后的测量变压器处于对称三相电压下工作。测量变压器测量变压器的的作用作用是将从电压互感器二次侧来的是将从电压互感器二次侧来的电压电压降低为降低为适用于整流电路所需要的值。适用于整流电路所需要的值。测量变压器的测量变压器的副边副边一般为一般为三相三相。有的励磁调节器中为了有的励磁调节器中为了减小减小整流后的整流后的交流分量交流分量,进进而减小而减小滤波滤波电容量电容量,达到达到减小减小测量单元测量单元时间常数时间常数的的目的目的,将测量变压器副边做成将测量变压器副边做成6 6相相,甚至甚至12 12相相。相应整流电路也做成为相应整流电路也做成为6 6相或相或12 12

12、相相的原因。的原因。整流整流滤滤波波的的作用作用是是将将测测量量变压变压器副器副边输边输出的出的电电压变换压变换成平成平稳稳的直流的直流电压电压。UC与与Ug成正比。成正比。正序电压正序电压滤过器滤过器测量变测量变压器压器比较整定比较整定整流滤波整流滤波给定电压给定电压UgdUbUgUC图测量比较单元结构框图图测量比较单元结构框图多相整流：多相整流：/Y Y-12-11-12-11UA1B1UA2B2 使二次侧线电压幅值使二次侧线电压幅值相等相等UA1B1=UA2B2=,UB1C1UC1A1UB2C2UC2A2A2B2C2A1B1C130整流后为整流后为六相全波整流波形六相全波整流波形,输出电

13、压波形是一个输出电压波形是一个周期内有周期内有12个波头个波头的脉动电压的脉动电压直流电压中含有的直流电压中含有的最最低次谐波的频率为基低次谐波的频率为基波频率的波频率的12倍，即倍，即12x50=600Hz,且幅度且幅度小小,便于滤波和提高响便于滤波和提高响应速度应速度.六相桥式整流后的直六相桥式整流后的直流电压较为平稳。流电压较为平稳。UA1B1=UA2B2=,(2)(2)比较整定电路比较整定电路比比较较整定整定电电路路的的作用作用：把把测测量量、整流整流后后输输出的出的电压电压UC与与给给定定电压电压Ugd相相比比较较,输输出出一个一个表征表征发电发电机机电压电压与其与其给给定定值值偏差

14、偏差的的直流直流电压电压Ub，输输出到出到综综合放大合放大环节环节；通通过过调节调节整定整定电电位器位器W，来改，来改变变Ugd去去调节调节Ub的的大小大小,进进而而调节发电调节发电机端机端电压电压或无功功率或无功功率,起到起到比比较较与整定与整定电压电压的作用的作用故又叫故又叫比比较较整定整定电电路路。可以可以就地手就地手动动、远远方手方手动动、通通过过自自动动装置装置调节调节。两个两个“手动手动”的区别：的区别：这里所说的这里所说的手动是自动调节部分手动是自动调节部分工作正常时工作正常时的调节的调节。图中的图中的“手动控制手动控制”是在是在励磁调励磁调节器的自动调节部分出现节器的自动调节部

15、分出现故障退故障退出出工作后工作后的手动调节。的手动调节。不要混淆啊！不要混淆啊！U1UbU2UabUb,U1,U20UW当当UabUW时时,WYl和和WY2导导通通,两端两端电压为电压为它的它的稳稳定定电压电压UW,比比较电较电路用下式路用下式描述：描述：U1=UabUW U2=UW Ub=U1U2=Uab-2UW图图中中Ub的的上升段是励磁上升段是励磁调调节节器的工作段器的工作段U1UbU2Uab40UW(b)工作特性工作特性U UC CU Uab abR RW WW WI IC CWYWY1 1WYWY2 2R R2 2R R1 1a ab bU Ub bU U1 1U U2 2(a)电

16、路图电路图图比较整定电路图比较整定电路Ub,U1,U2U1UbU2UW2U2UW WD式中式中Uab正比于正比于发电发电机机电压电压UG,Uab=KCUG,KC为为放大系数放大系数;(KC值值与与谁谁有关有关?)2UW为为比比较电较电路的路的基准基准电压电压,2UW=KCUGD,UGD为归为归算到算到发电发电机端机端电压电压的的给给定定值值。UGD=UgdKC将上述关系代入将上述关系代入上上式，有式，有Ub=Uab-2UW=KCUG-KCUGD =KC(UG-UGD)=KCUG Ub代表代表发电发电机机电压电压与与给给定定电压电压之差。之差。参考参考电电位改位改变变后：后：若若以以点点为为Ub

