6发电机自并励励磁自动控制系统设计()

接入系统容量越大，对发电机端电压的调节控制作用就越小；
接入系统容量越小，对发电机端电压的调节控制作用就越大，
通常在由一台发电机供电的小系统中，仅靠发电机的励磁控制 系统对发电机端电压的调节作用，就能满足系统对电压质量 的要求。
（二）控制无功功率的分配
(1)发电机无功功 率的控制原理
以同步发电机接于无穷大电力系统为例说 明发电机无功功率的控制原理。
IG
G
UG =Constant Eq
IP
UG
IQ
IG
PG UG IG cos constant
PG
EqU G Xd
sin
constant
IG cos constant Eq sin constant
发电机励磁电流的变化改变了机组 的无功功率和功率角的大小。
调节与无限大母线并联运行的机组的励磁 电流可以改变发电机无功功率的数值。
ILL
IEE EX =
IEF
G
IAVR
R ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱE
励磁调节器
励磁机EX和发电机G同轴，靠剩 由于励磁机向它自己提供
磁建立电压。
励磁电流，故称为自励。
励磁机发出的电流，一部分(IEF) 送给发电机的励磁绕组；一部分 (IEE)经过磁场变阻器R送给励磁 机的励磁绕组。
自励：
R → IEE → UEF 励磁机→发电机
它的励磁电流控制由两种途径实现：
一是通过人工调节励磁机磁场电阻来改变励磁机的励磁电流 IEE，从而达到人工调整发电机励磁电流的目的，实现对发电 机励磁电流的手动调节。
二是通过自动励磁调节器对励磁机的励磁电流IAVR自动调节， 从而实现对发电机励磁电流的自动调节。
2 他励直流励磁机励磁系统

发电机的励磁电 源由接于发电机 出口的励磁变压 器TE供给，励 磁电流靠自优点是设备和接线简单、可靠性高、励 磁调节速度快，如采用三相全控整流电路，可以实现逆变 灭磁，为简化励磁系统创造了条件 。
对发电机轴系安全的影响
自并励磁方式大大缩短汽轮发电机的轴系长度，对减小汽 轮机的震动是非常有帮助的。若励磁系统为微机化的励磁 系统，而不再采用分离元件，其运行更灵活，维护更方便 对系统暂态功角稳定的影响 自并励静止励磁系统响应速度快，发电机具有较高强励电压 倍数对系统的暂态电压稳定水平有所改善 。
3、静止励磁方式。其中最具代表性的是自并励励磁方式。也多用于容量在 100MW及以上的汽轮发电机组
自并励励磁系统
什么是自并励？
从发电机机端电压源取得功率并使用静止可 控整流装置的励磁系统，即电势源静止励磁系统。 由励磁变压器、励磁调节装置、功率整流装置、灭 磁装置、起励设备、励磁操作设备等组成 。
自并励对继电保护的影响
对主保护影响不大，对发变阻的后备保护影响较大，当发电机外部发生短 路时，机端电压下降，励磁电流也随之减小，发电机短路电流衰减很快。 将导致发电机后备保护不能正常动作。为此，发电机后备保护需增设电流 记忆功能 。
自并励系统的设计选型
自并励的应用条件 由于励磁输出受发电机机端电压的制约，在某些系统严 重故障导致系统电压波动较大的情况时不宜采用。位于主网 震荡中心的发电机不宜采用该系统；位于负载中心或受端机 组，因故障导致系统电压恢复慢，影响强励能力的发挥，导 致功角振荡加大或系统电压过低导致电压崩溃，亦不宜采用 励磁变压器的选择 环氧树脂干式变压器，多采用三角形-星形(Δ/Y)接线 ， 配备相应的限制操作过电压和过电流保护。
电力系统稳定器的作用：主要是抑制电力系统0.1－2.5 Hz的低频振荡。电力系统稳定器的任务是接受这些振荡 信号，并按要求传递给励磁电压调节器，通过电压调节 器的自动控制作用 ，对发电机转子之间的相对振荡提 供正阻尼，以此实现对振荡的抑制。

