2.1同步发电机数学模型及运行特性 本节主要阐述同步发电机稳态数学模型及运行特性：包括向量图、等值电路与功率方程以及功角特性。 2.1.1 同步发电机稳态数学模型 理想电机假设： 1）电机铁心部分的导磁系数为常数； 2）电机定子三相绕组完全对称，在空间上互差120度，转子在结构上对本身的直轴和交轴完全对称； 3）定子电流在空气隙中产生正弦分布的磁势，转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在空气隙中按正弦规率分布； 4）定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面。 同步电动机是一种交流电机，主要做发电机用，也可做电动机用，一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机和矿井通风机等。近年由于永磁材料和电子技术的发展，微型同步电机得到越来越广泛的应用。同步电动机的特点之一是稳定运行时的转速n与定子电流的频率f1之间有严格不变的关系，即同步电动机的转速n与旋转磁场的转速n0相同。“同步”之名由此而来。 同步发电机是电力系统中的电源，它的稳态特性与暂态行为在电力系统中具有支配地位。虽然在电机学中已经学过同步电机，但那时侧重于基本电磁关系，而现在则从系统运行的角度审视发电机组。 1.同步发电机的相量图 设发电机以滞后功率因数运行，三相同步发电机正常运行时，定子某一相空载电势Eq，输出电压或端电压U和输出电流I间的相位关系如图2-1所示。δ是Eq领先U的角度，称为功角，是功率因数角，即U与I的相位差， Eq与q轴（横轴或交轴）重合，d为纵轴或直轴。U和I的d、q分量为： 图 2-1电势电压相量图 电机学课程中已经讨论过，端电压和电流的分量与Eq间的关系为： （2-3）
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 励磁系统建模危险点预控措施表 (新版)
励磁系统建模危险点预控措施表(新版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 作业名称 励磁系统建模 序号 危险点 控制措施 检查执行情况（工作负责人填写） 1 人员思想状态不稳 班组长或工作负责人要对言行、情绪表现非正常状况的成员进行沟通、谈心，帮助消除或平息思想上的不正常波动，保持良好的工作心态，否则不能进入生产现场进行作业 2 人员精神状态不佳 班组长或工作负责人要观察、了解成员精神状态，对酒后上班、
睡眠不足、过度劳累、健康欠佳等成员严禁进入工作现场3 工作票 1、工作票上所填写的安全措施应完善； 2、工作票上的安全措施确已正确执行，并确认无误； 3、工作负责人应向工作班成员交待安全注意事项； 4、外协人员或厂家工作人员必须在监护下进行作业。 4 人身触电 1.试验设备摆放时应轻起轻放，避免碰撞。 2.远离带电设备，对高压设备保持一定的距离（10kV及以下的带电设备应保持0.7米的安全的距离、20kV/35kV应保持1.0米的安全距离、110kV及以下的应保持1.5米的安全距离、220kV应保持 3.00米得安全距离） 3.接线时严格参照试验接线图。 4.接线完成以后由试验负责人检查核实。 5.严禁试验中人员私自改动接地线 5
励磁系统建模试验方案
目录 1.试验目的 (1) 2.试验内容 (1) 3.试验依据 (1) 4.试验条件 (1) 5.设备概况及技术数据 (2) 6.试验内容 (4) 7.试验分工 (5) 8.环境、职业健康安全风险因素辨识和控制措施 (6) 9.试验设备 (6)
1.试验目的 对被测试机组的励磁系统进行频率响应以及动态响应测试，确认励磁系统模型参数和特性，为电力系统分析计算提供可信的模型数据。 2.试验内容 2.1励磁系统模型传递函数静态验证试验。 2.2发电机空载特性测量及空载额定状态下定子电压等各物理量的测量。 2.3发电机时间常数测量。 2.4 A VR比例放大倍数测量试验。 2.5系统动态响应测试（阶跃试验）。 2.6 20%大干扰阶跃试验。 2.7对发电机进行频率响应测试。 3.试验依据 Q/GDW142-2012《同步发电机励磁系统建模导则》 设备制造厂供货资料及有关设计图纸、说明书。 4.试验条件 4.1资料准备 励磁调节器制造厂应提供AVR和PSS模型和参数。 电机制造厂应提供发电机的有关参数和特性曲线。 4.2设备状态要求 被试验发电机组励磁系统已完成全部常规的检查和试验，调节器无异常，具备开机条件。
5.设备概况及技术数据 容量为135MW，励磁系统形式为自并励励磁方式，励磁调节器采用南瑞电控公司生产的NES6100型数字励磁调节器。其励磁系统结构框图如图1： 图1 励磁系统框图 5.1励磁调节器模型： 图2 励磁调节器模型
