励磁系统原理.ppt

1、励磁系统介绍励磁系统介绍励磁技术交流u 建立发电机机端电压：电磁感应原理u 最主要功能：维持发电机机端电压恒定、稳定 交流输电系统的输送功率极限公式：u 在并列运行的发电机间合理分配无功功率u 提高电力系统的运行稳定性第1部分 励磁系统的基本作用同步发电机的工作原理同步发电机的工作原理：原动机带动转子旋转后，给转子通直流电，形原动机带动转子旋转后，给转子通直流电，形成旋转磁场，旋转磁场的磁力线切割定子绕组，产成旋转磁场，旋转磁场的磁力线切割定子绕组，产生感应电动势，建立起机端电压，当发电机并网与生感应电动势，建立起机端电压，当发电机并网与负载相连时产生电流，发出电能。发电机内电势负载相连时产生

2、电流，发出电能。发电机内电势Eq=BLV。励磁设备的基本任务励磁设备的基本任务:给发电机转子提供直流给发电机转子提供直流电流电流形形成磁场。成磁场。励磁系统能够快速而精确地维持电压恒定，可以提高静态有励磁系统能够快速而精确地维持电压恒定，可以提高静态有功输送极限和系统电压稳定。功输送极限和系统电压稳定。电力系统稳定器（电力系统稳定器（PSS）可以增加电力系统正阻尼，用于抑制电）可以增加电力系统正阻尼，用于抑制电力系统低频振荡力系统低频振荡 。TsTDTEPe/Pe、Pm、Pa正阻尼区负阻尼区TDTE发电机电气功率发电机电气功率Pe/PePe/Pe、机械功、机械功率率PmPm、加速功率、加速功率

3、PaPa、同步转矩、同步转矩TsTs、阻尼转矩、阻尼转矩TDTD、电磁转矩、电磁转矩TETE、转子角、转子角、转子角速度转子角速度的的正方向相位关系如正方向相位关系如下图所示：下图所示：加速功率加速功率PaPa机械功率机械功率PmPm电气功率电气功率PePe 由励磁系统引起的附加电由励磁系统引起的附加电磁转矩，包含同步转矩磁转矩，包含同步转矩TsTs和和阻尼转矩阻尼转矩TDTD两个分量。当发两个分量。当发电机采用高放大倍数、快速励电机采用高放大倍数、快速励磁系统时，阻尼转矩可能会出磁系统时，阻尼转矩可能会出现负值（如图中的现负值（如图中的TDTD），），引起发电机阻尼不足，当系统引起发电机阻尼

4、不足，当系统发生扰动时造成发电机低频振发生扰动时造成发电机低频振荡。荡。PSS的原理的原理v在发电机的励磁控制系统中，采用在发电机的励磁控制系统中，采用Pe、f等一个或几个信号，经适等一个或几个信号，经适当放大、相位补偿后作为励磁附加反馈控制，可以增加电力系统的正阻尼，当放大、相位补偿后作为励磁附加反馈控制，可以增加电力系统的正阻尼，从而阻尼电力系统功率振荡，这种用于增加电力系统正阻尼的附加励磁控制从而阻尼电力系统功率振荡，这种用于增加电力系统正阻尼的附加励磁控制装置称为电力系统稳定器（装置称为电力系统稳定器（Power System Stabilizer，简称，简称PSS）。）。它不降低励磁

5、系统电压调节环的增益，不影响励磁控制系统的暂态性能，而它不降低励磁系统电压调节环的增益，不影响励磁控制系统的暂态性能，而对抑制电力系统低频振荡效果显著。对抑制电力系统低频振荡效果显著。PSS在国内外都得到了广泛应用。在国内外都得到了广泛应用。v 因此，通过因此，通过PSS实现的主要目标就是：获得一个附加的电磁力矩，在电力实现的主要目标就是：获得一个附加的电磁力矩，在电力系统低频振荡区（系统低频振荡区（0.12.0Hz）内使该力矩向量对应）内使该力矩向量对应轴在超前轴在超前10滞滞后后45以内，并使本机振荡频率下的力矩向量对应以内，并使本机振荡频率下的力矩向量对应轴在轴在0滞后滞后30以以内，以