17、的的参考参考电电位位,则则比比较电较电路的路的输输出出电压电压为为Ub=U2-U1=2UW-Uab按两式作出比按两式作出比较电较电路路输输出特出特性如性如图图(b)所示所示.U1UbUbUb,U1,U240Uw图图(b)工作特性工作特性U2(4-37b)实际的半导体励磁调节器中实际的半导体励磁调节器中,U Ub b和和U Ub b都有。都有。返回74UG(3)(3)发电机电压整定的原理发电机电压整定的原理发电发电机机电压电压整定是通整定是通过调过调整整电电位器位器W的阻的阻值值RW实现实现的。的。W的阻的阻值值RW可以就地可以就地手手动动调调整整，也可以在控制室通过也可以在控制室通过控制电动机

18、控制电动机D D正、反转进正、反转进行行远方调整远方调整。怎样调整呢？怎样调整呢？UCUabRWWICWY1WY2R2R1abUbU1U2(a)电电路路图图D三种三种设发电设发电机运行在机运行在电压电压UG。对应对应比比较电较电路路输输出出电压电压Ub=0。如果如果这时这时调调整整RW增加增加,流流过过W 的的电电流流IC引起的引起的电压电压降降IC RW就会增加就会增加.因改因改变变阻阻值值RW是在是在很短很短时时间间内完成内完成的的,在在调调整整RW时时UG是不是不变变化的化的,UC也不会也不会变变化。化。UC=IC RW+UabUb=U1U2=Uab-2UW这样这样，RW增加增加的的结结

19、果果会使会使UabUb。DUCUabRWWICWY1WY2R2R1abUb(a)电电路路图图重复：重复：RWUabUbUb下降下降会引起会引起图图4-2l中中UK、ILL和和IL等等变变化化。这这些参数些参数变变化的化的结结果会使果会使发电发电机机电压电压UG上升上升(这这是是励磁励磁调节调节特性特性所决定所决定),Ub=Uab-2UWUG上升上升UCUabUb。当上升到当上升到Ub0时时，调节过调节过程停止，程停止，发电发电机机进进入新入新的的稳稳定点运行。定点运行。4-21为什么调节过程一定在为什么调节过程一定在U Ub b0 0时结束呢时结束呢?U Ub b就是就是U UE E,是是发电

20、机电压发电机电压的的调节误差调节误差。由于由于K KA A、K KL L、K KG G三者的乘积相当大三者的乘积相当大,U UE E0 0,所以所以,只有只有U Ub b回到近于零时回到近于零时,调节过程才能结束。调节过程才能结束。当当增加增加W W的电阻值的电阻值R RW W的结果使的结果使发电机电压发电机电压升高升高了。了。当当减少减少W W的阻值的阻值R RW W时时,可使可使发电机电压发电机电压(?)(?)下降下降。这就是这就是发电机电压整定的原理发电机电压整定的原理。(给定值给定值?)?)(二二)综合放大单元综合放大单元综合放大综合放大各种各种励磁控制信号励磁控制信号。这些信号包括这

21、些信号包括发电机电压偏差信号发电机电压偏差信号、电力系统稳定电力系统稳定信号信号以及以及低励限制低励限制和和过励限制信号过励限制信号等。等。改善改善励磁自动控制系统的励磁自动控制系统的静态和动态静态和动态性能指标性能指标.合理地选取合理地选取综合放大单元的放大系数综合放大单元的放大系数,可使系统既有可使系统既有足够的足够的静态调节精度静态调节精度,又有良好的又有良好的动态调节特性动态调节特性。输出输出移相单元所需的移相单元所需的输入电压输入电压。不同的不同的移相触发电路移相触发电路对对输入电压输入电压有不同要求有不同要求,这要靠这要靠综合放大单元综合放大单元满足。满足。1.1.综合放大单元的综