试论发电机自并励励磁系统的特点及问题发电机自并励励磁系统是一种常见的发电机励磁系统，它具有很多独特的特点和问题。

本文将试论发电机自并励励磁系统的特点及问题，以期能够更好地了解和应用这一系统。

发电机自并励励磁系统是指发电机自身产生励磁电流，使发电机的励磁系统实现自动调节和控制。

这种系统具有以下几个特点：1. 自动调节：发电机自并励励磁系统能够根据负载的变化自动调节励磁电流，使发电机的输出电压可以稳定在设定值附近。

2. 简化结构：相比外部励磁系统，发电机自并励励磁系统的结构更加简单，因为它不需要额外的励磁电源和控制装置，减少了设备成本和维护成本。

3. 自身稳定性：发电机自并励励磁系统由于采用了自激励原理，具有一定的自身稳定性，使得发电机在瞬时负载变化时能够更快地调节励磁电流，提高系统的稳定性。

4. 适用范围广：发电机自并励励磁系统适用于各种类型的发电机，包括交流发电机和直流发电机，无论是小型发电机还是大型发电机，都可以采用这种系统。

发电机自并励励磁系统也存在一些问题，需要引起我们的重视和解决：1. 励磁电压调节问题：发电机自并励励磁系统在励磁电压调节方面存在一定的困难，特别是在大功率发电机上更加突出。

因为自激励原理很容易受到电磁参数变化的影响，导致励磁电压波动较大。

2. 预磁电流问题：发电机自并励励磁系统需要一定的预磁电流来保证自激励的正常进行，因此需要在系统设计和调试时合理确定预磁电流的数值，太小会导致自激励困难，太大则会浪费电能。

3. 兼容性问题：发电机自并励励磁系统虽然适用范围广，但是在与其他系统的兼容性方面可能存在问题，特别是在与电力系统自动化控制系统结合时，可能需要经过较长的调试过程。

4. 自激励失效问题：如果发电机自并励励磁系统自激励失效，可能会导致发电机输出电压不稳定甚至无法正常工作，对于一些对供电稳定性要求较高的场合，这种情况需要引起特别重视。

针对以上问题，我们需要注意以下几点解决方案：1. 优化励磁系统设计：在发电机自并励励磁系统的设计中，需要充分考虑到励磁电压调节、预磁电流和系统兼容性等因素，采用合理的电路结构和控制算法，使得系统具有更好的稳定性和可靠性。