6、尽可能的提供较大的正阻尼力矩，抑制低频振荡。内，以尽可能的提供较大的正阻尼力矩，抑制低频振荡。附加电磁力矩的相位附加电磁力矩的相位Pe/Pe、wPm、Pa快速励磁及较高的强励倍数，可以提高电力系统暂态稳定极限快速励磁及较高的强励倍数，可以提高电力系统暂态稳定极限。v第一位的措施是继电保护正确、快速动作，如第一位的措施是继电保护正确、快速动作，如0.1s内切除近端故障。内切除近端故障。v在在0.1s内各种励磁系统作用没有明显差别。内各种励磁系统作用没有明显差别。v故障切除后，快速励磁及较高的强励倍数，可以提高系统暂态稳定极故障切除后，快速励磁及较高的强励倍数，可以提高系统暂态稳定极限，有利于暂态

7、稳定的恢复。限，有利于暂态稳定的恢复。采用可靠性高、控制性能强的励磁系采用可靠性高、控制性能强的励磁系统，是保证发电机安全稳定运行并提高电统，是保证发电机安全稳定运行并提高电力系统稳定性的经济而有效的措施。力系统稳定性的经济而有效的措施。第2部分 励磁系统的几种主要类型v直流励磁机励磁系统：直流励磁机励磁系统：70年代以前年代以前v交流励磁机励磁系统：交流励磁机励磁系统：80、90年代，直流励磁机制造容量有限，大年代，直流励磁机制造容量有限，大型机组采用。俗称三机励磁。型机组采用。俗称三机励磁。v无刷励磁系统：三机励磁的变形。用于励磁电流大（无刷励磁系统：三机励磁的变形。用于励磁电流大（600

8、0A以上）以上）的超大型机组，比如核电；或有腐蚀性气体的环境，比如石油加工的的超大型机组，比如核电；或有腐蚀性气体的环境，比如石油加工的自备电厂。自备电厂。v自并励励磁系统：自并励励磁系统：自并励静止励磁系统取代直流励磁机和交流励磁机励磁自并励静止励磁系统取代直流励磁机和交流励磁机励磁系统是技术发展的必然。国内所有的新建水电站和大部分的火电厂都使用自系统是技术发展的必然。国内所有的新建水电站和大部分的火电厂都使用自并励励磁系统。并励励磁系统。自并励励磁系统是当今主流励磁系统。已在大、中型发电机组中普遍采用。其主要技术特点：u接线简单、结构紧凑；u取消励磁机，发电机组长度缩短，减小轴系振动，节约

9、成本；u典型的快速励磁系统；u调节性能优越，通过附加PSS控制可以有效提高电力系统稳定性。第3部分 自并励励磁系统的基本构成3.1 自并励励磁系统的主要组成部分3.2 励磁变压器v将高电压隔离并转换为适当的低电压，供整流器使用。一般接线组别：将高电压隔离并转换为适当的低电压，供整流器使用。一般接线组别：Y/d-11。v励磁变的额定容量要满足发电机励磁变的额定容量要满足发电机1.1倍额定励磁电流的要求。倍额定励磁电流的要求。v励磁变的二次电压的大小要满足励磁系统强励的要求。励磁变的二次电压的大小要满足励磁系统强励的要求。v励磁变的绝缘等级：励磁变的绝缘等级：F级或级或H级。级。v励磁变的额定最大

10、温升：励磁变的额定最大温升：80K或或100K。3.3 可控硅整流桥 可控硅整流桥一般采用三相全控可控硅整流桥的方式，实现把交流电转换为可控的直流电的主要任务，给发电机提供各种运行状况下所需要的励磁电流。晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性电力电子技术的发展：IGBT晶闸管的导通与关断条件晶闸管的导通与关断条件晶闸管的导通条件：以下两条件须同时具备晶闸管的导通条件：以下两条件须同时具备n n正向阳极状态（阳极电位高于阴极电位）；正向阳极状态（阳极电位高于阴极电位）；n n控制极加上触发电压（或触发脉冲）；控制极加上触发电压（或触发脉冲）；晶闸管的关断条件：以下任一条件即可关断晶闸管的关断条件：以下

11、任一条件即可关断1.1.主回路断开；主回路断开；2.2.晶闸管两端处于反向电压时（阳极电压低于阴极电晶闸管两端处于反向电压时（阳极电压低于阴极电压）压）3.3.流过晶闸管的电流下降到小于维持电流流过晶闸管的电流下降到小于维持电流三相全控桥电路结构SCRSCR循环导通顺序：至少有循环导通顺序：至少有2 2个个可控硅开通。可控硅开通。12123232343454545656161612 112 1个工频周期完成个工频周期完成1 1个换个换相导通循环。相导通循环。换相是严格按顺序的。换相是严格按顺序的。发电机转子相当于大电感。三发电机转子相当于大电感。三相全控桥带电感负载下的二个主相全控桥带电感负载