22、合放大单元的作用作用2.2.对综合放大单元的对综合放大单元的基本要求基本要求要求能要求能线性无关地线性无关地综合、放大各输入信号。所综合、放大各输入信号。所谓谓线性无关地放大各输入信号线性无关地放大各输入信号,即即输出和输入之间输出和输入之间成线性关系成线性关系,而且而且改变输入信号中的任何一个信号改变输入信号中的任何一个信号的放大系数的放大系数,不影响其它输入信号的放大系数不影响其它输入信号的放大系数。有足够的运算精度和放大系数，有足够的运算精度和放大系数，放大系数可调放大系数可调。响应速度要快响应速度要快，即时间常数要小即时间常数要小。工作稳定、输出阻抗低工作稳定、输出阻抗低。即要求。即要

23、求零点漂移小零点漂移小,负负载能力强载能力强,保证综合放大单元的保证综合放大单元的输出电压不受移相输出电压不受移相触发单元工作的影响触发单元工作的影响。输出电压范围满足移相触发单元的要求。输出电压范围满足移相触发单元的要求。3 3综合放大单元的工作原理及特性综合放大单元的工作原理及特性半导体励磁调节器半导体励磁调节器中一般采用中一般采用直流运算放大器直流运算放大器。图图4-24综合放大单元综合放大单元-U UK KR R1 1R RFKFKR R2 2I II IFKFKU U+E+EE0 0V VI Ib bI IFZFZUbUFZ 运放器运放器两主要两主要特点特点：开环放开环放(无无RFK

24、)大系数大系数K K0 0很大很大,一般一般K K0 0 10410 105 5;输入阻抗输入阻抗Rr r很大。很大。加入加入R FK 后后,闭环反馈系数闭环反馈系数K FK 也很大也很大(反馈很深反馈很深)，使得使得U U和和 I I近似等于零近似等于零,虚虚地端地端,设设U0,I 0,则有则有 -U UK KR R1 1R RFKFKR R2 2I II IFKFKU U+E+E-E-E0 0V VI Ib bI IFZFZUbUFZ Rr rK K0 0(4-39)(4-38)-U UK KR R1 1R RFKFKR R2 2I II IFKFKU U+E+E-E-E0 0V VI I

25、b bI IFZFZUbUFZ Rr r上式上式说说明明,综综合放大器的合放大器的输输出出电压电压UK等于等于输输入入电压电压Ub和和UFZ按不同按不同的比例相加之和的比例相加之和，它它们们的比例系数可以通的比例系数可以通过过改改变变各各自自输输入入电电阻阻R1或或R2整定整定,实现实现对对各各输输入信号入信号线线性无关的性无关的综综合放大合放大。UKUb0图图4-24(b)综合放大单综合放大单元工作特性元工作特性综合放大单元的工作特性如图综合放大单元的工作特性如图4-24(b)4-24(b)所示。所示。U UKmaxKmaxU UKminKmin返回74由运算放大器构成的综合放大环节电路由运

26、算放大器构成的综合放大环节电路 双向限幅双向限幅使输入使输入U0 0图图4-30 单稳态移相触发电路原理图单稳态移相触发电路原理图0 0ut t0 0URt t0 0Ub2t tUQt tUPt t0 0UC1t t0 0UC5t t0 0UTt t0 0UCFAt tuATuCuA3030A At1t1)稳态稳态：uAT0,C1充充电电,UR。BGl通通,BG2止止,C2充充电电。UQ0,UpE,UC5=0，UT=0,UCFA=0.无脉冲无脉冲.2)暂态暂态:在在t=t1区区间间,uAT变负变负,C1放放电电,C1反充反充电电。向向BG2提供提供Ib2,负负脉冲脉冲,BG2通通Up0UQEB

27、Gl突止突止C5充充电电E。UQ随随C2放放电电而逐而逐渐渐下下降。降。U UC2C2+-+-暂态：暂态：u uATAT0 0,C C1 1放放电电,C,C1 1反充反充电电,Ub2负脉冲负脉冲,BG2通通Up0UQEBGl突止突止C5充电充电E，同时，同时C2放放电电,有两条回路有两条回路:通通E0止止E0+-+-当当C C2 2放电到使放电到使U UQ Q=0=0时时,U,Uc1 c1U Ub2 b2 BG BG2 2止止BGBGll通通,恢复稳态恢复稳态。在。在BGBGll导导 通时通时,C C5 5放电放电MBMB副边感应副边感应U UCFACFA。通通返回 当当C2放放电电到使到使U