作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习辽宁工业大学电力系统自动化课程设计（论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计（1）院（系）：电气工程学院专业班级：电气XXX _________学号：_xxx _______________学生姓名： ___________________指导教师： ___________________起止时间：2013.12.16 —12.29课程设计（论文）报告地内容及其文本格式1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版,单面打印，并装订成册，内容包括：①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等）②设计（论文）任务及评语③中文摘要（黑体小二，居中，不少于200字）④目录⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等）⑥参考文献2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数.3、封面格式4、设计（论文）任务及评语格式5、目录格式①标题“目录”（小二号、黑体、居中）6、正文格式①页边距：上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2.5cm,页眉1.5cm,页脚1.75cm,左侧装订；②字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字小四号字、宋体；③行距：20磅行距；④页码：底部居中，五号、黑体；7、参考文献格式①标题：“参考文献”，小二，黑体,居中.②示例：（五号宋体）期刊类：［序号］作者1,作者2, ... 作者n.文章名.期刊名（版本）.岀版年，卷次（期次）：页次.图书类：［序号］作者1,作者2,……作者n.书名.版本.岀版地：岀版社,岀版年：页次.课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20%以百分制计算小四黑体关键词：关键词1;关键词2;关键词3;关键词4注意：关键词不少于2个目录第1章绪论 (2)1.1励磁控制系统概况 (2)1.2本文主要内容 (2)第2章XXX硬件设计 (3)2.1XXX总体设计方案 (3)2.2单片机最小系统设计 (3)2.3XXX模拟量检测电路设计 (3)2.4XXX 可控整流电路设计 (3)第3章XXX软件设计 (4)3.1软件实现功能综述 (4)3.2流程图设计 (4)3.2.1主程序流程图设计 (4)3.2.2模拟量检测流程图设计 (4)3.3程序清单 (4)第4章系统仿真与分析 (5)4.1系统仿真模型建立 (5)4.2 XXXX (5)第5章课程设计总结 (6)参考文献 (7)第1章绪论1.1励磁控制系统概况结合设计概括发展技术1.2本文主要内容根据任务书内容进行描述第2章xxx硬件设计2.1 XXX总体设计方案2.2单片机最小系统设计2.3XXX模拟量检测电路设计2.4XXX可控整流电路设计文中图地要求参看图2.1标注图2.1时钟电路5号黑体F空1行第3章Xxx软件设计3.1软件实现功能综述根据设计任务简要说明软件要完成地任务等等3.2流程图设计321主程序流程图设计先阐述主程序要完成地功能，然后画出流程图.322模拟量检测流程图设计先阐述要完成地功能，然后画出流程图. 3.3程序清单第4章系统仿真与分析4.1系统仿真模型建立4.2 xxxx第5章课程设计总结对所设计内容、方法、取得地效果、问题地解决方案等方面作技术方面地总结•注意：如果用到表格，则表内容用五号宋体或更小字号，选定某种样式后，全文应统一.参考文献[1]商国才•电力系统自动化•天津大学出版社，2000[2]王葵等.电力系统自动化•中国电力出版社,2007.1[3]何仰赞等.电力系统分析•华中科技大学出版社,2002.3[4]于海生.微型计算机控制技术.清华大学出版社,2003.4⑸ 刘卫国等• MATLAB?序设计与应用（第2版）•高等教育出版社，2008⑹ 梅丽凤等.单片机原理及接口技术•清华大学出版社,2009.7注意：中文用小四宋体，英文用小四Times New Roman参考文献不少于五篇版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。

课程设计（论文）任务及评语此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除目录第1章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计的实验环境 (1)1.3 课程设计的预备知识 (1)1.4 课程设计要求 (1)第2章课程设计内容 (2)2.1发电机励磁自动控制系统的概述 (2)2.2发电机自动励磁自动控制系统传递函数 (2)2.3同步发电机励磁自动控制系统特性的分析 (2)2.3.1线性化分析 (2)2.3.2稳定性分析 (3)2.3.3稳态误差分析 (5)2.3.4根轨迹分析 (5)2.4 改变励磁控制系统稳定性措施 (8)第3章课程设计总结..................................................................................................... ..9参考文献......................................................................................................................... ..9第一章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“电力系统自动化”课程设计是在教学及实验的基础上，对课程所学的理论知识进行深化和提高。

因此，要求学生能综合应用所学的理论知识，能够较全面地巩固和应用本课程中所学到的基本理论和基本方法，进行发电机励磁自动控制系统特性分析与计算，加深理解发电机励磁自动控制系统的基本原理，并分析系统的稳定性、稳态误差以及根轨迹的特性。

通过这次课程设计培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。

1.2 课程设计的实验环境在计算机上绘制相关电路图和编写相关公式，并利用word2000编辑课程设计说明书。

1.3 课程设计的预备知识熟悉电力系统自动化课程的基础理论和基本知识。

电力系统自动化课程设计（论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计（4）院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2012.12.31—2013.01.11课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程学院注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要随着经济建设的发展，我国的电力工业正迅速发展。

电力系统的规模日益扩大，发电设备的容量也相应增大，系统的运行方式的变化越来越频繁。

为了更好地保证安全，经济运行并保证电能质量，电力系统运行对自动控制装置提出了更高的要求。

励磁系统是发电机的重要组成部分，它的主要任务是根据发电机的运行状态,向发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流，以满足发电机各种运行方式下的需要。

