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1、第四章、励磁自动控制系统的第四章、励磁自动控制系统的第四章、励磁自动控制系统的第四章、励磁自动控制系统的动态特性动态特性动态特性动态特性三峡大学 电气信息学院电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第一节、概述第一节、概述v时间响应曲线：上升时间：超调量：瞬态响应峰值时间：调整时间电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理励磁机励磁磁链励磁机励磁电阻励磁机励磁电流第二节、励磁控制系统的传递函数第二节、励磁控制系统的传递函数v一、励磁机的传递函数v1.他励直流励磁机的传递函数磁链与磁通的关系对应不同的运行点，采用饱和系数SE来表达iEE与uEE之间的非线性关系。电力系统电力系统自动装置原理自动装置
2、原理第二节、励磁控制系统的传递函数第二节、励磁控制系统的传递函数拉氏变换之令一阶惯性环节电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v2.交流励磁机第二节、励磁控制系统的传递函数第二节、励磁控制系统的传递函数可推导出交流励磁机 AC-I 模型电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v二、励磁调节器各单元传递函数第二节、励磁控制系统的传递函数第二节、励磁控制系统的传递函数1.测量比较单元：2.综合放大单元，一阶惯性环节：限幅环节3.功率放大单元：包括触发器在内的晶闸管整流器的传递函数为纯滞后环节：用泰勒级数展开，略去高次项得：电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v三、同步发电机传递函数v四、励磁
3、-系统总传递函数第二节、励磁控制系统的传递函数第二节、励磁控制系统的传递函数一阶惯性：电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第三节、励磁自动控制系统的稳定性第三节、励磁自动控制系统的稳定性v一、励磁系统稳定性计算一、励磁系统稳定性计算 求系统的开环传递函数，求开环极点 计算以下量，以确定根轨迹的形状（1）根轨迹渐进线与实轴的交点及倾角（2）根轨迹在实轴上的分离点 （3）在 轴交叉点的放大系数 根据劳斯判据，确定根轨迹与虚轴的交点 画出根轨迹图例见书中例见书中104页。页。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第三节、励磁自动控制系统的稳定性第三节、励磁自动控制系统的稳定性v二、励磁控制系统
4、空载稳定性的改善二、励磁控制系统空载稳定性的改善v要想改善该励磁自动控制系统的稳定性，必须改变发电机极点与励磁机极点间根轨迹的射出角，也就是要改变根轨迹的渐近线，使之只处于虚轴的左半平面。为此必须增加开环传递函数的零点，使渐近线平行于虚轴并处于左半平面。v因此在发电机转自电压处增加一条电压速率负反馈回路。v引入电压速率反馈后，由于新增加了一对零点，把励磁系统的根轨迹引向左半平面，从而使控制系统的稳定性大为改善。该回路即励磁系统稳定器励磁系统稳定器电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第三节、励磁自动控制系统的稳定性第三节、励磁自动控制系统的稳定性v三、励磁系统稳定器三、励磁系统稳定器v励磁系
5、统稳定器原理图 A1输出励磁机磁场电流速率信号到电压测量比较单元的输输出励磁机磁场电流速率信号到电压测量比较单元的输入端。当磁场电流跃增时，励磁系统稳定器输出正微分信号，入端。当磁场电流跃增时，励磁系统稳定器输出正微分信号，使电压测量比较单元瞬时输出负信号去减弱励磁机磁场电流。使电压测量比较单元瞬时输出负信号去减弱励磁机磁场电流。反之，则增强励磁机磁场电流，而在稳态运行时励磁系统稳定反之，则增强励磁机磁场电流，而在稳态运行时励磁系统稳定器无输出。从而构成了软反馈，改善了系统阻尼特性。器无输出。从而构成了软反馈，改善了系统阻尼特性。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第三节、励磁自动控制系统
6、的稳定性第三节、励磁自动控制系统的稳定性v四、改善电力系统稳定性措施四、改善电力系统稳定性措施电力系统稳定器电力系统稳定器（PSS）v在远距离输电系统中，励磁控制系统会减弱系统的阻尼能力，引起低频振荡。其原因可以归结为两条：励磁调节器按电压偏差比例调节；励磁控制系统具有惯性。当输电线负荷较重、转子相位角发生振荡时，由于励磁调节器是采用按电压偏差比例调节方式，所以提供的附加励磁电流的相位具有使振荡角度加大的趋势。但是，励磁调节器维持电压是发电机运行中对其最基本的要求，又不能取消其维持电压的功能。研究表明，采用电力系统稳定器去产生正阻尼转矩以抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩，是一个比较有效的办法。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理PSS电力系统稳定器电力系统稳定器vPSS框图与传递函数