28、Q=0时时(t)，BGl开始出开始出现现基极基极电电流流BG1的集的集电电极极电电流增加，流增加，Uc1Ub2BG2截止截止BGl导导通，重新恢复通，重新恢复到到稳稳定状定状态态。在在BGl导导通通时时,C5通通过过D7脉冲脉冲变压变压器器MB的原的原边边BG1的的e-c极放极放电电MB副副边边感感应应出一个出一个脉冲脉冲电压电压UCFA。0 0ut t0 0URt t0 0Ub2t t0 0UQt t0 0UPt t0 0UC1t t0 0UC5t t0 0UTt t0 0UCFAt tuATuCuA3030A At1t返回uB一个三相一个三相半控半控桥式整流电路桥式整流电路,需要需要三套三

29、套相同的移相触相同的移相触发电路。发电路。图图4-30中电压中电压uAT是是A相可控硅相可控硅SCRA触发脉冲的同步触发脉冲的同步信号，信号，R1、C1和和D1D4构成构成同步电路同步电路；综合放大单元的输出电压综合放大单元的输出电压UK是移相触发电路的是移相触发电路的输入输入信号信号;电容器电容器C2、二极管、二极管D5、电阻、电阻R6和和R3等构成等构成移相环节移相环节;三极管三极管BGl和和BG2及其辅助电路构成的及其辅助电路构成的单稳态触发器单稳态触发器,是是脉冲形成环节脉冲形成环节;脉冲变压器脉冲变压器MB起脉冲放大和整形作用起脉冲放大和整形作用;移相触发单移相触发单元元的输出为触发

30、脉冲的输出为触发脉冲,它需满足对移相触发脉冲的各它需满足对移相触发脉冲的各项要求。项要求。1 1)单稳态电路的单稳态电路的稳定状态稳定状态(稳态稳态)在在图图4-31中中0tl区区间间uAT0，uAT经过经过Rl、D3向向C1充充电电。C1的右的右电电极极为为“+”，左，左电电极极为为“-”。当。当Cl充充满电满电荷以后，荷以后，uATRlDl0成回路，成回路，UR的波形如的波形如图图4-31(b)所示。在此期所示。在此期间间BGl导导通，通，BG2截止，截止，电电容器容器C2通通过过BGl的的e-b极极RC2-E充充电电。C2充充满电满电荷以荷以后，后，UQ0，Up-E，UQ和和Up的波形的

31、波形图图如如图图4-31(d)和和(e)所示。由于所示。由于BG1导导通，通，UC5=0，UT=0，UCFA=0。即即无脉冲无脉冲输输出出。2 2）单稳态电路的）单稳态电路的非稳定非稳定状态状态(暂态暂态)在在t=t1区区间间，同步，同步电压电压uAT由正由正过过零零变负变负，电电容容C1上上已充已充电电的的电电荷通荷通过过Rl同步同步电电源内部源内部BG2的的e-b极极D4C1放放电电，然后由同步，然后由同步电电源向源向C1反充反充电电。C1放放电电和充和充电电向向BG2提供了一个基极提供了一个基极电电流流Ib2，使，使BG2基极基极电压电压出出现现一个一个负负脉冲，如脉冲，如图图4-31(

32、c)所示。所示。Ib2使使BG2导导通通Up0UQEBGl突然截止突然截止通通过过D6、RCl向向C5充充电电C5两端两端电压电压近似等于近似等于E。突然升。突然升高的高的UQ是不是不稳稳定的，它将随定的，它将随C2放放电电而逐而逐渐渐下降。下降。C2的放的放电电回路有两个：回路有两个：R6直流直流电电源内部源内部BG2的的e-c极；极；R3D5综综合放大器的内部合放大器的内部(UK)RwBG2的的e-c极。当极。当C2放放电电到使到使UQ=0时时(对应对应于于图图4-31(d)的的t)，BGl开始开始出出现现基极基极电电流流BG1的集的集电电极极电电流增加，流增加，Uc1Ub2BG2截止截止

33、BGl导导通，重新恢复到通，重新恢复到稳稳定定状状态态。在。在BGl导导通通时时，已充，已充满电满电荷的荷的电电容容C5通通过过D7脉冲脉冲变压变压器器MB的原的原边边BG1的的e-c极放极放电电MB副副边边感感应应出一个脉冲出一个脉冲电压电压UCFA。3 3）移相原理）移相原理图图4-32是移相原理示意是移相原理示意图图。曲曲线线A是是电电容容C2通通过过R6和及和及两两个回路放个回路放电电时时UQ的的变变化曲化曲线线,曲曲线线C是是C2只通只通过过R6回路回路放放电电时时UQ的的变变化曲化曲线线。(不加不加UK)在在UQUKUZd时时,二极管二极管D5承承受正向受正向电压电压而而导导通通,