5.2发电机： 生产厂家：南京汽轮机电机厂 型号：QFR-135-2 额定视在功率：158.8 MV A 额定有功功率：135 MW 额定定子电压：13.8 kV 额定定子电流：6645 A 额定功率因数：0.85 额定励磁电流：893 A 额定励磁电压：403 V 额定空载励磁电流：328 A 额定空载励磁电压：147 V 额定转速：3000 r/min 发电机轴系（发电机+燃气轮机）转动惯量（飞轮转矩）：18.91t.m2 转子绕组电阻：0.3073Ω（15℃）0.3811Ω(75℃), 0.4179Ω(105℃试验值) 转子绕组电感： 直轴同步电抗Xd（非饱和值/饱和值）：219.04/197.15 直轴瞬变电抗Xd’（非饱和值/饱和值）：30.02/27.02 直轴超瞬变电抗Xd”（非饱和值/饱和值）：19.63/17.67 横轴同步电抗Xq（非饱和值/饱和值）：205.96/182.36 横轴瞬变电抗Xq’（非饱和值/饱和值）：36.03/32.42 横轴超瞬变电抗Xq”（非饱和值/饱和值）：23.1/20.79 直轴开路瞬变时间常数Td0’ : 9.8 秒 横轴开路瞬变时间常数Tq0’ : 1.089秒 直轴开路超瞬变时间常数Td0” : 0.06秒 横轴开路超瞬变时间常数Tq0” : 0.054秒
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案 1．概述 电网“四大参数”中发电机励磁系统模型和参数是电力系统稳定分析的重要组成部分，要获得准确、可信度较高的模型和参数，现场测试是重要的环节。根据发电机励磁系统现场交接试验的一般习惯和行业标准规定的试验内容，本文选择了时域法进行发电机励磁系统的参数辨识及模型确认试验。这种试验方法的优点在于可充分利用现有设备，在常规性试验中获取参数且物理概念清晰明了容易掌握。发电机励磁参数测试确认试验的内容包括：1)发电机空载、励磁机空载及负载试验；2）发电机、励磁机时间常数测试；3）发电机空载时励磁系统阶跃响应试验；4)发电机负载时动态扰动试验等。现场试验结束后，有关部门要根据测试结果，对测试数据进行整理和计算，针对制造厂提供的AVR等模型参数，采用仿真程序或其他手段，验证原始模型的正确性，在此基础上转换为符合电力系统稳定分析程序格式要求的数学模型。为电力系统计算部门提供励磁系统参数。 2．试验措施编制的依据及试验标准 1）《发电机励磁系统试验》 2）《励磁调节器技术说明书》及《励磁调节器调试大纲》 3） GB/T7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求 4） DL/T650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 3 试验中使用的仪器设备 便携式电量记录分析仪，8840录波仪，动态信号分析仪以及一些常规仪表。 4 试验中需录制和测量的电气参数 1）发电机三相电压UA、UB、UC（录波器录制）； 2）发电机三相电流IA、IB、IC（录波器录制）； 3）发电机转子电压和转子电流Ulf、Ilf（录波器录制）； 对于三机常规励磁还应测量： 1)交流励磁机定子电压（单相）Ue（标准仪表监视） 2)交流励磁机转子电压和转子电流Uef、Ief（录波器录制）； 3)永磁机端电压Upmg（录波器录制和中频电压表监视）； 4)发电机端电压给定值Vref（由数字AVR直读）； 5)励磁机用可控硅触发角（由数字AVR自读）； 对于无刷励磁系统除发电机电压电流外，仅需测量励磁机励磁电压电流；但需制造厂家提供励磁机空载饱和特性曲线及相关参数。 5．试验的组织和分工 参加发电机励磁系统模型参数确认试验的单位有：发电厂、励磁调节器制造厂、山东电力调度中心、山东电力研究院等。因有关方面提供的机组参数不完整或不正确，使励磁系统参数测试工作有一定的难度和风险性，为保证试验工作的正常顺利进行和机组的安全，应建立完善的组织机构，各部门的职责和分工如下： 1)电厂生技部负责整个试验的组织和协调。 2)电厂继电保护班负责试验的接线及具体安全措施。 3)电厂运行人员负责常规的操作及机组运行状态的监视。
发电机励磁系统
发电机励磁系统 一、简介： 励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统，励磁系统是一种直流电源装置。励磁系统一般由两部分组成：（如图一所示）一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。 励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流,即励磁电流，以建立直流磁场。励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量。在电力系统运行中，发电机依靠电流的变化进行系统电压和本身无功功率的控制因此，励磁功率单元应具备足够的调节容量以适应电力系统中各种运行工况的要求。而且它有足够的励磁顶值电压和电压上升速度具有较大的强励能力和快速的响应能力。 励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出，是整个励磁系统中较为重要的组成部分。励磁调节器的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。系统正常运行时，励磁调节器就能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平。应能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件。
