1、新疆农业大学课 程 论 文题 目: 励磁调节器的功能和基本原理 课 程: 电力系统自动化 姓 名: 李晓彤 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 104 班 学 号: 103736414 指 导教师: 石砦 职称: 讲师 2013 年 11 月 14 日励磁调节器的功能和基本原理李晓彤 指导老师：石砦摘要：励磁调节是为了提高电力系统稳态和动态性能，对同步发电机、同步调相机和大型同步电动机的励磁进行自动调节的一种措施。它对电力系统的作用是在正常运行工况下维持母线电压为给定水平，即起调压作用，以及稳定地分配机组间的无功功率，还有提高电力系统运行的动态性能及输电线路的传输能力。而且励磁控制中引入镇
2、定器后，可提供合适的阻尼力矩，有力地抑制低频振荡和改善电力系统动态品质。励磁调节单元的最基本部分是一个闭环比例调节器。构成励磁调节器的型式很多，但自动控制系统的核心部分却很相似。基本的控制由测量比较、综合放大、移相触发单元组成。关键词：励磁调节；闭环比例调节器；自动控制系统The function and principle of the excitation regulatorlixiaotongAbstract: the excitation regulation is in order to improve the steady and dynamic performance of po
3、wer systems, a measure of automatically adjusting the excitation synchronous generator, synchronous condenser and large synchronous motor. Its role in the power system is in normal operation condition to maintain the bus voltage for a given level, which is the role of regulator, and the stable distr
4、ibution of wattless power unit, and improve the dynamic performance and transmission capacity of transmission lines in power system operation. And the introduction of stabilizing controller for excitation control, can provide damping moment right, effectively inhibit the dynamic quality of low frequ
5、ency oscillation and to improve power system. The most basic part of excitation regulation unit is a closed-loop proportional regulator. The excitation regulator has many types, but the core part of the automatic control system is very similar. The basic control by measuring, amplifying, integrated
6、phase-shift trigger unit.Key word: Excitation adjustment; Closed loop proportional governor; Automatic control system前言：实现自动励磁调节需借助自动励磁调节器。按其调节的原理可分为补偿型和反馈型两类。补偿型调节器是补偿某些引起被调量产生偏差的因素。由于是开环补偿，只能使电压维持在一定水平。反馈型调节器是以被调量与给定值的偏差作为控制信号对系统进行闭环控制。因为是闭环调节，所以调节性能优于补偿型。励磁调节器的发展经历了几个阶段：3040 年代电力系统规模较小，励磁调节器主要起调压
7、作用，故称调压器；50 年代发展了电磁型调节器；60 年代后发展为晶闸管励磁调节器，其调节功能也由单纯的调节电压发展为提高电力系统的稳定性。随着控制理论和计算技术的发展，自动励磁调节器也在不断改进：在功能上，向着综合控制方向发展；在控制原理上，向着自适应调节方向发展， ；在构成元件上，正向着微机化方向发展。1.励磁调节器的控制功能励磁调节单元的最基本部分是一个闭环比例调节器。它的输入量是发电机电压 ，输出量是励磁机的励磁电流或发电机转子电流，统称为 。它的主要功能有二：一是保持发电机的端电压不变；其次是保持并联机组间无功电流的合理分配。1.1 人工调压如图 1.1 所示的励磁系统中，在没有自动
