同步发电机励磁系统分类

东北农业大学学士论文 学号：A07070363

同步发电机自动励磁系统的研究

学生姓名：林鹏 指导教师：李艳军

所在院系：工程学院电气工程系 所学专业：农业电气化与自动化 研究方向：地方电力系统及其自动化

东 北 农 业 大 学 中国·哈尔滨 2011年6月

The Bachelor's degree thesis of Registration number: Northeast Agricultural University A07070363

Synchronous generator excitation system

automatically

Name: Lin Peng Faculty adviser: Li Yan jun

College: College of Engineering, Electrical Engineering Major: Agricultural Electrification and Automation Research Fields: Local power system and

自并励系统及其主要特点

① 没有旋转部件。运行可靠性高，调整、维护简单，检修方便。

② 自并励方式取消了励磁机，缩短了的汽轮机?发电机轴系长度可提高机组轴系的稳

定性、提高机组安全运行的水平。

③ 因励磁调节直接在转子回路中，没有主励磁机时滞环节，属快速响应励磁系统，技

术指标高，响应快，性能参数好。

自并励方式的缺点

① 整流装置电源电压取自发电机端，系统故障时，随着机端电压下降，影响励磁系统

的强励能力。

② 有碳刷增加了维护量。

③ 发电机近端短路时，因机端电压突然降低很多时可能不满足强励要求，强励减弱时，

短路电流迅速衰减，而造成出口带时限继电器拒动，使故障扩大，须加有记忆功能继电器。

④ 起励时，发电机剩磁不足以提供可控硅的导通电压，发电机不能自励，需要另外设

置起励电源。

⑤ 励磁变压器的二次电压按满足强励要求设计，励磁变压器二次电流按满足额定励磁

电流设计。

⑥ 励磁变提供测温、轻瓦斯、重瓦斯及压力释放装置。

⑦ 高压侧每相提供3组套管CT，两组用于保护（过流、过负荷、差动），一组用于测

量（电压、电流）。低压侧每相也提供三组CT，两组用于保护，一组用于测量。

起励单元

? 对于自并激励磁系统，由于励磁能源取自发电机机端，当机组起动后，转

专业： 电气工程及其自动化 姓名：

实验报告

学号： 日期： 地点：教2-105

课程名称： 电力系统分析综合实验 指导老师： 成绩：__________________

实验名称： 同步发电机励磁控制实验 实验类型：________________同组学生姓名：__________

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.掌握励磁调节器的基本使用方法；

6.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。

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l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

1

桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励

第一章 发电机励磁系统的发展及现状

§1-1 励磁主回路的发展动态

在上世纪60年代以前，同步发电机基本上都是采用同轴直流励磁机的励磁方式，由于

当时发电机单机容量不大，输电线路不长，因此基本上能满足当时的要求，但直流励磁机维

护困难，炭刷易产生火花，换向器易于磨损，随着发电机单机容量的增大，励磁容量也相应

增大，当汽轮发电机单机容量达10万千瓦，励磁机容量已近500千瓦，而同轴的转速为每

分钟3000转的直流电机，受限于换向的极限容量仅为500千瓦。当时大容量发电机或是用

齿轮减速后驱动直流励磁机，或是用带大飞轮的独立驱动的电动发电机供励磁。

后来，随着硅整流元件出现，直流励磁机逐步被同轴交流励磁机和整流器代替，交流励

磁机的容量基本上不受限制。在1960年代,当时的第一机械工业部委托电器科学研究院，组

织了汽轮发电机三机交流整流励磁系统的全国统一设计。这种方式在大型汽轮发电机上一直

延用至今。为减小时间常数，交流励磁机通常采用频率100-250周，中频付励磁机用350-500

周，早期中频付励磁机采用感应子式，转子上无绕组，近年来已逐步被永磁发电机所代替。

1960年代初，可控硅元件刚出现，电流、电压定额较低，所以他励式可控硅静止励磁

用得较少。可

发电机主保护设计

发电机是电力系统最重要的设备之一，发电机的安全运行对保证电力系统的稳定运行和电能质量起着决定性的作用。因此必须针对发电机可能发生的各种不同的故障和不正常的运行状态配装完善的继电保护装置。

5.1发电机故障、不正常运行状态及其保护方式 5.1.1发电机的故障类型和不正常运行状态

发电机的故障类型主要有： （1） 定子绕组相间短路。 （2） 定子绕组匝间短路。 （3） 定子绕组单相接地。 （4） 励磁回路一点或两点接地。

发电机的不正常运行状态主要有： （1） 励磁电流急剧下降或消失。 （2） 外部短路引起定子绕组过电流。

（3） 负荷超过发电机额定容量而引起的过负荷。 （4） 转子表层过热。

（5） 定子绕组过电压。

5.1.2发电机的保护类型

针对上述故障类型和异常运行状态，按规程规定，发电机应装设以下继电保护装置：

（1） 纵联差动保护。对于1MW以上的发电机的定子绕组及其引出线的相间

短路，应装设纵联差动保护。

（2） 定子绕组接地保护。对于直接接于母线的发电机定子绕组单相接地故障，

当单相接

电力系统稳定器的仿真

2011年2月第2期（总第147期）

广西轻工业

GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY

机械与电气

同步发电机PSS辅助励磁控制及MATLAB仿真

李静

（江苏食品职业技术学院机电工程系，江苏淮安２２３００３）

【摘

在MATLAB环境中建立了PSS辅助励磁控制系统的仿真模型，并针对要】分析了电力系统产生低频振荡的原因，

该系统进行MATLAB仿真试验。通过比较在有无PSS辅助励磁控制时，系统在大小扰动下机端电压稳定性的变化，分析了PSS辅助励磁控制对电力系统稳定性的影响，证明了PSS对低频振荡有良好的抑制作用，能使系统稳定性提高。