在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。 图一 二、励磁系统必须满足以下要求： 1、正常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。 2、整流装置提供的励磁容量应有一定的裕度，应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。 3、调节器应设有相互独立的手动和自动调节通道； 4、励磁系统应装设过电压和过电流保护及转子回路过电压保护装置。 三、励磁系统方式： 励磁方式，就是指励磁电源的不同类型。 一般分为三种：直流励磁机方式、交流励磁机方式、静止励磁方式。 静止励磁系统。由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。
电励磁双凸极电机的建模与仿真方法研究 目录 摘要 (3) Abstract (4) 第一章绪 论………………………………………………………………………… (5) 1.1电励磁双凸极电机的发 展 (5) 1.2飞机发电系统的发 展 (6) 1.3课题研究的目的和内 容 (6) 第二章电励磁双凸极电机 (7) 2.1 电励磁双凸极电机的结 构 (7) 2.2 电励磁双凸极发电机的数学模 型 (7) 2.3 发电运行工作原 理 (8) 第三章电磁场有限元分析简介 (11)
3.1 电磁场基本理论 (11) 3.1.1 麦克斯韦方程 (11) 3.1.2 一般形式的电磁场微分方程 (12) 3.1.3 电磁场中常见的边界条件 (13) 3.2 电磁场求解的有限元法 (14) 3.2.1 一维有限元法 (14) 3.2.2 电磁场解后处理 (16) 第四章电励磁双凸极电机模型的建立 (17) 4.1 建模工具的探讨 (17) 4.2 电机模型的建立 (17) 4.2.1 定转子模型 (17) 4.2.2 绕组模型 (18) 4.2.3 电机材料的分配 (19) 4.2.4 励磁电流方向和大小的判定 (19) 4.2.5 相绕组电流方向和大小的判
定 (20) 4.2.6 给定边界条件 (21) 4.2.7 其它条件的设定 (22) 第五章电励磁双凸极电机的静态特性 (23) 5.1 双凸极电机的空载磁链与电势 (24) 5.2 空载特性 (25) 5.3 负载特性 (27) 第六章总结与展望 (28) 致谢 (29) 参考文献 (30) 附录 (31)
长江三峡水电枢纽
同步汽轮发电机的转子同步水轮发电机的转子气隙 定子 同步发电机的FLASH.SWF 11
定子上3个等效绕组 a 相绕组 b 相绕组 c 相绕组 转子上3个等效绕组 同步发电机简化为：定子3个绕组、转子3个绕组、气隙、定子铁心、转子铁心组成的6绕组电磁系统励磁绕组 d 轴等效的阻尼绕组轴等效的阻尼绕组Q 15d 轴 q 轴120度 120度 120度 定子、转子铁心同轴（忽略定、转θ sin )M F =磁动势零点 θ 的，无饱和，无磁滞和涡流损耗，
19 磁链与电流、电压的参考正方向 1、设转子逆时针旋转为旋转正方向； 3、定子三相绕组端电压的极性与相电流正方向按发电机惯例来定义，即 正值电流i a 从端电压u a 的正极流出发电机，b 、c 相类似。 定子绕组的正电流产生负的磁链！！ 2、定子三相绕组磁链ψa ，ψb ，ψc 的正方向与a 、b 、c 三轴正方向一致; + -21 5、d轴上的励磁绕组f、阻磁链正方向与d轴磁链正方向与q轴的正方向一致；正电流由端电压，因此绕组电阻： a 相绕组 b 相绕组 c 相绕组 ＋
26 励磁绕组d 轴阻尼绕组 轴阻尼绕组 绕组、 28 绕组的磁链方程－6个 定子绕组的磁链a 相绕组的磁链＝ a 相绕组电流产生的自磁链＋ b 相绕组电流产生的互磁链＋ c 相绕组电流产生的互磁链＋励磁绕组电流产生的互磁链＋D 绕组电流产生的互磁链 ＋ Q 绕组电流产生的互磁链
31 转子绕组的磁链励磁绕组的磁链＝ a 相绕组电流产生的互磁链＋ b 相绕组电流产生的互磁链＋ c 相绕组电流产生的互磁链＋励磁绕组电流产生的自磁链＋D 绕组电流产生的互磁链＋ Q 绕组电流产生的互磁链 36 a 相绕组磁路磁阻（磁导）的变化与转子d 轴与a 相绕组轴线的夹角θa (=ωt )有关 磁路的磁导λaa ,自感L aa 为θa 的周 期函数，周期为π。 θa θa ＝±π/2 磁路磁导最小，自感最小 a θa ＝0，π磁路磁导最大，自感最大 a
发电机励磁系统的数 学模型
课程设计报告 课程名称电力系统自动装置原理设计题目发电机励磁系统数学建模 及PID控制仿真 设计时间2016-2017学年第一学期专业年级电气133班 姓名姚晓 学号 2012012154 提交时间 2016年12月30日 成绩 指导教师陈帝伊谭亲跃 水利与建筑工程学院