12、下的二个主要工作状态：要工作状态：整流状态：整流状态：交流变直流，能量供交流变直流，能量供给，输出电压给，输出电压Ud0Ud0。逆变状态：逆变状态：直流变交流，能量反直流变交流，能量反送，输出电压送，输出电压Ud0Ud0。U Ud d=1.35U=1.35U2 2cosacosa，a a为整流桥触发控制角为整流桥触发控制角I I2 20.816I0.816Id d U Ud d、I Id d直流输出侧电压、电流；直流输出侧电压、电流；U U2 2、I I2 2交流输入侧线电压、相电流；交流输入侧线电压、相电流；三相全控桥电路要点三相全控桥带电感负载下的二个重要关系公式：三相全控桥带电感负载下的

13、二个重要关系公式：触发控制角的理论范围0180，超出此范围外的触发信号就会造成混乱。触发控制角的角度控制是严格的，一般实用范围：10150 090：整流状态；90180：逆变状态。逆变状态时为什么是负的？电流方向与原来一致，而电压方向反，因此功率传送方向会反转，从整流态到逆变态，完成能量消耗。自并励情况、发电机空载状态下，可实现逆变灭磁。转子电流通过发电机、励磁变及转子回路的电阻消耗。灭磁时间较长，10s左右。三相全控桥电路的三种典型波形=00:自然换相点，二极管整流，AC变DC=0900:整流状态，AC变DC=1500:逆变状态，DC变ACv可控硅流过电流，会在可控硅两端产生电压降（一般可控

14、硅流过电流，会在可控硅两端产生电压降（一般12V），造成），造成可控硅发热，温度升高。可控硅内部的最大承受结温（可控硅发热，温度升高。可控硅内部的最大承受结温（PN结）是结）是125。v可控硅散热方法：可控硅压装散热器，并启动冷却风机进行风冷散热。可控硅散热方法：可控硅压装散热器，并启动冷却风机进行风冷散热。三相全控桥的散热v可控硅过流保护：每个可控硅串联快速熔断器。可控硅过流保护：每个可控硅串联快速熔断器。v可控硅换相尖峰过电压保护：可控硅两端并联可控硅换相尖峰过电压保护：可控硅两端并联R、C吸收电路，或采吸收电路，或采用集中式阻容保护。用集中式阻容保护。v由于可控硅换相尖峰电压产生于励磁变

15、的漏感，集中式阻容保护可以由于可控硅换相尖峰电压产生于励磁变的漏感，集中式阻容保护可以直接吸收，保护效果更好。直接吸收，保护效果更好。三相全控桥的保护三相全控桥的保护三相全控桥的集中式阻容保护电路：C1主要吸收3.4 灭磁系统灭磁系统 灭磁，即是快速把转子电感中储存的大电流释放掉，以保证发电机安全运行，保护机组和其它设备安全。转子电感是大的储能元件，电感中的电流是不能突变的。储存能量为：灭磁系统由灭磁开关、灭磁电阻及灭磁回路开通控制单元组成。灭磁，就是把转子中储存的能量转移到灭磁电阻中，来消耗掉。灭磁系统的构成原理图 发电机正常运行中，励磁电压比较小，控制单元不能触发可控硅开通，灭磁电阻回路中

16、没有电流通过。当灭磁开关分断后进行灭磁时，转子电感两端出现较大的反向电压，同时控制单元快速接通反向可控硅触发回路，把灭磁电阻接入、灭磁电阻回路开通，转子电流就可以快速转移到灭磁电阻回路，通过灭磁电阻把电流转换为热量释放。灭磁系统的基本工作原理 灭磁开关l灭磁开关的基本作用：控制转子绕组中励磁电流的接通、分断；灭磁开关分断后，配合灭磁电阻完成灭磁的任务。l l耗能型灭磁开关耗能型灭磁开关灭磁开关分断励磁回路后，利用开关断口将灭磁开关分断励磁回路后，利用开关断口将灭磁能量形成的电弧引入灭磁开关的灭弧室内燃烧，使电弧能量灭磁能量形成的电弧引入灭磁开关的灭弧室内燃烧，使电弧能量消耗完毕，实现灭磁。灭磁