34、C2经经R6和和R3放放电电,UQ沿沿图图4-32曲曲线线A变变化化.0tmin tmaxtUQUK-UZdAC图图4-32移相原理示意图移相原理示意图图4-30当当UQUk线线2-a点时点时UC2=Uk,D5断断,只剩一只剩一条放电回路条放电回路线线3-Uk上正上正,负阻效负阻效应应,两条路加速放电两条路加速放电+_1=max0.7(R3+W)C2两条放电回路当当C2放放电电到使到使UC2=0时时,曲曲线线2交零交零线线于于t,发发出一触出一触发发脉冲脉冲u。Uk越大越大越大越大UK增加增加t向右移向右移动动;UK减小减小,t会向左移会向左移动动使使减小减小。这这就是就是移相的原理移相的原理

35、。0min maxtUC2UK321 Uk断开断开t060Au移相原理示意图移相原理示意图uAuA=0波形UKUKuAu线线3-Uk上正上正,负阻效应负阻效应,两条路加速放电两条路加速放电A=180uUK与与的关系如的关系如图图4-33所所示示.图图4-31中中点点为为A相相可控可控硅硅SCRA的自然的自然换换相点，相点，也是也是SCRA的控制角的控制角的的零点零点,同步同步电压电压uAT 的相位的相位超超前于前于A相相电压电压180。(?)01212UZd2UZd1UKUK图图4-33移相触发单元的静态特性移相触发单元的静态特性图4-31fanhui4 4）整定电压）整定电压U UZdZd的

36、作用的作用当当UK不不变时变时,若若UZd增加增加,(UK-UZd)会减会减小小,UCF会向左移会向左移动动,减小减小;若若UZd减小减小时时,UCF会向右会向右移移动动,增加增加。一般一般令令UKUzd时时=0 可控硅全可控硅全开放开放,令令UKUzd=Ec时时180可控可控硅元件全关硅元件全关闭闭.0tmin t tmaxtUQABCt030UCFUCFA图图4-32移相原理示意图移相原理示意图UK-UZdUK-UZd将此特性用图形表示即将此特性用图形表示即如图如图4-334-33所示，所示，当整定电压当整定电压UZd 确定以确定以后后,U UK K发生改变时发生改变时U UK K与与的关

37、系的关系图中特性图中特性曲线曲线1 1和和曲线曲线2 2对应的整定电压对应的整定电压U UZd1Zd1 U UZd2Zd2。01212UZd2UZd1UKUK图图4-33移相触发单元的静态特性移相触发单元的静态特性返回74励磁调节器各环节的特性作出来以后要进行励磁调节器各环节的特性作出来以后要进行统调统调,才能求取出才能求取出理想理想的的励磁调节器输入输出特性励磁调节器输入输出特性。统调时统调时需要需要移动移动和和U UK K的关系曲线的位置的关系曲线的位置，此项功，此项功能是能是提高调节提高调节U UZdZd实现实现的。的。三、比例式半导体励磁调节器的静态工作特性三、比例式半导体励磁调节器的

38、静态工作特性半半导导体体励励磁磁调调节节器器的的静静态态工工作作特特性性是是指指它它的的输输入入电压电压和和输出电压输出电压之间的之间的静态关系静态关系。用用以以上上各各单单元元构构成成励励磁磁调调节节器器时时，为为了了使使各各个个单单元元之之间间很很好好配配合合,通通常常要要对对这这些些单单元元工工作作特特性性做做一一些些处理处理。例例如如,图图4 434 34半半导导体体励励磁磁调调节节器器在在测测量量比比较较单单元元输输出出中中串串了了一一只只二二极极管管D D13 13,就就使使得得综综合合放放大大单单元元的的输输入变成了图入变成了图4 435(a)35(a)曲线曲线A A所示所示,削

