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1、第七章自动调节励磁系统对静态稳定的本讲稿第一页，共三十五页自动调节励磁系统对静态稳定的影响一、按电压偏差比例调节励磁一、按电压偏差比例调节励磁二、调节励磁器的改进二、调节励磁器的改进本讲稿第二页，共三十五页一、按电压偏差比例调节励磁等值的放大倍数等值的时间常数本讲稿第三页，共三十五页由于励磁电压Uf和强制空载电动势Eqe之间为线性关系，即XadUf/rf=Eqe，在标幺制中若它们的基准值满足此比例关系，则Uf和Eqe的标幺值相等，则上式可改写成：本讲稿第四页，共三十五页（二）列出系统的状态方程即发电机端电压的偏移量直接改变强制空载电动势，而后者又将引发电机电动势的变化，将发电机电动势变化方程改
2、写成偏移量方程，即本讲稿第五页，共三十五页转子运动方程一起组成了描述系统运动特性系统运动特性的偏移量状态方程状态变量为：本讲稿第六页，共三十五页左边三个变量与右边三个变量之间的关系？左边三个变量与右边三个变量之间的关系？本讲稿第七页，共三十五页本讲稿第八页，共三十五页(1)不计励磁调节的情况下：是常数，故 仅是 的函数计及励磁调节的情况下：本讲稿第九页，共三十五页计及励磁调节的情况下：本讲稿第十页，共三十五页本讲稿第十一页，共三十五页(2)以空载电动势和同步电抗表示发电机以暂态电动势和暂态电抗表示发电机本讲稿第十二页，共三十五页本讲稿第十三页，共三十五页(3)由发电机端电压相量图其中 可有两种
3、表达式，即本讲稿第十四页，共三十五页发电机外部电抗因为也是 和 的函数本讲稿第十五页，共三十五页两边同取偏导本讲稿第十六页，共三十五页两边同取偏导本讲稿第十七页，共三十五页代入本讲稿第十八页，共三十五页本讲稿第十九页，共三十五页组成的系统状态方程组的矩阵形式为：其系数矩阵的特征值可确定为：本讲稿第二十页，共三十五页整理后得：本讲稿第二十一页，共三十五页（二）稳定判据的分析已不能用简单的代数方法求得其根，但可以用劳劳斯斯判判据据判断其根的性质P188 劳斯阵列本讲稿第二十二页，共三十五页转化后的系统稳定判据三个判据的意义？本讲稿第二十三页，共三十五页说明加装了励磁调节器后稳定极限角 可扩展到大于
4、90度，即对应于 保持常数的功率特性最大值的角度（K1=0），一般能达到110度左右，因此扩大了稳定运行的范围（提高了静稳定极限）。（1）判据一：本讲稿第二十四页，共三十五页（2）判据二：由于K4总大于零，K5一般小于零，此判据限定了放大倍数的最大值，即：忽略本讲稿第二十五页，共三十五页在这种情况下，暂态电动势 为常数，则发电机的功率特性为 =常数的功率特性。结合判据一（K10），说明系统的稳定极限即为 =常数功率特性的功率极限，比起没有励磁调节器时的稳定极限 =0，即 =常数功率特性的功率极限，提高了不少。本讲稿第二十六页，共三十五页但是，只能维持 =常数而不能保持端电压 为常数还是不够理想
5、，若希望保持端电压不变，势必还要提高放大倍数 ，这又是不可能的，因为 若大于 ，将使劳斯阵列的第一列的倒数第二项为负，即系统将振荡失去稳定，这是相当于存在负的阻尼功率。本讲稿第二十七页，共三十五页（3）判据三：代入判据三后得：本讲稿第二十八页，共三十五页一般大于零可能小于零因此此判据限定了Ke的最小值本讲稿第二十九页，共三十五页Ke若小于Kemin，劳斯阵列第一列最后一项为负，系统将非周期地失去稳定。如图7-10本讲稿第三十页，共三十五页二、励磁调节器的改进快速比例式调节器容易产生低低频频振振荡荡失失稳稳而不不能能提提高放大倍数高放大倍数考虑如何引入能产生正阻尼功率正阻尼功率的调节信号目前普遍
6、应用电力系统稳定器，即将 也作为励磁调节器的输入信号，其框图为：P1952.1 电力系统稳定器（PSS）及强力式调节器本讲稿第三十一页，共三十五页加装PSS后，励磁调节器的放大倍数可以大大提高，以至有可能保持发电机的端电压恒定，稳定极限达到 功率特性的最大值。强力式调节器是按某些运行参数如电压、功角、角速度、功率等的一阶甚至二阶导数调节励磁的，即调节器的输入信号为 、等等的统称。这类调节器也有可能保持发电机端电压为常数。本讲稿第三十二页，共三十五页2.2 调节励磁对静态稳定影响的综述不同调节励磁方式的稳定极限本讲稿第三十三页，共三十五页1）无励磁调节时，系统静态稳定极限由 确定，它与 的功率极限一致，为图中的a点。2）当发电机装有按某运行参数偏移量调节的比例式调节器时，如果放大倍数选择合适，可以大致保持 常数。静态稳定极限由 确定，它与 的功率极限一致，即图中的b点。3）当发电机装有按两个运行参数偏移量调节的比例式调节器，例如带电压校正器的复式励磁装置时，如电流放大倍数合适，其稳定极限同样可与 对应，同时电压校正器也可使发电机端电压大致保持恒定，则稳定极限运行点为图中的c点。本讲稿第三十四页，共三十五页4）在装有PSS或强力式调节器情况下，系统稳定极限运行点可达图中的d点，即 的最大功率，对应本讲稿第三十五页，共三十五页