【精品】PPT课件 励磁控制理论简介

•PSS •等等
硬件+软件
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二、数字式励磁调节器原理
• （一）数字式励磁调节器框图
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数字式励磁调节器的基本构成
1 主机（主控单元）
4 人——机接口
装有系统软件、 应用软件等, 是微机励磁调 节器
微机硬件
3 调节控制输出单元 2021/1/12
2 信息采集单元
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15/46
1.主控单元（主机）
位复式励磁。
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复式励磁－补偿式励磁调节器
• 采用对扰动量进行补偿的调节方式，为补偿型 励磁调节器。
• 典型的为复式励磁装置。 • 与反馈型调节器配合使用，可以减轻反馈控制
系统的负担，加快调节速度。 • 复式励磁装置也可单独使用， • 典型的为电磁型复式励磁装置
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1.复式励磁原理
• (1)复式励磁原理
• 电网中一般都采用反馈型电压调节器。
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（二）励磁调节器的发展及分类
20世纪初
1950s’
1960s’
1980s’
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机电型励磁调节器 电磁型励磁调节器 电子型励磁调节器
数字型励磁调节器
机电型励磁调节器的任务是调节电压，其调节线圈中的电流与 发电机电压成正比，调节线圈中产生的磁场力作用于变阻器，从而 改变励磁机磁场电阻以达到调节电压的目的。
• 当If不变,Ut将随感性负荷电流的变化而变化,因为 感性电流产生的去磁电枢反应而引起Ut的变化.
• 因此当I发生变化,要维持Ut在给定范围,可采用发 电机复励的概念,将一个于发电机负荷电流成比例 的电流经整流后作为附加励磁电流(即复励电流) 加入励磁,从而达到改善端电压变化的目的.

励磁系统工作原理
6
UNITROL 5000调节器可根据电厂或电网的需要实现PID 或恒无功或恒功率因数调节及PSS稳定控制。自并励系统在 发电机无电压输出或电压低于5%空载额定电压时可控硅整 流桥不工作即无整流电压输出。此时起励装置借助于厂用 220V交流电经整流二极管、接触器、限流电阻送入发电机 转子绕组中，起励电压可用软件参数设定，一般建立发电机 的端电压不超过5%空载额定.在起励阶段，AVR测量到发电 机电压达到预先设定的某一个值，就即刻自行切换到AVR控 制，即起励装置的输出自行断开,由AVR控制可控硅整流桥 输出保持着发电机电压达到预设值。如果采用零起升压，在 上述过程中AVR会继续升压，一直升至发电机电压额定值 20KV。(基本过程:起励-切换-自动升压-自动停在设定的电压 值)。
1、发电机功率因数、电压、无功及励磁电流、励磁电压指示正 常且稳定。 2、励磁操作界面没有运行限制器动作告警。 3、工作调节器的设定点没有达到限制值。 4、励磁系统投入自动位置，未发生自动切换现象，通道间平衡， 切换准备就绪。 5、调节器无异常声音，调节器柜没有任何报警，各仪表指示正 常。 6、整流柜各冷却系统工作正常，空调运行正常，空气进出风口 无杂物堵塞,励磁间温度控制在30度左右。 7、整流柜均流正常，均流偏差不大于10％。
励磁系统工作原理
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9、AVR控制柜、整流柜就地显示无红灯告警。 10、运行及维护人员定期检查励磁小间温度和记录励磁就地 面板运行数据。 11、无异常干扰,移动电话及对讲机等无线收发设备应远离励 磁系统控制小间。 12、机组正常运行中有特殊工作时，AVR柜门可打开外，其 他任何柜门严禁打开。 13、当励磁系统出现告警信号和异常运行情况，应及时告知 设备维护人员。 14、励磁柜无非正常运行的噪音。 15、励磁系统运行中的投切，参照励磁系统运行相关切换要 求执行。