17、能量有限。很少采用。典型产品：国消耗完毕，实现灭磁。灭磁能量有限。很少采用。典型产品：国产产DM2DM2型。型。l l移能型灭磁开关移能型灭磁开关灭磁开关分断励磁回路后，将转子电流转移灭磁开关分断励磁回路后，将转子电流转移到灭磁电阻上消耗或吸收，开关本身基本不吸收灭磁能量。灭磁到灭磁电阻上消耗或吸收，开关本身基本不吸收灭磁能量。灭磁能量大，灭磁时间快，普遍采用。典型产品：国产能量大，灭磁时间快，普遍采用。典型产品：国产DM4DM4、DMXDMX，进口进口ABB-EABB-E、URUR、HPBHPB型。型。v灭磁过程中，移能成功的条件：灭磁过程中，移能成功的条件：灭磁开关要有足够高的弧压，才能顺

18、利实现移能。灭磁开关要有足够高的弧压，才能顺利实现移能。瑞士瑞士ABB公司生产的公司生产的E系列开关的弧压可达系列开关的弧压可达1500V。UR、HPB型灭磁开关的弧压，都在型灭磁开关的弧压，都在4000V以上。以上。灭磁中的移能v线性电阻，汽轮发电机励磁系统经常采用；灭磁时间较长。线性电阻，汽轮发电机励磁系统经常采用；灭磁时间较长。v氧化锌氧化锌ZnO非线性电阻，国内生产，应用普遍；灭磁时间短，较为理想。非线性电阻，国内生产，应用普遍；灭磁时间短，较为理想。vSiC非线性电阻，国外生产，经常采用英国非线性电阻，国外生产，经常采用英国M&I公司的产品，超大型机组应公司的产品，超大型机组应用较多

19、，比如：三峡、龙滩、拉西瓦等；灭磁时间适中。用较多，比如：三峡、龙滩、拉西瓦等；灭磁时间适中。v水轮发电机要求快速灭磁，普遍采用非线性电阻灭磁方案。水轮发电机要求快速灭磁，普遍采用非线性电阻灭磁方案。v单片单片ZnO阀片的工作能容量是阀片的工作能容量是15KJ，而单片，而单片SiC阀片的工作能容量为阀片的工作能容量为62.5KJ。在超大型水轮发电机组中，灭磁能量很大，比如。在超大型水轮发电机组中，灭磁能量很大，比如10MJ，需要几，需要几百片非线性电阻阀片串、并联连接。并联均能或并联均流问题突出。百片非线性电阻阀片串、并联连接。并联均能或并联均流问题突出。SiC阀阀片容量大、其伏安特性更适合并

20、联，所以，在超大型发电机的励磁系统中普片容量大、其伏安特性更适合并联，所以，在超大型发电机的励磁系统中普遍使用。遍使用。灭磁电阻v逆变灭磁：正常停机时采用。不需要分断灭磁开关，控制可控硅整流逆变灭磁：正常停机时采用。不需要分断灭磁开关，控制可控硅整流桥处于逆变状态，使转子绕组中能量通过励磁变反送到发电机端电源桥处于逆变状态，使转子绕组中能量通过励磁变反送到发电机端电源侧及回路电阻中消耗，实现灭磁。在自并励励磁系统中，由于在逆变侧及回路电阻中消耗，实现灭磁。在自并励励磁系统中，由于在逆变灭磁过程中，发电机端电压也在不断减小，吸收能量不断减小，所以，灭磁过程中，发电机端电压也在不断减小，吸收能量不

21、断减小，所以，逆变灭磁的时间比较长。空载额定状态下，逆变灭磁时间一般达到逆变灭磁的时间比较长。空载额定状态下，逆变灭磁时间一般达到10s。v灭磁系统灭磁：在发电机事故、过压或系统故障情况下停机时，励磁灭磁系统灭磁：在发电机事故、过压或系统故障情况下停机时，励磁电流较大，希望能快速灭磁，消除故障、防止事故扩大化，采用分断电流较大，希望能快速灭磁，消除故障、防止事故扩大化，采用分断灭磁开关的方法将能量转移到灭磁电阻中实现快速灭磁。灭磁系统灭灭磁开关的方法将能量转移到灭磁电阻中实现快速灭磁。灭磁系统灭磁的时间一般在磁的时间一般在5s以下。以下。两种灭磁方法3.5 励磁调节器 励磁系统的控制核心，利用