发电机励磁系统数学建模及PID控制仿真 摘要：本文主要进行了发电机励磁系统的数学建模和PID控制仿真。励磁系统在电力系统的规划与控制领域都有非常重要的作用，精确的模型结构与参数是选择有效控制手段和整个电力系统仿真准确性的基础。文中通过对励磁系统建模及仿真的研究，在整理系统稳定性判断理论发展的基础上，运用MATLAB 软件仿真，论证了PID励磁调节可有效地改进励磁控制品质,仿真试验是调整励磁系统参数的有效措施。 关键字：电力系统、励磁系统、根轨迹、PID、仿真
目录 第一章绪论 (5) 1.1本课题研究意义 (5) 1.2本文主要内容 (6) 第二章发电机励磁系统的数学模型 (8) 2.1励磁系统数学模型的发展 (8) 2.2发电机励磁系统原理与分类 (9) 2.3发电机励磁系统的数学模型 (11) 2.3.1励磁机的传递函数 (11) 2.3.2励磁调节器各单元的传递函数 (12) 2.3.3同步发电机的传递函数 (14) 2.3.4励磁稳定器 (14) 2.4励磁控制系统的传递函数 (15) 第三章励磁控制系统的稳定性 (16) 3.1传统方法绘制根轨迹 (16) 3.2用MATLAB绘制根轨迹 (19) 第四章 PID在发电机励磁系统中的应用 (21) 4.1同步发电机的励磁系统的动态指标 (21) 4.2无PID调节的励磁系统 (21) 4.2.1源程序 (22) 4.2.2数值计算结果 (24) 4.3有PID调节的励磁系统 (25) 4.3.1源程序 (26) 4.3.2数值计算结果 (28) 第五章总结与体会 (31) 参考文献 (32)
NARI IEEE推荐的电力系统稳定研究用 励磁系统数学模型 IEEE Std 421.5-1992 IEEE电力工程学会 能源开发和发电委员会提出 IEEE标淮局1992,3,19批准 国电自动化研究院 电气控制技术研究所译 2003年7月
目录 1.范围 (3) 2.参考文献 (3) 3.同步电机励磁系统在型励磁系统模型研究中的表示法 (4) 4.同步电机端电压变送器和负荷补偿器模型 (5) 5.DC型直流励磁机 (6) 5.1DC1A型励磁系统模型 (6) 5.2DC2A型励磁系统模型 (7) 5.3DC3A型励磁系统模型 (8) 6.AC型交流励磁机-整流器励磁系统模型 (9) 6.1AC1A型励磁系统模型 (9) 6.2AC2A型励磁系统模型 (10) 6.3AC3A型励磁系统模型 (11) 6.4AC4A型励磁系统模型 (11) 6.5AC5A型励磁系统模型 (13) 6.6AC6A型励磁系统模型 (14) 7. ST型励磁系统模型 (15) 7.1 ST1A型励磁系统模型 (15) 7.2 ST2A 型励磁系统模型 (16) 7.3 ST3A型励磁系统模型 (17) 8. 电力系统稳定器 (18) 8.1 PSS1A型电力系统稳定器 (18) 8.2 PSS2A型电力系统稳定器 (19) 9. 断续作用励磁系统 (20) 9.1 DEC1A型断续作用励磁系统 (20) 9.2 DEC2A型断续作用励磁系统 (22) 9.3 DEC3A型断续作用励磁系统 (22) 10. 文献目录 (23) 附录A 符号表 (23) 附录B 相对(标么)单位制 (25) 附录C 励磁机饱和负荷效应 (26) 附录D 整流器调整率 (27) 附录E 限制的表示 (28) 附录F 用消除快反馈环避免计算问题 (30) 附录G 同步电机内感应反向磁场电流流通路径 (35) 附录H 励磁限制器 (36) 附录I 采样数据…………………………………………………37--- ..46
浅谈同步发电机的励磁系统 技术分类:电机与运动控制作者：赵宇发表时间：2006-11-10 1 概述 向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它的可靠性对于发电机的安全运行和电网的稳定有很大影响。发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行而且也影响了电力系统的稳定，因此必须要提高励磁系统的可靠性，而根据实际情况选择正确的励磁方式是保证励磁系统可靠性的前提和关键。我国电力系统同步发电机的励磁系统主要有两大类，一类是直流励磁机励磁系统，另一类是半导体励磁系统。 2 直流励磁机励磁系统 直流励磁机励磁系统是采用直流发电机作为励磁电源，供给发电机转子回路的励磁电流。其中直流发电机称为直流励磁机。直流励磁机一般与发电机同轴，励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子励磁电流，形成有碳刷励磁。直流励磁机励磁系统又可分为自励式和它励式。自励与他励的区别是对主励磁机的励磁方式而言的，他励直流励磁机励磁系统比自励励磁机励磁系统多用了一台副励磁机，因此所用设备增多，占用空间大，投资大，但是提高了励磁机的电压增长速度，因而减小了励磁机的时间常数，他励直流励磁机励磁系统一般只用在水轮发电机组上。 图1 自励直流励磁机励磁系统原理接线图 上图中 LH——电流互感器 YH——电压互感器 F ——同步发电机 FLQ——同步发电机的励磁线圈 L——直流励磁机 LLQ——直流励磁机的励磁线圈 Rc——可调电阻