8、调节装置之前，发电机依靠人工调节电阻的大小，以达到维持发电机端电压不变的目的。当运行人员发现电压偏高了，就去操作可调电阻，加大其数值，使转子电流减小，使电压回复到额定值附近;反之既然。这样，人工操作直接参与了发电机的正常运行。图 1.1 某励磁系统人工调压过程中的作用可用图 1.2 中的 ab 线段来表示。在人工调压的过程中，可以说人与发电机形成了一个“封闭回路” 。人通过测量仪表对发电机进行观察，然后按图所示的规律作出判断，进行操作，去改变转子电流，这样就达到了调压的目的。图 1.2 人工调压的作用1.2 自动励磁调压器具有上图 ab 线段特性的自动励磁调节器，其基本框图如图 1.3 所示。
9、途中每个环节的具体电路及工作特性，随所采用的元件、材料不同而有相当大的差异。原理如下：将测得的发电机端电压和基准电压取差值，将其作为前置级至功率放大级的输入信息，最后在功率放大级的末端输出一个与差值反方向的励磁调整电流，使调压器的输入量发电机电压和输出量转子电流之间达到 ab 段所表示的比例关系。当 下降，转子电流就大为增加，发电机的感应电动势随UG IAVRUG即增大，使重回基准值附近：反之同理。图 1.3 自动励磁系统基本原理框图2.励磁调节器原理构成励磁调节器的型式很多，但自动控制系统的核心部分却很相似。基本的控制由测量比较、综合放大、移相触发单元组成。2.1 测量比较单元测量比较单元的
10、作用是测量发电机电压并转换为直流电压，与给定的基准电压相比较，得出电压的偏差信号。电压测量是将机端三相合成电压降压、整流、滤波后转换成一正比于发电机电压的直流电压。原理图如图 2.1 所示图 2.1 电压测量环节原理图整定电路和输出特性图分别如下图 2.2 所示（a） （b）图 2.2 比较整定电路（a）原理电路图；（b）输出特性比较整定电路的整定：直流电压 与来自电压整定器 的给定电压进Use PR行比较，取得偏差信号 ，送综合放大单元。de加法器输入量： + + ，当整定电压 随 变化时，sVZ12REFUVZ2而固定电压 与调节器最小整定电压值有关。UVZ12.2 综合放大单元综合放大单
11、元对测量单元输出的信号起综合和放大的作用，为了得到调节系统良好的静态和动态性能，除了由电压测量比较单元来的电压偏差基本控制信号外，为适应发电机各种工况的工作，还需要多种辅助控制信号。如来自其它装置送来的最小励磁限制及最大励磁限制信号，为改善励磁系统动态性能的微分反馈信号(励磁系统稳定信号)及提高电力系统稳定的(电力系稳定器)信号等。下图 2.3 是综合放大单元的输入信号图 2.3 综合放大单元的输入信号输入控制信号可分为被调量控制量（正常情况）反馈控制量（正常情况）限制控制量（异常情况） 。其原理接线图如图 2.4 所示图 2.4 控制信号综合放大单元原理接线图2.3 移相触发单元移相触发单元
12、是励磁调节器的输出单元，它根据综合放大单元送来的综合控制信号的变化，产生触发脉冲，用以触发功率整流单元的晶闸管，从而改变可控整流柜的输出，达到调节发电机励磁的目的。原理框图如图 2.5 所示图 2.5 移相触发单元原理框图2.4 自动手动的自动切换励磁调节器由自动励磁（AC）调节器和手动励磁（DC）调节器组成，为双通道结构。正常运行时，AC 调节器工作，DC 调节器作 AC 调节器的备用。当 AC调节器故障时，由 AC-DC 自动切换装置控制，将 DC 调节器投入运行。为了防止AC 调节器向 DC 调节器切换引起冲击，在励磁调节器中还设有 DC 调节器自动跟踪 AC 调节器的自动跟随器，可确保
13、切换冲击最小。当采用手控方式（DC）时，装置中只有测量、放大单元退出工作，而脉冲触发单元则继续工作。 时，两种方式的切换才能平滑的进行。平衡SMU/电压 为 与 之差。这一电压经滤波器后接平衡电压表，供手动切换USMS时观测平衡电压用。3.总结通过对励磁调节器的功能，基本框图，原理及工作流程的分析后，对书中的更多知识有了更加具体的认识，能较为熟练地掌握书中所述关于励磁调节器的相关知识，深刻了解到了相关理论。参考文献:1 王葵，孙莹.电力系统自动化 M.北京：中国电力出版社，20072 周双喜，李丹.同步发电机数字式励磁调节器 M.北京:中国电力出版社,19983 郭培源.电力系统自动控制新技术 M.北京:科学出版社,20014 李先彬.电力系统自动化 M. 5 版. 北京:中国电力出版社,2007