22、自动控制原理，自动控励磁系统的控制核心，利用自动控制原理，自动控制可控硅整流桥的触发角度、快速调节励磁电流大小，实制可控硅整流桥的触发角度、快速调节励磁电流大小，实现励磁系统的各种控制功能，使发电机组满足各种发电工现励磁系统的各种控制功能，使发电机组满足各种发电工况的运行要求。况的运行要求。典型的控制算法：闭环负反馈控制、超前滞后补典型的控制算法：闭环负反馈控制、超前滞后补偿算法或经典偿算法或经典PID算法，自动维持发电机电压恒定、稳定。算法，自动维持发电机电压恒定、稳定。附加附加PSS控制功能，经济、有效地提高电力系统稳控制功能，经济、有效地提高电力系统稳定性。定性。第3部分 励磁调节器的主

23、要功能v自动方式，是励磁调节控制的主要运行方式，由两部分组成：自动电自动方式，是励磁调节控制的主要运行方式，由两部分组成：自动电压调节器，即压调节器，即AVR；及；及PSS附加控制。附加控制。vAVR为机端电压负反馈闭环控制，用于自动维持机端电压恒定、稳定。为机端电压负反馈闭环控制，用于自动维持机端电压恒定、稳定。为使励磁系统有良好的静、动态性能，为使励磁系统有良好的静、动态性能，AVRAVR可采用两级超前滞后校可采用两级超前滞后校正环节。正环节。vPSSPSS（电力系统稳定器）做为（电力系统稳定器）做为AVRAVR的附加控制，用于增加电力系统的正的附加控制，用于增加电力系统的正阻尼，从而抑制

24、电力系统有功低频振荡。阻尼，从而抑制电力系统有功低频振荡。它不降低励磁系统它不降低励磁系统AVR调调节的增益，不影响励磁控制系统的暂态性能节的增益，不影响励磁控制系统的暂态性能。PSS已成为励磁调节已成为励磁调节器的标配环节，在国内外电力系统中都得到了广泛应用。器的标配环节，在国内外电力系统中都得到了广泛应用。AVR的数学控制模型vKavr关系到发电机端电压的调节精度。在保证关系到发电机端电压的调节精度。在保证AVR闭环调节稳定的闭环调节稳定的前提下，前提下，Kavr越大，机端电压的调节精度越高，越能维持机端电压越大，机端电压的调节精度越高，越能维持机端电压的恒定。的恒定。v超前滞后环节的参数

25、整定，保证超前滞后环节的参数整定，保证AVR闭环控制稳定，并有良好的闭环控制稳定，并有良好的动态特性。通过励磁标准中机端电压阶跃试验的指标来验证。动态特性。通过励磁标准中机端电压阶跃试验的指标来验证。v励磁标准中要求机端电压的调节精度为励磁标准中要求机端电压的调节精度为0.5。即，在。即，在AVR给定值给定值Uref不变的情况下，发电机输出从空载到满载的过程中，机端电压不变的情况下，发电机输出从空载到满载的过程中，机端电压的变化不超过发电机额定电压的的变化不超过发电机额定电压的0.5。AVR数学模型中的放大倍数KavrPSS的数学控制模型：PSS2APSS数学模型说明vPSS2A以转速信号与电

26、功率信号合成的加速功率做为以转速信号与电功率信号合成的加速功率做为PSS的输入量，的输入量，在解决在解决“反调反调”问题的同时，不影响问题的同时，不影响PSS的阻尼效果。的阻尼效果。v通过通过PSS实现的主要目标就是：获得一个附加的电磁力矩，在电力系实现的主要目标就是：获得一个附加的电磁力矩，在电力系统低频振荡区（统低频振荡区（0.12.0Hz）内使该力矩向量对应）内使该力矩向量对应轴在超前轴在超前10滞后滞后45以内，并使本机振荡频率下的力矩向量对应以内，并使本机振荡频率下的力矩向量对应轴在轴在0滞后滞后30以内，以尽可能的提供较大的正阻尼力矩，抑制低频振以内，以尽可能的提供较大的正阻尼力矩