采用直流励磁机供电的励磁系统，在过去的十几年间，是同步发电机的主要励磁系统。目前大多数中小型同步发电机仍采用这种励磁系统。长期的运行经验证明，这种励磁系统的优点是：具有独立的不受外系统干扰的励磁电源，调节方便，设备投资及运行费用也比较少。缺点是：运行时整流子与电刷之间火花严重，事故多，性能差，运行维护困难，换向器和电刷的维护工作量大且检修励磁机时必须停主机，很不方便。近年来，随着电力生产的发展，同步发电机的容量愈来愈大，要求励磁功率也相应增大，而大容量的直流励磁机无论在换向问题或电机的结构上都受到限制。因此，直流励磁机励磁系统愈来愈不能满足要求。目前，在100MW及以上发电机上很少采用。 3 半导体励磁系统 半导体励磁系统是把交流电经过硅元件或可控硅整流后，作为供给同步发电机励磁电流的直流电源。半导体励磁系统分为静止式和旋转式两种。 3.1 静止式半导体励磁系统 静止式半导体励磁系统又分为自励式和它励式两种。 3.1.1自励式半导体励磁系统 自励式半导体励磁系统中发电机的励磁电源直接由发电机端电压获得，经过控制整流后，送至发电机转子回路，作为发电机的励磁电流，以维持发电机端电压恒定的励磁系统，是无励磁机的发电机自励系统。最简单的发电机自励系统是直接使用发电机的端电压作励磁电流的电源，由自动励磁调节器控制励磁电流的大小，称为自并励可控硅励磁系统，简称自并励系统。自并励系统中，除去转子本体极其滑环这些属于发电机的部件外，没有因供应励磁电流而采用的机械转动或机械接触类元件，所以又称为全静止式励磁系统。下图为无励磁机发电机自并励系统框图，其中发电机转子励磁电流电源由接于发电机机端的整流变压器ZB提供，经可控硅整流向发电机转子提供励磁电流，可控硅元件SCR由自动励磁调节器控制。系统起励时需要另加一个起励电源。 图2 无励磁机发电机自并励系统原理接线图
发电机励磁系统的数学模型
课程设计报告 课程名称电力系统自动装置原理 设计题目发电机励磁系统数学建模 及PID控制仿真 设计时间2016-2017学年第一学期 专业年级电气133班 姓名姚晓 学号2012012154 提交时间2016年12月30日 成绩 指导教师陈帝伊谭亲跃 水利与建筑工程学院
发电机励磁系统数学建模及PID控制仿真 摘要：本文主要进行了发电机励磁系统的数学建模和PID控制仿真。励磁系统在电力系统的规划与控制领域都有非常重要的作用，精确的模型结构与参数是选择有效控制手段和整个电力系统仿真准确性的基础。文中通过对励磁系统建模及仿真的研究，在整理系统稳定性判断理论发展的基础上，运用MATLAB软件仿真，论证了PID励磁调节可有效地改进励磁控制品质,仿真试验是调整励磁系统参数的有效措施。 关键字：电力系统、励磁系统、根轨迹、PID、仿真
目录 第一章绪论 (6) 1.1本课题研究意义 (6) 1.2本文主要内容 (6) 第二章发电机励磁系统的数学模型 (8) 2.1励磁系统数学模型的发展 (8) 2.2发电机励磁系统原理与分类 (9) 2.3发电机励磁系统的数学模型 (9) 2.3.1励磁机的传递函数 (9) 2.3.2励磁调节器各单元的传递函数 (11) 2.3.3同步发电机的传递函数 (11) 2.3.4励磁稳定器 (12) 2.4励磁控制系统的传递函数 (12) 第三章励磁控制系统的稳定性 (13) 3.1传统方法绘制根轨迹 (13) 3.2用MATLAB绘制根轨迹 (15) 第四章 PID在发电机励磁系统中的应用 (16) 4.1同步发电机的励磁系统的动态指标 (16) 4.2无PID调节的励磁系统 (16) 4.2.1源程序 (16) 4.2.2数值计算结果 (20) 4.3有PID调节的励磁系统 (21) 4.3.1源程序 (22) 4.3.2数值计算结果 (25) 第五章总结与体会 (27) 参考文献 (28)
93 1 市场前景 电励磁双凸极高速电机是在成熟产品开关磁阻电机和永磁双凸极电机基础上研制开发的产品。该电机具备了开关磁阻电机和永磁双凸极电机的优点，用电励磁代替电机永磁结构，使电机结构和制造工艺都非常简单，可靠性高、成本低，特别适用于高速运行。因电机转子上无铸铝和嵌线，定子上有集中绕组，容易冷却，效率高，调速性能好。 电机是一种实现电能的装置，它在国民经济的各个领域和人们的日常生活中发挥着不可替代的作用。 目前，直流调速电机和高压电机在工业中占有很大比重，但因直流调速电机有电刷，机械换向会 产生火花，不能用于易燃易爆和环境恶劣的场所；变频电机调速范围较小。而电励磁双凸极高速电机完全可解决上述各种问题，能够取代直流电机和变频电机。因此，它具有很好的市场前景。 我国电机行业的发展趋势是：产品向多用途、多品种和多适应性方向发展；机电一体化电机发展空间较大；高效节能电机将成为开发重点；可靠性高、寿命长、噪音低、重量轻和外形美观的电机被市场看好。国际上对电机的需求呈增长趋势。 电励磁双凸极高速电机就是一种新型节能高效产品，它由于独特的定、转子结构使稳定性增加、效率增加、成本降低，能满足市场的需求。 浅谈电励磁双凸极电机 袁留明 （江苏航天动力机电有限公司，江苏 靖江 214523） 摘要： 电励磁双凸极高速电机是一种新型节能高效产品，它具备高稳定性、高效率、低成本等优点，能满足市场的需求。江苏航天动力机电有限公司研制的双凸极高速电机系统是一种新型调速驱动系统，除以上优点外，还实现了系统调速智能化、调速范围广等特点，在各个领域都能广泛应用。