性能良好、可靠性高的励磁系统是保证发电机安全发电，提高电力系统稳定性所必须的。

本文分析了自并励励磁自动控制的原理和实现方法，以单片机AT89C51作为控制核心和适合大容量的自并励方式设计了发电机励磁控制系统。

本次设计分为硬件设计和软件设计，其中硬件设计包括AT89S52单片机、直流稳压电源、开关驱动控制电路和模拟量采集电路。

软件设计包括主流程设计和模拟量检测流程设计。

最后对整个系统进行了MATLAB仿真，用来对比所得结果与仿真结果是否在误差允许范围内。

关键词：自并励励磁自动控制系统；AT89S52单片机；MATLAB仿真目录第1章绪论 (1)1.1励磁控制系统概况 (1)1.2本文主要内容................................ 错误！未定义书签。

第2章发电机自并励励磁自动控制系统硬件设计.. (3)2.1发电机自并励励磁自动控制系统总体设计方案 (3)2.2单片机最小系统设计 (3)2.3发电机自并励励磁自动控制系统模拟量检测电路设计 (8)2.4直流稳压电源电路设计 (8)第3章自并励励磁控制系统软件设计 (12)3.1软件实现功能总述 (12)3.2流程图设计 (12)3.3程序清单 (14)第4章 MATLAB建模仿真分析 (13)4.1M ATLAB软件简介 (13)4.2系统仿真模型的设计 (13)第5章课程设计总结 (16)参考文献 (17)第1章绪论1.1励磁控制系统概况一般我们把根据电磁感应原理使发电机转子形成旋转磁场的过程称为励磁。

程度。 • 根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限
制。
发电机UN6000励磁系统简介
励磁系统的分类
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 整流器励磁系统
统(直流励磁机)
交流励磁机
按功率引取方式分
自并励系 自复励系 谐波励磁
统
统
系统
按整流器是否旋转分
发电机UN6000励磁系统简介
灭磁单元
1）、灭磁作用：当发电机内部、引出线、高厂变等发生故障时， 虽然保护装置动作迅速切除故障，但励磁电流产生的感应电动 势会继续维持故障电流，为了迅速排除故障，减小其损坏程度， 必须安全迅速地将储存在磁场中的能量泄放（实验表明，只要 剩磁电压小于500V，电弧就不能维持，一般剩磁电压不大于 100-300V）即把励磁绕组的电流建立的磁场迅速降低到最小。
2）、灭磁要求:a.灭磁时间尽可能的短（发电机端电压由额定 值Un降至5% Un所需的时间称灭磁时间）b.励磁绕组两端的过电 压不超过允许值（通过跨接器来实现过压保护的要求）。
3）、灭磁方式：按励磁系统的不同，主要有两种自然灭磁（一 般是对采用旋转二极管整流方式的励磁系统用如无刷励磁系统， 通过整流二极管的续流作用实现自然灭磁，时间较长10S左右） 和逆变灭磁（对采用可控硅整流方式的励磁系统用如自并励励 磁）。
➢ 当两个功率柜退出运行时，能提供 发电机额定工况所需的励磁容量, 不能进行强励。
➢ 如果三台功率柜故障则自动切断励 磁。
发电机UN6000励磁系统简介
可控硅整流器
➢ 运行中一般不要打开功率柜的门， 否则，该功率柜将会发出报警信号。
➢ 标准整流器 (n = 5) 具有五个并联 的可控硅整流桥，其中至少有一个 冗余的（n-1）配置。（n-1）的含 义是当一个可控硅故障时，系统仍 能满足最大励磁功率。

1.发电机组并入电网后，应能迅速进入状态，其暂态过程要，以减小对电力系统的扰动。

〔 C 〕A 异步运行，短 B异步运行，长C 同步运行，短 D同步运行，长2.最大励磁限制是为而采取的平安措施。

〔 D 〕A 防止发电机定子绕组长时间欠励磁 B防止发电机定子绕组长时间过励磁C 防止发电机转子绕组长时间欠励磁 D防止发电机转子绕组长时间过励磁3. 当发电机组与电网间进展有功功率交换时，如果发电机的电压落后电网电压，则发电机。