27、，抑制低频振荡。荡。vPSS环节的参数，需要经过电网公司认可、具有资质的第三方试验单环节的参数，需要经过电网公司认可、具有资质的第三方试验单位（一般是各电网的电科院）进行现场试验后给出。位（一般是各电网的电科院）进行现场试验后给出。l励磁调节器的手动方式励磁调节器的手动方式FCR，为励磁电流负反馈闭环控制，用于维持，为励磁电流负反馈闭环控制，用于维持励磁电流恒定、稳定。励磁电流恒定、稳定。lFCRFCR，是励磁调节控制的辅助运行方式。在发电机端是励磁调节控制的辅助运行方式。在发电机端PT回路出现故障、回路出现故障、自动方式采集的机端电压出现异常情况时，励磁调节器自动切换为手自动方式采集的机端电

28、压出现异常情况时，励磁调节器自动切换为手动方式运行，防止励磁系统出现误强励。动方式运行，防止励磁系统出现误强励。手动方式FCR控制自动方式AVR控制的整体模型描述v无功调差是励磁调节器自动方式的附加控制之一，可以根据发电机无无功调差是励磁调节器自动方式的附加控制之一，可以根据发电机无功的变化对机端电压进行必要的微调。功的变化对机端电压进行必要的微调。v正调差：实现机端直接并列连接的发电机间无功的合理分配。当发电正调差：实现机端直接并列连接的发电机间无功的合理分配。当发电机无功输出增加时，正调差使得发电机端电压适当降低，防止并列运机无功输出增加时，正调差使得发电机端电压适当降低，防止并列运行的发

29、电机间无功互抢。行的发电机间无功互抢。v负调差：当发电机无功输出增加时，负调差使得发电机端电压适当提负调差：当发电机无功输出增加时，负调差使得发电机端电压适当提高，用于补偿单机单变方式下主变的压降损失。高，用于补偿单机单变方式下主变的压降损失。v从系统母线侧看，单机单变方式下的整体调差，应表现为正调差。从系统母线侧看，单机单变方式下的整体调差，应表现为正调差。无功调差控制v正常情况下，发电机输出的无功为正。当发电机端电压低于系统电压正常情况下，发电机输出的无功为正。当发电机端电压低于系统电压时，发电机从系统吸收无功或输出负无功，这种情况称为发电机进相时，发电机从系统吸收无功或输出负无功，这种情

30、况称为发电机进相运行。运行。v当电力系统夜间运行时，系统可能出现过剩的无功，引起系统电压升当电力系统夜间运行时，系统可能出现过剩的无功，引起系统电压升高。需要一些发电机机组进相运行，来吸收系统多余的无功，维持系高。需要一些发电机机组进相运行，来吸收系统多余的无功，维持系统电压水平。统电压水平。v过度的进相运行，将引起发电机失去静态稳定。过度的进相运行，将引起发电机失去静态稳定。v欠励限制环节限制发电机进相运行的无功在一定范围，保持发电机静欠励限制环节限制发电机进相运行的无功在一定范围，保持发电机静态稳定。态稳定。v简单的欠励限制环节计算公式为：简单的欠励限制环节计算公式为：QlimitKPB。

31、其中。其中P为发电机有为发电机有功，功，K、B为整定参数。为整定参数。QuegdQlimitQ。当发电机进相无功。当发电机进相无功Q低于限低于限制值制值Qlimit时，时，Quegd输出正值，去提高发电机励磁，限制输出正值，去提高发电机励磁，限制Q进一步减小。进一步减小。Quegd正值时才有效正值时才有效。欠励限制发电机V/f限制v正常情况下，发电机端电压处于额定水平，发电机频率也在额定频率，正常情况下，发电机端电压处于额定水平，发电机频率也在额定频率，发电机及主变压器的激磁回路不在饱和状态。发电机及主变压器的激磁回路不在饱和状态。v当发电机频率降低时，如果仍要维持发电机端电压在额定水平，励磁

32、当发电机频率降低时，如果仍要维持发电机端电压在额定水平，励磁电流和主变激磁电流就需要正比增加。当频率降低到一定程度后，激电流和主变激磁电流就需要正比增加。当频率降低到一定程度后，激磁回路将处于饱和状态，将引起磁路损耗增大、发热而损坏。磁回路将处于饱和状态，将引起磁路损耗增大、发热而损坏。vV/f限制的作用，使得发电机端电压随频率的降低而成比例的减小，限制的作用，使得发电机端电压随频率的降低而成比例的减小，维持发电机及主变压器的激磁回路不进入饱和状态而损坏。维持发电机及主变压器的激磁回路不进入饱和状态而损坏。V/f限制模型vV/f限制输出的计算公式及调节模型为：限制输出的计算公式及调节模型为：v