文章对电励磁双凸极电机市场前景进行了介绍，并对江苏航天动力机电有限公司研制的双凸极高速电机系统的市场竞争力进行分析，希望对相关专业读者起到借鉴作用。 关键词： 电励磁双凸极电机；调速驱动系统；开关磁阻电机；永磁双凸极电机；市场前景；市场竞争中图分类号： TM302 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）30-0093-022012年第30期（总第237期）NO.30.2012 （CumulativetyNO.237） 4 锅炉抢修需紧急冷却可采取锅炉换水的 方法以降低汽包壁温差 在事故抢修时，可采取换水的方法加快冷却速度。即在保持汽包高水位的情况下，尽量保持给水温度在100℃以上，并在向锅炉上水的同时，适当依次开启锅炉定排放水，利用适当的换水量，使锅炉不断得到冷却。 对于自然循环锅炉来说，汽包是锅炉内加热、 蒸发、过热这三个过程的连接枢纽。在实际操作中，只要加强调整，精心维护，控制好锅炉启动初期的升温升压、锅炉停炉后的降温降压及防水过程，就一定能将汽包壁温差控制在规定范围内，从而延长汽包的使用寿命。 作者简介：刘涛（1981-），男，陕西韩城人，大唐韩城第二发电有限责任公司助工，研究方向：发电厂热能动力。 （责任编辑：周 琼）
无刷励磁发电机的轴端头是一台交流发电机，其转子是发电绕组，发出的电流通过固定在发电机轴上的导线引导固定在轴上的硅整流管，整流后的直流直接进入转子绕组，其中没有整流刷这个东西，所以成为无刷励磁。 无刷励磁发电机的轴端头是一台交流发电机，其转子是发电绕组，发出的电流通过固定在发电机轴上的导线引导固定在轴上的硅整流管，整流后的直流直接进入转子绕组，其中没有整流刷这个东西，所以成为无刷励磁。曾经风靡过一段时间，但是由于整流管坏了就得停机，所以现在已经用的很少了，基本都采用自复励系统。 同步发电机励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。现说明如下： 1.直流励磁机励磁 直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或他励接法。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。 2.静止励磁器励磁 同一轴上有3台发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励（有时采用永磁发电机）。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。 3.旋转整流器励磁 静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到了数千安培，使得集电环严重过热。因此，在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统。主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。用于这种励磁系统取消了集电环和集电装置，故又称为无刷励磁系统。
2．1同步电机模型 同步电机是电力系统的主要元件，电磁暂态和机电互动现象十分丰富，模型的建立和求解往往决定着仿真的精度和能够反映实际系统动态过程的程度，因此，很多专家在同步发电机建模方面展开研究并取得多项成果。 同步电机是励磁控制系统的控制对象，又和励磁控制系统密切相关系。研究励磁系统的动态特性，离不开对同步电机动态特性的分析。同步电机的过渡过程比较复杂，通过以d,q 坐标系统推导出来的派克(Park)方程作为同步电机的基本方程，求出完整的动态模型；在某些特定的条件下，可由完整的动态模型得到简化模型。在小干扰情况下，可以将非线性的完整模型在工作点附近线性化，得出线性化模型：同样，在某些特定的条件下，还可以求得简化的线性模型。 同步电机dqO 坐标下的暂态方程称为派克方程，它是一组非线性的微分方 程组。由于dqO 三轴之间的解耦以及aqO 坐标下的电感参数是常数，因此派克变换及同步电机的派克方程在实用分析中得到广泛的使用。 同步电机具有三个定子绕组、一个转子绕组、两个阻尼绕组。六个绕组间 都有磁的耦合，加上转子位置不断变化，绕组间的耦合又必然是转子的位置函 数。要正确反映上述情况就需要七个非线性微分方程。 2．1．1同步电机基本方程 由同步电机在d,q 轴的park 微分方程组出发，电压和磁链方程(以标幺值形式)如(2．1)-(2．10)所示： 电压方程： 定子绕组：d q d d ri p U --=ωψψ （2.1） q d q q ri p U --=ωψψ （2.2） 励磁绕组： f f f f p r i U ψ-= （2.3） 阻尼绕组： d d d p i r 1110ψ-= （2.4） q q q p i r 1110ψ-= （2.5） 磁链方程： 定子绕组：d ad f ad d d d i X i X i X 1++-=ψ （2.6） q aq q q q i X i X 1+-=ψ （2.7） 励磁绕组：d ad f f d ad f i X i X i X 1++-=ψ （2.8） 阻尼绕组：d d f ad d ad d i X i X i X 111++-=ψ （2.9） q q q aq q i X i X 111+-=ψ （2.10） 其中，dt d p θθω==。式中各物理量的定义为：d i -负载电流d 轴分量；q i -负载电流q 轴分量；f i -励磁电流；d U -机端电压d 轴分量；q U —机端电压q 轴分量；f U -