〔 C 〕A 发出功率，发电机减速 B发出功率，发电机增速C 吸收功率，发电机减速 D吸收功率，发电机增速4.同步发电机的运行特性与它的值的大小有关。

〔 D 〕A 转子电流B定子电流C 转速D空载电动势。

〔 A 〕A 整步电压B脉动电压C 线性电压D并列电压6只能在10万千瓦以下小容量机组中采用的励磁系统是。

〔 B 〕A 静止励磁机系统B直流励磁机系统C 交流励磁机系统D发电机自并励系统7. 自动低频减载装置是用来解决事故的重要措施之一。

〔 C 〕A 少量有功功率缺额B 少量无功功率缺额C 严重有功功率缺额 D严重无功功率缺额8. 并列点两侧仅有电压幅值差存在时仍会导致主要为的冲击电流，其值与电压差成。

〔 B 〕A有功电流分量，正比 B 无功电流分量，正比C有功电流分量，反比 D无功电流分量，反比9.由于励磁控制系统具有惯性，在远距离输电系统中会引起。

〔 D 〕A 进相运行B高频振荡C 欠励状态D 低频振荡10.容量为的同步发电机组都普遍采用交流励磁机系统。

〔 D 〕A 50MW以下B 10万千瓦以下C 10万兆瓦以上D 100MW以上11电网中发电机组在调速器的工作情况下是电网的特性。

〔 B 〕A 功率特性B一次调频频率特性C 二次调频频率特性D 调节特性δ〉0时为调差系数，调节特性为。

〔A 〕A 正，下倾B负，下倾C 正，上翘D 负，上翘13.发电机并列操作中，当相角差较小时，冲击电流主要为。

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Design of automatic control system for synchronous generator excitationAbstractWith the power industry will continue to development and unit capacity increasing, the requirement of the unit is more and more high. Not only is the unit availability, operation efficiency and safety of, also put forward higher requirements on the unit reliability and economy. As the core control system of generator, the operation state of the excitation system directly influences the reliability and the economy of generator.Therefore, it is very important to guarantee the safety and reliability of the excitation system.. The state monitoring and diagnosis of excitation system can not only improve the economic performance of the maintenance, but also improve the reliability of the system.In this paper, through the analysis of the working principle of the excitation system of synchronous generator, using upwards curve method to establish the dynamic mathematical model of excitation control system, a closed loop control system of the regulator using the engineering design method is adopted to design. The automatic control system of generator excitation is established, and the system is debugged.Experimental results show that the model and control algorithm are reasonable.And then analyzes the lack of self excitation of synchronous generator excitation system, puts forward a new type of chopper control excitation system. Analysis of the working principle of this system, all aspects of the mathematical model are established, and the engineering design method design corresponding regulator, according to the feedback control principle of formation of the automatic control system of self. The experimental results prove the feasibility of the proposed control scheme, and provide some theoretical guidance for the excitation and optimization.Key words:synchronous generator; soaring curve; engineering design目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 励磁系统概述 (1)1.2 励磁系统的分类 (2)1.2.1 直流励磁机系统 (2)1.2.2 他励交流励磁机系统 (2)1.2.3 静止并励励磁系统 (2)1.3 励磁系统状态监测发展前景 (3)2励磁系统的建模分析 (4)2.1 建模方法简介 (4)2.2 飞升曲线法简介 (5)2.3 本次实验的方法及数据处理 (7)3 控制器的设计 (10)3.1 PID励磁控制 (10)3.2 励磁调节器的 PID 算法 (10)3.3 调节器的工程设计方法 (11)3.3.1 工程设计方法的基本思路 (12)3.3.2 典型Ⅰ型系统 (12)3.3.3 典型Ⅱ型系统 (14)3.4 励磁控制系统的设计 (16)3.4.1 PID电压调节器参数整定 (17)4 开关式自并励励磁系统的硬件设计 (18)4.1 同步发电机励磁自动控制策略 (18)4.2控制器的设计与应用 (18)4.2.1 PWM调制器 (18)4.2.2 驱动电路 (22)4.3 机械功率输出部分的设计与应用 (24)4.4 开关式并励励磁系统功率主回路的设计与应用 (25)4.4.1 降压斩波电路简介 (25)4.4.2 功率回路分析 (27)4.5 检测控制单元 (29)5 励磁自动控制系统的仿真及结果分析 (29)5.1 动态特性试验 (30)5.2 直流电源起励方式 (30)5.2.1 起励流程 (30)5.2.2 国家相关标准 (31)5.2.4 MATLAB仿真图 (32)5.3 抗扰动特性试验 (32)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)1 绪论现实生活中，越来越多的同步发电机系统应用于像电站、工厂、舰船等独立供电系统之中。