励磁控制；MATLAB仿真；低频振荡【关键词】PSS；

【中图分类号】TM743【文献标识码】A

【文章编号】1003-2673(2011)02-50-02

电机装设比例型励磁调节装置时，可认为暂态电抗Xd’为常数，并且发电机的电抗由同步电抗Xd减小为暂态电抗Xd’。如果能够按运行参数的变化率调节励磁，甚至基本可以维持发电因此，发电机的端电压为常数，相当于发电机的电抗减小为零。机装设先进的调节器，就相当于缩短了发电机与系统间的电气距离，从而提高了系统的静态稳定性。

（2）提高动态稳定性

常规励磁系统对

辽宁科技大学本科毕业设计（论文）

第 I 页

同步发电机励磁自动控制系统设计

摘 要

随着电力行业不断发展和机组单机容量的增大，对机组的要求是越来越高，不仅仅是机组的可用率、运行效率和安全性，对机组的可靠性与经济性也提出了更高的要求。励磁系统作为发电机的核心控制系统，它的运行状态直接影响发电机运行可靠性与经济性。因此，保证励磁系统安全、可靠的工作是十分重要的。对励磁系统进行状态监测与诊断不仅能够提高设备维护的经济性，还能显著提高系统的可靠性。在本论文中，通过分析了同步发电机励磁系统的工作原理，运用飞升曲线法建立了励磁控制系统的动态数学模型，运用工程设计法设计出闭环控制系统的调节器。组建了同步发电机励磁自动控制系统，完成系统调试。实验结果表明该数学模型和控制算法是合理的。然后分析了同步发电机自励励磁系统的不足,提出一种新型斩波控制励磁系统。分析了这种系统的工作原理,建立了各个环节的数学模型,利用工程设计法设计出相应的调节器,根据反馈控制原理组建了自励自动控制系统。仿真结果证明了本文提出控制方案的可行性,为励磁改造和优化提供了一定的理论指导意义。

关键词：同步发电机；飞升曲线法；工程设计法

辽宁科技大学本科毕业设计（论文）

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De

本科生毕业论文(设计)

调研报告

题 目： 同步发电机数字式励磁 调速系统的研究与设计

学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师：

完成时间：

同步发电机数字式励磁调速系统的研究与设计

一、课题介绍

（1）主要目标任务

综合运用所学知识，利用以DSP为核心的芯片设计一个同步发电机励磁调速系统，有很好的人机接口和运算控制功能，数字式调速系统除了可以实现模拟式调节器PID调节、PSS（电力系统稳定器）附加控制和线性最优控制外，还可以实现模拟式调节器难以实现的自校正调节、非线性最优励磁控制（NOEC）、自适应控制及模糊控制等；具有非常重要的现实意义。通过此设计还可以提高学生的创新能力，使学生的理论知识与实践水平跨上一个新的台阶，为以后的工作打下良好的基础。

通过本设计，培养学生综合运用所学知识，独立分析问题与解决问题的能力；培养学生创新意识与创新能力；学到如何独立构造一个系统，掌握可编程器件实际知识与工程设计的基本技能（理论分析、试验研究、查阅文献、使用计算机及

何为发电机励磁和自动灭磁开关（灭磁讲座之一）

前言

励磁陈小明溯江而上开博一年多，得到了许多朋友的厚爱和支持，特别是得到了励磁界朋友的肯定，本人既高兴又惶恐，一直想写一些励磁技术培训博客感谢大家。

在励磁网上的论坛里，发现发电机灭磁技术，特别是自动灭磁开关的技术问题很热门，故决定在这个辞旧迎新的日子里，首先开始灭磁技术讲座，阐述我个人对灭磁技术的理解，希望大家喜欢，希望大家评论和留言，或给我发邮件，互相学习和交流，共同进步。

2009年12月21日，我带着这个想法征求葛洲坝电厂黄大可老师的意见，他很支持，并且给了我一本他自己翻印的书，有了他的支持，更加增添了我的决心和信心，尽管我们在很多技术问题上看法不尽相同，但是对于传播励磁知识，都有一个火热的心。

何为发电机励磁和自动灭磁开关？

由发电机、变压器和输电设备构成的电力系统，只向广大用户提供一种产品，那就是电。衡量这种产品的质量指标主要有两个，一个是频率，一个是电压。保证频率的稳定需要发电机调速器，保证电压的稳定需要发电机励磁装置。 从结构上讲，发电机分为静止的定子和旋转的转子，励磁装置向转子提供可以调节的直流电流产生旋转磁场，旋转磁场切割定子线

ICS

中华人民共和国国家标准 GB/T 7409.3—×××× 代替GB/T 7409.3-1997 同步电机励磁系统

大、中型同步发电机励磁系统技术要求

Excitation system for synchronous electrical machines Technical requirements of excitation system for large and medium

synchronous generators

（送审稿）

××××-××-××发布 ××××-××-××实施 中 华 人 民 共 和 国 发布 国家质量监督检验检疫总局

前 言

本标准是推荐性标准，是在GB/T 7409.3-1997的基础上进行修订。

本标准与上一版次比较，在以下几方面有更新： 1． 根据国内励磁的实践，采用了统一的励磁术语 2． 根据励磁设备及元件的技术发展，更新了技术参数 3． 根据励磁设备在电网稳定性的重要性，增加了新的技术要求 4． 删除了过时的技术条款

本标准用于指导发电机励磁设备的设计、生产和试验。 本标准与相关旋转电机等标准协调一致 本标准由中国电器协会提出。

本标准由全