发电机励磁系统的数学 模型 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
课程设计报告 课程名称电力系统自动装置原理设计题目发电机励磁系统数学建模 及PID控制仿真 设计时间 2016-2017学年第一学期专业年级电气133班 姓名姚晓 学号 2012012154 提交时间 2016年12月30日成绩 指导教师陈帝伊谭亲跃 水利与建筑工程学院
发电机励磁系统数学建模及PID控制仿真 摘要：本文主要进行了发电机励磁系统的数学建模和PID控制仿真。励磁系统在电力系统的规划与控制领域都有非常重要的作用，精确的模型结构与参数是选择有效控制手段和整个电力系统仿真准确性的基础。文中通过对励磁系统建模及仿真的研究，在整理系统稳定性判断理论发展的基础上，运用MATLAB软件仿真，论证了PID励磁调节可有效地改进励磁控制品质,仿真试验是调整励磁系统参数的有效措施。 关键字：电力系统、励磁系统、根轨迹、PID、仿真
目录 第一章绪论 (5) 1.1本课题研究意义 (5) 1.2本文主要内容 (5) 第二章发电机励磁系统的数学模型 (7) 2.1励磁系统数学模型的发展 (7) 2.2发电机励磁系统原理与分类 (8) 2.3发电机励磁系统的数学模型 (8) 2.3.1励磁机的传递函数 (8) 2.3.2励磁调节器各单元的传递函数 (10) 2.3.3同步发电机的传递函数 (10) 2.3.4励磁稳定器 (11) 2.4励磁控制系统的传递函数 (11) 第三章励磁控制系统的稳定性 (12) 3.1传统方法绘制根轨迹 (12) 3.2用MATLAB绘制根轨迹 (14) 第四章 PID在发电机励磁系统中的应用 (15) 4.1同步发电机的励磁系统的动态指标 (15) 4.2无PID调节的励磁系统 (15) 4.2.1源程序 (15) 4.2.2数值计算结果 (17) 4.3有PID调节的励磁系统 (18) 4.3.1源程序 (19) 4.3.2数值计算结果 (20) 第五章总结与体会 (22) 参考文献 (23)
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同步发电机励磁系统的建模及仿真 发电机的三分之一故障来自于同步发电机的励磁系统，所以研究同步发电机励磁系统对于电力系统有举足轻重的作用。所谓同步发电机励磁系统就是向励磁绕组供给励磁电流的整套装置。按照励磁功率产生的方式不同，同步发电机的励磁方式可以分为自励式和他励式两种。自励式是将发电机发出的交流电经过整流后输送到同步发电机的励磁侧，而他励式是同步发电机的励磁侧单独采用直流励磁机或交流励磁机作为电源供电。 以单机―无穷大系统为模型进行研究。单机―无穷大系统模型是简单电力系统分析中最简单最常用的研究对象，其示意图如图1所示，该仿真系统由同步励磁发电机、变压器、双回路输电线和无穷大系统构成。其中，同步励磁发电机参数为200MVA、13800V、112.5r/min、50Hz,变压器参数为Y―Y型210MVA。 图１单机―无穷大系统示意图 建模及其仿真步骤如下。 1.选择模块 首先建立一个Simulink 模型窗口，然后根据系统的描述选择合适的模块添加至模型窗口中，建立模型所需的模块如下：
1）选择Machines 模块库下的Synchronous Machine pu Standard 模块作为同步励磁发电机、Excitation System 模块作为励磁控制器。 2)选择Elements 模块库下的Three-Phase Transformer (Two Windings) 模块作为三相升压变压器、Three-Phase Series RLC Load 模块作为三相并联RLC 负载接地、Three-Phase Fault 模块作为任意相之间或者任意相与地之间的短路、Ground 模块作为接地。 3）选择Electrical Source 模块库下的Three-Phase Source 模块作为无穷大系统。 4)选择Measurements 模块库下的Voltage Measurement 模块作为电压测量。 5）选择Math Operation 模块库下的Gain 模块。 6）选择Sources 模块库下的Constant 模块。 7）选择Signal Routing 模块库下的Bus Selector 模块作为输出信号选择器。 8）选择Sinks 模块库下的Scope 模块。 2. 搭建模块 将模块放在合适的位置，将模块从输入端至输出端进行连接，搭建完的Simulink 励磁系统模型如图2 所示。 图2 Simulink 励磁系统模型