1.
励磁调节器是励磁控制系统的智能部件，它是根据发电机端电压和电流的变化对机组励磁产生校正作用的装置，用来在正常情况和故障情况下励磁的自动调节。
早期的调节器为振动型和变阻器型，都具有机械部件，称为机电型调节器。由于它不能连续调节，响应速度慢，并有死区，早己被淘汰。
上世纪50年代以来，磁放大器出现后，电力系统广泛采用磁放大器和电磁元件组成的电磁型调节器。由于磁放大器具有时滞性，调节速度慢，但可靠性高，通常用于直流励磁机系统。
单片机在同步发电机励磁系统触发电路中的应用
系 别
专 业
班 级
学 号
姓 名
指导教师
负责教师
2013年6月
摘 要
本文介绍了同步发电机励磁系统，了解了励磁系统是否可靠直接影响发电机的安全运行和电网的稳定，而根据实际情况选择正确的励磁系统是其可靠和稳定的前提。
本文主要是对
关键词:励磁系统；同步电机；单片机；触发电路
1.
近年来，随着电力系统的发展，大机组的出现，要求励磁调节器具有更高的技术经济指标、更加完善的控制功能。早期的机电型调节器、电磁型调节器、半导体调节器都越来越不能适应当今同步发电机励磁自动调节系统的发展。目前，由于大规模集成电路和微机技术的迅猛发展，由硬件和软件组成的微机调节器己成为今后的发展方向。
在交流励磁系统的发展过程中，先后出现了他励交流励磁机系统，自励和自复励静止励磁系统。
图1-1他励旋转硅整流励磁系统
图1-1所示为交流励磁机系统，其励磁功率电源可靠，不受电力系统或发电机端短路故障的影响，即励磁功率电源取自发电机以外的独立的并与其同轴旋转的交流励磁机，故称为他励。
他励交流励磁机系统比起直流机励磁系统，容量增大了，能提供较大功率。在直流励磁系统之后很长一段时间内，他励交流励磁机系统占有很重要的地位。由于他励交流励磁机系统仍有转动部分，维护不方便，且与发电机同轴，增大了发电机和厂房体积，使投资大大增加，不利于今后的发展，于是自励和自复励静止励磁系统便发展起来。