无论励磁电流如何变化，调速器不进行调节时，发电 机的有功功率均为常数。
发电机励磁系统的任务
控制无功功率的分配
由于发电机发出的有功功率只受调速器控制，与励磁
电流的大小无关。
发电机有功功率
UG = 常数
所以，与无限大母线并联运行的机组，调节励磁电流， 可以改变发电机无功功率的数值。
发电机励磁系统的任务 （二）控制无功功率的分配
向转子提供直流励磁
Eq 由励磁电流建立的磁场使定
子产生的空载电势
电流
励磁功率单元
G
电力系统
发电机
励磁调节器
同步发电机的励磁系统
一、同步发电机励磁控制系统的任务
电
无
提
强
强
压
功
高
行
行
控
分
稳
励
减
制
配
定
磁
磁
发电机励磁电流的变化主要影响： 电网的电压水平、并联运行机组间的无功功率 的分配。
励磁自动控制系统由励磁调节器、励磁功率单 元、发电机构成的一个反馈控制系统。
若发电机能强行增加励磁，使受到扰动的发电机组 的运行点移到功角曲线3上运行，可增大减速面积，
减小加速面积。使得第一次摇摆时的功角 的幅
值减小，改善了发电机的暂态稳定性。
回摆时，过大的减速面积并不有利，若重新回到曲 线2的d点运行，可减小回程振幅。
即在一定条件下，励磁自动控制系统如果能按照要 求进行适当的控制，可改善电力系统的暂态稳定性。
提高并联运行的稳定性 Pm Eq，而Eq值与励磁电流有关，若调节励磁电流，则有外
功角特性。
它使发电机能在大于90度范围的人 工稳定区运行，即可提高发电机输 送功率极限或提高系统的稳定储备。

特点
具有高可靠性、高稳定性 、高效率等优点。
功率整流器
作用
将交流电转换成直流电， 为发电机提供励磁电流。
类型
采用二极管或晶闸管整流 电路。
特点
具有体积小、重量轻、效 率高等优点。
灭磁电阻
作用
在发电机停机时，将磁场中的 能量消耗掉，避免发电机损坏
。
类型
通常采用碳化硅或氧化锌电阻 。
特点
具有高耐压、高功率、高可靠 性等优点。
根据故障现象进行诊断，可以借助相关仪器进行 检测和判断。
对于复杂的故障，需要专业人员进行维修和处理 ，以确保设备的安全性和稳定性。
定期检修与大修
根据发电机的运行情况和维修记录，制定定期检修计 划，包括小修、中修和大修等。
中修主要包括检查励磁系统的各个部件、测试设备的 电气性能、更换严重磨损的部件等。
02
发电机励磁系统的工作原理
励磁系统的基本工作原理
励磁系统的作用
为发电机提供励磁电流，以产生磁场，从而控制发电机 的输出电压和电流。
励磁系统的组成
励磁系统主要由励磁功率单元、励磁调节器、励磁控制 单元和励磁保护单元组成。
励磁功率单元
为发电机提供直流电流，以产生磁场。
励磁调节器
根据输入信号和系统要求，调节励磁功率单元的输出， 以控制发电机的输出电压和电流。
工业领域
在石油、化工、钢铁等工业领域，发电机励磁系统对于保障生产线的稳定运行具有重要意 义。
交通运输
在铁路、地铁、轻轨等轨道交通领域，发电机励磁系统用于提供稳定可靠的电力供应。
技术发展与趋势展望
01 02
数字化技术
随着数字化技术的不断发展，发电机励磁系统逐渐实现数字化转型， 采用数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑控制器（PLC）等技术提 升系统性能。

功率整流器
将交流电源转换为直流电源，为同步 电机提供励磁电流。
同步电机励磁控制的软件实现
控制算法
根据电机运行状态和输入信号，通过控制算法计算出励磁电流的 调节量，实现对同步电机励磁电流的精确控制。
数字信号处理器（DSP）
利用高速运算能力，实现对控制算法的实时处理和输出控制信号。
人机界面
提供操作界面，方便用户对同步电机励磁控制系统的参数进行设置 和监控。
反馈元件检测同步电机转子励 磁电流和电压，并将其反馈到 励磁调节器，以实现闭环控制 。
同步电机励磁控制系统的分类
按控制方式分类
可以分为模拟式和数字式两种类型。模拟式励磁控制系统采用模拟电路实现控 制，而数字式励磁控制系统采用数字信号处理器（DSP）或可编程控制器（ PLC）实现控制。
按调节器主电路形式分类
在风力发电系统中的应用
提高风能利用率
励磁控制能够调节风力发电机的 无功功率输出，从而提高风能的
利用率。
减小谐波影响
励磁控制能够减小风力发电机产生 的谐波电流，提高电能质量。
增强并网能力
通过励磁控制，可以增强风力发电 机的并网能力，提高风电场的运行 稳定性。
在船舶推进系统中的应用
提高推进效率
励磁控制能够调节船舶推进电机 的功率输出，从而提高推进效率
模糊控制
将模糊逻辑应用于励磁控制，处理不确定性和非线性问题。
智能传感器与执行器的应用
智能传感器
采用高精度、高可靠性的传感器 ，实时监测励磁电流和电压，提 高控制精度。
智能执行器
采用电力电子技术和微处理器， 实现快速、准确的励磁电流调节 。
网络化与分布式励磁控制
网络化控制
通过工业以太网或现场总线技术，实 现多台电机之间的信息共享和协同控 制。