33、Ug为实测的发电机电压；为实测的发电机电压；F(%)为实测的电压频率，以额定频率为实测的电压频率，以额定频率50Hz为基准的百分数表示。为基准的百分数表示。Uglim即为可设定的即为可设定的V/f限制值。限制值。V/f限限制的输出制的输出VFuegd叠加于电压给定值叠加于电压给定值Uref，叠加方式是减即减磁作用，叠加方式是减即减磁作用，降低发电机电压。降低发电机电压。强励顶值限制与过励反时限限制v在自动方式下，为了提高电力系统暂态稳定极限，在系统出现故障时，在自动方式下，为了提高电力系统暂态稳定极限，在系统出现故障时，发电机端电压降低，励磁系统自动进行强励，励磁电流输出增大，超发电机端电压降

34、低，励磁系统自动进行强励，励磁电流输出增大，超过额定励磁电流。过额定励磁电流。v励磁系统强励输出情况下，发电机转子绕组处于过流状态。励磁系统强励输出情况下，发电机转子绕组处于过流状态。v为了防止强励情况下发电机转子由于过流而烧坏，需要进行强励限制。为了防止强励情况下发电机转子由于过流而烧坏，需要进行强励限制。v分为强励顶值限制和过励反时限限制。发电机转子的过流能力表现为分为强励顶值限制和过励反时限限制。发电机转子的过流能力表现为反时限特性。反时限特性。v强励顶值限制，限制强励情况下励磁电流的最大输出，是瞬时限制。强励顶值限制，限制强励情况下励磁电流的最大输出，是瞬时限制。v过励反时限限制，根据

35、反时限特性，限制励磁电流输出，防止发电机过励反时限限制，根据反时限特性，限制励磁电流输出，防止发电机转子过流损坏。转子过流损坏。强励及过励反时限限制器说明v强励顶值限制值强励顶值限制值IFEL按励磁标准要求，一般为按励磁标准要求，一般为额定励磁电流的额定励磁电流的1.82.0倍倍。v当过励反时限限制器动作后，把励磁电流按当过励反时限限制器动作后，把励磁电流按0.95倍过励限制值倍过励限制值0.95IOEL限制（限制（IOEL为过励限制值，指最大的长期允许励磁电流，为过励限制值，指最大的长期允许励磁电流，一般为额定励磁电流的一般为额定励磁电流的1.051.1倍）。直到励磁电流降低到倍）。直到励磁

36、电流降低到0.95IOEL以下且转子内部的过热积累释放完毕后再恢复正常强励限制。以下且转子内部的过热积累释放完毕后再恢复正常强励限制。过励反时限特性计算方法v计算原则：等效发热反时限特性，由两点确定限制曲线。遵从计算原则：等效发热反时限特性，由两点确定限制曲线。遵从PSD-BPA暂暂态稳定程序的要求。态稳定程序的要求。v定义：IFEL强励限制值 Tq最大强励允许时间 IOEL过励限制值 IL实际励磁电流值 t IL下的反时限时间。l反时限时间t的计算公式：t的最大值，为150s。调节器其他的附加功能调节器其他的附加功能v系统电压跟踪系统电压跟踪v恒无功调节恒无功调节v恒功率因数调节恒功率因数调

37、节vPSVRv软起励功能软起励功能vPT断线保护功能断线保护功能v电制动功能电制动功能现有的励磁控制理论现有的励磁控制理论vPIDvPID+PSSv线性最优控制线性最优控制v自适应最优控制自适应最优控制v非线性控制非线性控制v鲁棒鲁棒PSS（NLPSS）励磁调节器的发展励磁调节器的发展v模拟式调节器模拟式调节器vPLC调节器调节器v单片机单片机/DSP调节器调节器v工控机调节器工控机调节器vARM（DSP）+FPGA 励磁系统本身就是应用当代最流行的嵌入式实时控制励磁系统本身就是应用当代最流行的嵌入式实时控制系统的软硬件技术，将各控制板件通过现场总线或工业以系统的软硬件技术，将各控制板件通过现场总线或工业以太网联系在一起，组成一个符合当前励磁技术发展需要的太网联系在一起，组成一个符合当前励磁技术发展需要的电力电子控制系统。电力电子控制系统。