流 据有关资料， 桥， 单个可控硅元件的参数已
2.1 励磁变压器的 计算及选择
励磁变压器的计算和选择应考虑以下几
方面:
达2000 A/ 4 000 V， 使得可控硅整流桥得
以简化， 方便装理检修、 运行， 时使各支路 同
均流、均压问题相对易解决。 a)初期的励磁变压器多为油冷式或普 通绝 b)可控硅励磁功率柜中 应配置有交流过电 磁方式相比，具有以下几方面的优点. ，，励磁系 可靠性 统 增强 缘干式变 压器， 随着技术进步和价格的 变化， 压保护装置，据现场情况采用风冷、水冷等 现在已逐渐使用环氧树脂干式变压器， 一般 不同 的冷却方式，并采取一定措施保证并联 旋转部分发生的事故在以往励磁系统事 故中占 相当大的一部分， 但由子自 并励睁止 采 用空气自 然冷却， 不配外壳， 户内使 亦 整流柜均流系数达到要求 用， c ) 为满足并联功率柜投入和切除操作需 配置风冷系统， 同 励磁方式取消了旋转部件， 大大减少了事故 可根据实际情况加装外壳， 可在可控硅整流桥支路的交流侧及直流 隐患， 可靠性明 显优于交流励磁机励磁系 统， 时需要设置温控及温显系统，便于监视变压 要， 侧设置高绝缘水平刀闸或断路器(空气开关多 器的运行状态。 而且自并励系统在设计中采用冗余结构，故 b )为改善可控硅整流桥电 压波形， 变压 为500 V 以下 的低压电 器， 易发生开关、 整 障元件可在线进行更换，有效地减少停机概 通常 器多 采用 三角 形一 星形( 八/ Y)接线， 它的额 流柜事故) 。现时较多的厂家产品中， 率。该励滋系统对运行、维护的要求相对较 低. 定容量取决于励磁系统应提供的直流功率值， 将两个甚至三个可控硅桥支路安装在同一功 一 次电压与发电机端电 压相同，二次电 压由 率柜中，使得在实际运行中，当功率柜中一 t 2 电力系 统的稳态、 暂态稳定水平提高 由于自 并励静止励磁系统响应速度快， 励磁系统的顶值电压所决定，同时应考虑到 支路发生故障需退出并检修时，因该柜其他 压值时仍能保 证所 支路、元件仍处于运行状态，且位于发电机 电力系统艘态 德定性大大提高。自 并励方式 在一次电压为80 额定电 转子励磁回 运行、 路， 检修人员较难进行有关 压值， 提高系统的强励能力。 保持发 电机端电压不变， 对单机无穷大系 需的顶值电 c)还需要考虑变压器的阻抗电压、 过载 检修工作。只能将该故障支路所在的功率柜 统静态稳定极限功率为 : 一定程度上影响了机组运行。 如果现场 能力、保护配置 ，尤其是过流保护 ，由于 退出， Pmax=VgVs/ Xe , (1) 变压器负载为可控硅整流桥及发电机转子 ， 场地条件允许。应尽量让每个功率柜只安放 式中

调差系数 δ 表示无功电流从零增加到额定值时，发电机电压的相 对变化。调差系数 δ 表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力。调 差系数用 δ 表示，其定义为 :
δ
= U G1 − U G2 U GN
= U G1* − U G2*
= ∆U G*
式中UGN —发电机额定电压； U G1 、U G2 —分别为空载运行和带额定无功电流时的发电机电压。 为实现上述的功能，励磁控制器需具备：电量测量、调节运算、 同步信号检测、脉冲移相放大等基本单元。根据前文所诉的励磁控制 器的基本要求，励磁控制器也由以下几个基本单元组成：主控制单元、 模拟量输入通道、开关量输入输出通道、同步测频单元和脉冲放大单 元等，励磁控制器的硬件总体结构框图如图 1.2 所示。
经验交流
发电机自并励励磁机硬件设计
辽宁工贸学校 李小红
【摘 要】设计采用自并励励磁方式，通过同步发电机励磁系统 的方案论证、设计和计算，得到满足要求的励磁系统。
【关键词】自ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ励；励磁系统
输入接点电路
键区
继电器输出接点
励磁系统是同步发电机重要组成部分，直接影响发电机运行性能。
自励直流励磁机励磁系统中发电机转子绕组由专用的直流励磁机供
模拟输入电路
89C51
A/D 转换
PWM 斩波输出
电源 供给
数字信号处理
图 1.2 励磁控制器的硬件总体结构框 二、发电机励磁系统的要求及分类 1. 发电机励磁系统的要求 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。在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系 统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态 稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必须满足以下要求： （1）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）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）励磁装置本身应无失灵区，以利于提高系统静态稳定，并 且动作应迅速，工作要可靠，调节过程要稳定。 2. 发电机励磁系统的分类 一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。它 的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流 励磁机正好相反，其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一 轴上旋转，不需任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。 二期是自励直流励磁机励磁系统。发电机转子绕组由专用的直流 励磁机 DE 供电，调整励磁机磁场电阻 Rc 可改变励磁机励磁电流中的 IRC 从而达到调整发电机转子电流的目的。 三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机，由机端 励磁。 三、自并励存在问题与解决方法 为了保证发电及安全稳定运行，微机励磁控制器内部设有 PT 断线、 强力动作、欠励动作、过压限制、电压 / 频率限制、过无功功率保护、 定子过电流保护等保护功能。 以上保护功能远不能满足电力系统的输配电线路安全需求，为此 采取如下措施： （1）增加电力系统稳定器（PSS）； （2）增加直流回路在线监测器； （3）转子回路开路保护。 四、结束语 励磁系统对提高电力系统稳定的作用，一直是人们关心的课题和 努力的方向，长期以来已经进行了大量的工作。励磁系统是发电机的 重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的 影响。 参考文献： [1] 商国才 . 电力系统自动化 . 天津：天津大学出版社，2000 [2] 郭 培 源 . 电 力 系 统 自 动 控 制 新 技 术 . 北 京： 科 学 出 版 社， 2003.4