2 励磁系统的未来发展趋势
展望励磁系统在未来的发展趋势，以及可能带来的创新和变革。
参考文献
1. 2. 3.
励磁系统基础知识手册 电力系统稳定性与控制 励磁机运行与维护手册
励磁控制
1 励磁控制的基本原理
详细说明励磁控制的基本原理以及在电力系统中的应用。
2 励磁稳定性的控制方法
介绍励磁稳定性的控制方法，包括电压调节器和励磁电流控制等方面。
励磁系统的调试方法
1
调试前的准备工作
介绍励磁系统调试前需要注意的准备工作，如检查电路连接和设备完整性。
2
调试步骤
说明励磁系统调Biblioteka 的步骤和注意事项，以确保励磁系统性能达到要求。
3
故障排除
解读励磁系统调试过程中可能出现的故障，并提供相应的排除方法。
励磁保护
励磁系统的故障保护
介绍励磁系统在故障情况下的自我保护措施和保护装置的作用。
励磁机运行状态监测方法
提供励磁机运行状态监测的各种方法，并解析它们在维护和故障排查中的价值。
小结
1 励磁系统的重要性和必要性
总结励磁系统在电力系统中的重要性和必要性，以及它对电力生产的影响。
《励磁系统培训》PPT课 件
# 励磁系统培训
欢迎来到《励磁系统培训》！在本课件中，我们将介绍励磁系统的概念和作 用，励磁机的结构与工作原理，以及励磁控制和保护等方面的内容。
励磁系统的概念和作用
什么是励磁系统？
探讨励磁系统的定义和基本概念，以及励磁系统在电力系统中的作用。
励磁系统的分类
介绍励磁系统的不同分类方法，如直流励磁系统和交流励磁系统等。
励磁机的结构与工作原理
励磁机的结构
详细讲解励磁机的各个部件和结构，以及它们在励 磁过程中的工作原理。

优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响
缺点：调节速度慢，轴系长度长，易引发轴系振荡
交流励磁机系统（二机它励） 同轴
组成：交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电
流；AVR控制可控硅的触发角，调整其输出电流，亦称为两机它励励磁系 统。励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源由发电机出口电压经 励磁变压器后获得，自动励磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励 磁机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整流后接至发电机转子， 亦称为两机一变励磁系统。
定QC子电压升高，Q以CG 使机组运行点回到允许的允许范围之内。
欠励限制曲线
定子电流限制（过无功限制、过励限制）
定子电流限制还可以采用根据发电机输 出的有功功率来确定发电机允许输出无 功功率的方式来实现，即过无功限制
功 率 因 数 ＝ 1附 近 没 有 操 作
有功电流分量
QL 进 相 运 行 超 过 限 制 区
励磁调差原理与应用
全控桥强励与强减
按照Ud=1.35U2cosa，一般强励α=150 ；强减α=1500
强励限制与过励限制
1、电压强励能力取决于励磁变二次电压（阳极电压）； 2、电流强励能力取决于可控硅电流或者说是功率柜的数量； 3、强励限制是指电流限制倍数：1.5-2.0倍；功率柜故障取1.1倍； 4、过励限制是励磁电流限制，大于1.1倍，反时限，励磁电流闭环；
发电机励磁系统原理
励磁系统的组成与分类
自动电压调节器AVR、ECR/FCR（励磁调节器） 励磁电源（励磁机、励磁变压器） 整流器（AC/DC变换，SCR、二极管） 灭磁与转子过电压保护 按励磁电源分类：
直流励磁机励磁系统 交流励磁机励磁系统 自并励励磁系统