浅谈同步发电机的励磁系统 1 概述 向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它的可靠性对于发电机的安全运行和电网的稳定有很大影响。发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行而且也影响了电力系统的稳定，因此必须要提高励磁系统的可靠性，而根据实际情况选择正确的励磁方式是保证励磁系统可靠性的前提和关键。我国电力系统同步发电机的励磁系统主要有两大类，一类是直流励磁机励磁系统，另一类是半导体励磁系统。 2 直流励磁机励磁系统 直流励磁机励磁系统是采用直流发电机作为励磁电源，供给发电机转子回路的励磁电流。其中直流发电机称为直流励磁机。直流励磁机一般与发电机同轴，励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子励磁电流，形成有碳刷励磁。直流励磁机励磁系统又可分为自励式和它励式。自励与他励的区别是对主励磁机的励磁方式而言的，他励直流励磁机励磁系统比自励励磁机励磁系统多用了一台副励磁机，因此所用设备增多，占用空间大，投资大，但是提高了励磁机的电压增长速度，因而减小了励磁机的时间常数，他励直流励磁机励磁系统一般只用在水轮发电机组上。
图1 自励直流励磁机励磁系统原理接线图 上图中LH——电流互感器 YH——电压互感器 F ——同步发电机 FLQ——同步发电机的励磁线圈 L——直流励磁机 LLQ——直流励磁机的励磁线圈 Rc——可调电阻 采用直流励磁机供电的励磁系统，在过去的十几年间，是同步发电机的主要励磁系统。目前大多数中小型同步发电机仍采用这种励磁系统。长期的运行经验证明，这种励磁系统的优点是：具有独立的不受外系统干扰的励磁电源，调节方便，设备投资及运行费用也比较少。缺点是：运行时整流子与电刷之间火花严重，事故多，性能差，运行维护困难，换向器和电刷的维护工作量大且检修励磁机时必须停主机，很不方便。近年来，随着电力生产的发展，同步发电机的容量愈来愈大，要求励磁功率也相应增大，而大容量的直流励磁机无论在
励磁系统建模危险点预控措施 表(2021) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0722
励磁系统建模危险点预控措施表(2021) 作业名称 励磁系统建模 序号 危险点 控制措施 检查执行情况（工作负责人填写） 1 人员思想状态不稳 班组长或工作负责人要对言行、情绪表现非正常状况的成员进行沟通、谈心，帮助消除或平息思想上的不正常波动，保持良好的工作心态，否则不能进入生产现场进行作业 2
人员精神状态不佳 班组长或工作负责人要观察、了解成员精神状态，对酒后上班、睡眠不足、过度劳累、健康欠佳等成员严禁进入工作现场3 工作票 1、工作票上所填写的安全措施应完善； 2、工作票上的安全措施确已正确执行，并确认无误； 3、工作负责人应向工作班成员交待安全注意事项； 4、外协人员或厂家工作人员必须在监护下进行作业。 4 人身触电 1.试验设备摆放时应轻起轻放，避免碰撞。 2.远离带电设备，对高压设备保持一定的距离（10kV及以下的带电设备应保持0.7米的安全的距离、20kV/35kV应保持1.0米的安全距离、110kV及以下的应保持1.5米的安全距离、220kV应保持 3.00米得安全距离）
课程设计报告 课程名称电力系统自动装置原理设计题目发电机励磁系统数学建模 及PID控制仿真 设计时间2016-2017学年第一学期专业年级电气133班 姓名姚晓 学号 2012012154 提交时间 2016年12月30日 成绩 指导教师陈帝伊谭亲跃
水利与建筑工程学院 发电机励磁系统数学建模及PID控制仿真 摘要：本文主要进行了发电机励磁系统的数学建模和PID控制仿真。励磁系统在电力系统的规划与控制领域都有非常重要的作用，精确的模型结构与参数是选择有效控制手段和整个电力系统仿真准确性的基础。文中通过对励磁系统建模及仿真的研究，在整理系统稳定性判断理论发展的基础上，运用MATLAB软件仿真，论证了PID励磁调节可有效地改进励磁控制品质,仿真试验是调整励磁系统参数的有效措施。 关键字：电力系统、励磁系统、根轨迹、PID、仿真
目录 第一章绪论 (4) 1.1本课题研究意义 (4) 1.2本文主要内容 (4) 第二章发电机励磁系统的数学模型 (6) 2.1励磁系统数学模型的发展 (6) 2.2发电机励磁系统原理与分类 (6) 2.3发电机励磁系统的数学模型 (7) 2.3.1励磁机的传递函数 (7) 2.3.2励磁调节器各单元的传递函数 (8) 2.3.3同步发电机的传递函数 (9) 2.3.4励磁稳定器 (9) 2.4励磁控制系统的传递函数 (10) 第三章励磁控制系统的稳定性 (11) 3.1传统方法绘制根轨迹 (11) 3.2用MATLAB绘制根轨迹 (13) 第四章 PID在发电机励磁系统中的应用 (14) 4.1同步发电机的励磁系统的动态指标 (14) 4.2无PID调节的励磁系统 (14) 4.2.1源程序 (14) 4.2.2数值计算结果 (16) 4.3有PID调节的励磁系统 (17) 4.3.1源程序 (18) 4.3.2数值计算结果 (19) 第五章总结与体会 (21) 参考文献 (22)