封面作者：PanHongliang仅供个人学习辽宁工业大学电力系统自动化课程设计（论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计（2）院（系）：电气工程学院专业班级：电气xxx学号： xxx学生姓名：指导教师：起止时间：2013.12.16 — 12.29课程设计（论文）报告地内容及其文本格式1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版,单面打印,并装订成册,内容包括：①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等）②设计(论文)任务及评语③中文摘要（黑体小二,居中,不少于200字）④目录⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等）⑥参考文献2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数.3、封面格式4、设计（论文）任务及评语格式5、目录格式①标题“目录”（小二号、黑体、居中）6、正文格式①页边距：上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2.5cm,页眉1.5cm,页脚1.75cm,左侧装订；②字体：一级标题,小二号字、黑体、居中；二级,黑体小三、居左；三级标题,黑体四号；正文文字,小四号字、宋体；③行距：20磅行距；④页码：底部居中,五号、黑体；7、参考文献格式①标题：“参考文献”,小二,黑体,居中.②示例：（五号宋体）期刊类：[序号]作者1,作者2,……作者n.文章名.期刊名（版本）.出版年,卷次（期次）:页次.图书类：[序号]作者1,作者2,……作者n.书名.版本.出版地:出版社,出版年:页次.课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算要,文字要精练.中文摘要一. 关键词1；关键词2；关键词3；关键词4 注意：关键词不少于2个目录第1章绪论11.1励磁控制系统简况11.2本文主要内容1第2章XXX硬件设计22.1XXX总体设计方案22.2单片机最小系统设计22.3XXX模拟量检测电路设计22.4XXX可控整流电路设计2第3章XXX软件设计33.1软件实现功能综述33.2流程图设计33.2.1 主程序流程图设计33.2.2 模拟量检测流程图设计33.3程序清单3第4章系统仿真与分析44.1系统仿真模型建立44.2 XXXX4第5章课程设计总结5参考文献6第1章绪论1.1励磁控制系统简况结合设计概括发展技术1.2本文主要内容根据任务书内容进行描述第2章 xxx硬件设计2.1XXX总体设计方案.2.2单片机最小系统设计2.3XXX模拟量检测电路设计2.4XXX可控整流电路设计文中图地要求参看图2.1标注5号黑体 下空1行5号宋体 图2.1 时钟电路第3章 Xxx软件设计3.1软件实现功能综述根据设计任务简要说明软件要完成地任务等等3.2流程图设计3.2.1主程序流程图设计先阐述主程序要完成地功能,然后画出流程图.3.2.2模拟量检测流程图设计先阐述要完成地功能,然后画出流程图. 3.3程序清单第4章系统仿真与分析4.1系统仿真模型建立4.2xxxx第5章课程设计总结对所设计内容、方法、取得地效果、问题地解决方案等方面作技术方面地总结.注意：如果用到表格,则表内容用五号宋体或更小字号,选定某种样式后,全文应统一.参考文献[1] 商国才.电力系统自动化.天津大学出版社,2000[2] 王葵等.电力系统自动化．中国电力出版社,2007.1[3] 何仰赞等.电力系统分析.华中科技大学出版社,2002.3[4] 于海生.微型计算机控制技术.清华大学出版社,2003.4[5] 刘卫国等.MATLAB程序设计与应用（第2版）.高等教育出版社, 2008[6] 梅丽凤等.单片机原理及接口技术.清华大学出版社,2009.7注意：中文用小四宋体,英文用小四Times New Roman.参考文献不少于五篇版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。