39、去了削去了U Ub b为正的部分为正的部分。图4-34ILLILL1ILL2ILL3ILL3ILL2ILL1ILLILL=f(UG)UG3UG2UG1UG1UG2UG3UGUGUbUb1Ub3Ub2UkUk1Uk2Uk3Uk1Uk2Uk3Uk113211122223333123000DAC CBAEE(a)测量单元测量单元(e)励磁调节器励磁调节器的静态特性的静态特性(d)可控硅整流电路可控硅整流电路(c)移相触发单元移相触发单元(b)放大单元放大单元图图4-35ZTL型半导体励磁调节器的静态工作特性型半导体励磁调节器的静态工作特性返回ILLILL1ILL2ILL3ILL3ILL2ILL1IL

40、LILL=f(UG)UG3UG2UG1UG1UG2UG3UGUGUbUb1Ub3Ub2UkUk1Uk2Uk3Uk1Uk2Uk3Uk113211122223333123000DAC CBAEE(a)测量单元测量单元(e)励磁调节器励磁调节器的静态特性的静态特性(d)可控硅整流电路可控硅整流电路(c)移相触发单元移相触发单元(b)放大单元放大单元图4-23图4-24图4-33图4-27图图4-35ZTL型半导体励磁调节器的静态工作特性型半导体励磁调节器的静态工作特性分分单单元元调调试试得得出出的的励励磁磁调调节节器器各各组组成成单单元元的的特特性性，一般来说是不会像图一般来说是不会像图4-354-

41、35配合得那么好。配合得那么好。比比如如移移相相触触发发单单元元的的特特性性为为曲曲线线C C时时就就不不能能得得出出曲曲线线E E。测测量量单单元元和和移移相相触触发发单单元元的的工工作作特特性性应应该该是是可可以以调调整的整的,例如可以将曲线例如可以将曲线C C调整到曲线调整到曲线E E的位置。的位置。这样才可得到满意的励磁调节特性。这样才可得到满意的励磁调节特性。通通过过调调整整励励磁磁调调节节器器各各构构成成单单元元的的特特性性得得出出满满意意的的励励磁磁调调节节器器静静态态工工作作特特性性的的过过程程,称称为为励励磁磁调调节节器器的的统调统调。根据根据图图4-35和和图图4-21,Z

42、TL各各单单元的工作特性元的工作特性可用下式可用下式描述：描述：Ub=K1(UGD-UG)UK=K2Ub =K3UK ILL=K4 UG归归算到算到发电发电机端机端电压电压的的给给定定电压电压。由由图图4-35知，知，移相触移相触发发和和可控硅整流可控硅整流两个两个单单元元是非是非线线性的性的。如果将。如果将某一工作点附近某一工作点附近不大的不大的变变化范化范围围内内看成看成是是线线性关系性关系，对对式（式（4-41）各分式）各分式求增量求增量，有，有（4-41）图4-35图4-21Ub=K1(UGD-UG)UK=K2Ub=K3UKILL=K4将上式整理后得将上式整理后得ILL=K4 K3K2

43、K1（-UG）K=ILL/UG=K1 K2K3K4（4-42）K半半导导体励磁体励磁调节调节器的静器的静态态放大系数。放大系数。K为为4-35（e)中特性曲中特性曲线线线线性段的性段的斜率斜率，等于各，等于各构成构成单单元放大系数的元放大系数的乘乘积积。“”号表示励磁号表示励磁调节调节器器输输出出电电流流ILL的的变变化与化与发发电电机机电压电压UG的的变变化化方向相反方向相反。即即UG增加增加时时，ILL下降；下降；UG下降下降时时，ILL增加。增加。返回励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的简化框图励磁调节器的特性曲线在工作区内的陡度，是调节器性能的主要指标之一，

44、即测量K1综合放大K2移相触发K3可控整流K4UGUREFUdeUSMUAVRK调节器的放大倍数9.1.1励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的静态工作特性调节器放大系数K与组成调节器的各单元增益的关系为励磁调节器总的放大倍数等于各组成单元放大倍数的乘积0000UdeUAVRUAVRUdeUGUGUSMUSMUREFba具有具有ZTL装置的装置的发电机外特性发电机外特性发电机的调节调节特性特性外特性的求取外特性的求取调节调节器特性器特性IEF=f(UG)维维持持UG为为定定值时值时的的IEF=f(IQ)称称为发电为发电机的机的无功无功调节调节特性特性IEFIEFIQU