案例结论
励磁调节系统在电厂中的应用，有助于提高电力系统的稳定性和安全性 ，降低运营成本，为电厂的可持续发展提供了有力支持。
某电动机控制系统中励磁调节系统的应用案例
案例概述
某电动机控制系统通过采用励磁调节系统，实现了电动机的高效、稳定运行。
案例分析
该励磁调节系统采用了智能控制算法，可以根据电动机的运行状态和负载变化进行实时调 节，优化电动机的运行性能。同时，该系统还具有过载保护和短路保护功能，提高了电动 机的运行安全性和可靠性。
PART 03
励磁调节系统的性能指标 与测试方法
励磁调节系统的性能指标
响应速度
励磁调节系统的响应速度越快，对系统 变化的调整就越及时，从而保证系统的
稳定运行。
稳定性
励磁调节系统的稳定性好，可以减小 系统振荡和失控的风险，提高系统的
可靠性。
调节精度
调节精度越高，励磁调节系统对设定 值的跟踪越准确，系统的控制精度就 越高。
励磁调节系统在电动机控制中的应用
01
02
03
调速控制
励磁调节系统可以通过调 节电动机的输入电流，改 变电动机的磁场强度，实 现电动机的调速控制。
启动控制
励磁调节系统能够优化电 动机的启动过程，减小启 动电流对电网的冲击，确 保电动机的平稳启动。
故障保护
励磁调节系统能够实时监 测电动机的运行状态，在 出现故障时及时切断电源 ，保护电动机不受损坏。
案例结论
励磁调节系统在电动机控制系统中的应用，有助于提高电动机的运行效率、稳定性和安全 性，为工业生产的自动化和智能化提供了有力支持。
某科研项目中励磁调节系统的研究与应用案例
案例概述
某科研项目致力于研究励磁调节系统在新能源领域的应用，以提高新能源发电的效率和稳定性。

励磁系统在智能电网中的应用前景
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灵活调度
励磁系统能够实现对风能、太阳能等可再生能源 的灵活调度，提高智能电网的稳定性和可靠性。
优化运行
励磁系统可以通过实时监测和控制，优化电网的 运行状态，降低线损和能耗，提高电力系统的运 行效率。
故障预防
励磁系统可以实时监测电网的运行状态，及时发 现和预警潜在的故障，减少故障对电网的影响。
励磁调节器的原理
励磁调节器是一种电子设备，用于自动调节励磁机的输出电压。它通过监测发电 机的输出电压和电流，并根据这些参数的变化来调节励磁机的励磁电流，以保持 输出电压的稳定。
励磁调节器通常由测量单元、控制单元和执行单元组成。测量单元负责监测发电 机的输出电压和电流，并将这些信号传输给控制单元。控制单元根据这些信号计 算出所需的励磁电流，然后通过执行单元来调节励磁机的励磁电流。
励磁系统基 励磁系统的基本原理 • 励磁系统的应用 • 励磁系统的维护与检修 • 励磁系统的未来发展
01
励磁系统概述
励磁系统的定义
01
励磁系统是指能够提供磁场能量 的系统，主要用于控制和调节磁 场的大小和方向。
02
励磁系统广泛应用于各种领域， 如电力、电机、电子、磁力等领 域。
02
励磁系统的基本原理
励磁机的原理
励磁机是一种发电机，它通过磁场产生交流电。励磁机的 主要组成部分包括转子、定子和励磁绕组。转子用于产生 磁场，定子则用于产生交流电。励磁绕组是励磁机中用来 产生磁场的一部分，通常由铜线绕成。
励磁机的原理基于电磁感应定律。当励磁机转子在磁场中 旋转时，磁场会发生变化，从而在定子上产生感应电动势 。通过改变励磁绕组的电流，可以改变转子产生的磁场强 度，进而调节定子上产生的感应电动势的大小。

0.-820
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
t(s) -4
-6
a1
a2
-8
a3
b1
-10
b2
-12
-14
-16 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 t(s)
0.4
0.35
自适应最优增益 0.13
0.05 0.25
0
0.2 -0.05 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
空载阶跃时的电压变化
P.U.
1.1
1.05
1
0.95
0.9
0.85
机端电压
给定值 0.8
0.75
0.7
0.65
0.6
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
t(s)
空载阶跃时的ΔV和ΔV’
P.U.
0.04
0.02
0
-0.02
-0.04 -0.06
电 压 偏 差 dV 电压偏差的变化
-0.08
-0.1
-0.12
励磁控制理论简介
目的
❖ 介绍各种在励磁控制中得到应用的理论 ❖ 部分控制理论的实现 ❖ 通过实验或现场波形对比PID控制
现有的励磁控制理论
❖ PID ❖ PID+PSS ❖ 线性最优控制 ❖ 自适应最优控制 ❖ 非线性控制
自动控制中的几个问题
❖ 运行状态改变后控制输出会稳定在哪一点 ❖ 偏差是怎么得到的 ❖ 可以预测偏差的变化做到“超前”控制吗
积分参数的作用和影响