45、G=UGeUG=UG2 UGeIQIQUGabUG=UGeILL=f(UG)UG1UG22022/12/19特征：稍有下倾一、发电机一、发电机电压调节特性电压调节特性同步同步发电发电机机励磁控制系励磁控制系统统的静的静态态工作特性工作特性是指在是指在没有人工参与没有人工参与调节调节的情况下的情况下,发电发电机机端机机端电压电压(UG)与与发电发电机机电电流的无功分量流的无功分量(Iq)之之间间的的静静态态特性特性。此特性通常称此特性通常称为为发电发电机外特性机外特性或或电压调节电压调节特性特性，也称也称为为电压调电压调差特性差特性。图图4-36是同步是同步发电发电机励磁控制系机励磁控制系统统静

46、静态态工作特性工作特性的的三种三种类类型型，其中，其中称称为为发电发电机端机端电压调电压调差率差率或或调调差系数差系数。发电机调差系数发电机调差系数ab调节特性下倾的程度表征了发电机励磁控制系统运行特性的一个重要参数调差系数无功电流从零增加到额定值时发电机电压的相对变化空载额定无功多台发电机综合调差系数？0 0称为称为正调差正调差，调节特性曲，调节特性曲线下倾线下倾,表示发电机机端电压表示发电机机端电压随无功电流的增大而下降随无功电流的增大而下降;0 0 0为正为正调差特性调差特性。U UG1G1U UG2G2I Iq q0 0I Iqe qe0 0UG调调差差单单元元的工作原理的工作原理:在

47、在ZTL测测量比量比较单较单元元的的输输入入侧侧,不是不是直接直接输输入入经经YH的的发电发电机端机端电压电压UG,而而是是输输入无功入无功电电源源补偿补偿后后的的发电发电机机UG 使得使得测测量量单单元元感受到的感受到的电压电压 UG随随发电发电机无功机无功电电流流IQ而而变变化：化：当当IQ增加增加时时,ZTL感受到的感受到的UG 也增加也增加,通通过过ZTL调调节节去降低去降低IL,这样这样就就减少减少了了发电发电机的机的UG.当发电机当发电机带纯有功负带纯有功负荷荷,即即coscos=1=1、=0=0时时,作作向量图。向量图。图图4-39调差单元的向量图调差单元的向量图（b）cos=1

48、时时（4-464-46）返回21页İcİa=0在在cos1时时,ZTL中中增加增加调调差差单单元后元后,输输入入ZTL测测量比量比较单较单元元的的电压电压Ua 、Ub 和和Uc 基本基本上不随上不随发电发电机机电电流的增加而流的增加而变变化化,只是将原来由只是将原来由Ua、Ub和和Uc组组成的成的电压电压三角形以三角形以Ub为为圆圆心心逆逆时针时针转动转动了一个不大的了一个不大的角度角度。这样这样,按照按照励磁系励磁系统统的工作特性的工作特性,发电发电机的励磁机的励磁电电流流和机端和机端电压电压将不随将不随发电发电机机有功有功电电流流的的变变化而化而变变化化。综合图可看出综合图可看出,励磁调节

49、器的调差单元只反映发电励磁调节器的调差单元只反映发电机机无功功率变化无功功率变化而基本不反映而基本不反映有功功率变化有功功率变化。以上介绍了以上介绍了两种极端两种极端情况情况.实际上发电机实际上发电机既带有功既带有功负荷负荷,也带无功负荷也带无功负荷,即即 1 1coscos 0 0图图4-384-38调差单元结线会使发电机端电压随发电机电调差单元结线会使发电机端电压随发电机电流的增加而下降即流的增加而下降即0 0 。如果将如果将İa a和和İc c接入接入R Rc c和和R Ra a的两个的两个接线头对调接线头对调就得发电就得发电机机上翘上翘的调差特性的调差特性(即即0 0)。负调差可以部分

50、补偿无功电流在变压器变压器漏负调差可以部分补偿无功电流在变压器变压器漏电抗中的压降。所以又叫做电流补偿环节。电抗中的压降。所以又叫做电流补偿环节。图4-38图4-36正调差用于完成发电机母线上并联运行的发电机组之间合理稳定的无功分配，负调差，通过升压变压器在高压母线上并列运行的发电机，为了保证其在高压母线上，机组之间仍能合理稳定的分配无功功率，要求发电机组具有负调差系统，调差系数的选择与变压器漏电抗压降有关。负调差可以部分补偿无功电流在变压器变压器漏电抗中的压降。所以又叫做电流补偿环节。采用合适的正调差值，可保证多台并联运行的发电机组之间的无功功率合理分配采用负调差，可补偿在单元制接线方式下主