1、勵磁自動控制系統的動態特性勵磁自動控制系統的動態特性上海交通大學 電氣工程系電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理勵磁控制系統的傳遞函數勵磁控制系統的傳遞函數v 時間響應曲線rtpptst：上升時間：超調量：瞬態響應峰值時間：調整時間電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理勵磁機勵磁磁鏈勵磁機勵磁電阻勵磁機勵磁電流勵磁控制系統的傳遞函數勵磁控制系統的傳遞函數v 他勵直流勵磁機的傳遞函數EENEEREEi磁鏈與磁通的關系EEEEEEEEEEEEuRidtNduRidtd/對應不同的運行點，采用飽和系數SE來表達iEE與uEE之間的非線性關系。電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理勵磁控制系統

2、的傳遞函數勵磁控制系統的傳遞函數aEaEEEEEEEBEEBEEAEKuKGUSiIIIS)1 ()1 (EEEEEEEEEEEEEEauUGRSdtduTuGRUSdtNd)1 ()1 (GRSSTsusUsGsusUGRSSTEEEEEEEEEEELLLL)1 (1)()()(),()()1 (拉氏變換之令GRSKEEE)1 (1STKsGE1)(一階慣性環節電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理v 交流勵磁機勵磁控制系統的傳遞函數勵磁控制系統的傳遞函數可推導出交流勵磁機 AC-I 模型電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理v 勵磁調節器各單元傳遞函數勵磁控制系統的傳遞函數勵磁控制系統

3、的傳遞函數1. 測量比較單元： sTKsUsUSGRRGdeR12. 綜合放大單元，一階慣性環節： sTKsGAAA1限幅環節3. 功率放大單元： sTKsGzz1 STzSMdeKsususG2為純滯后環節電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理v 同步發電機傳遞函數v 勵磁-系統總傳遞函數勵磁控制系統的傳遞函數勵磁控制系統的傳遞函數一階慣性： sTKsGdGG01 RGARdEEARGAREFGKKKsTsTsTKsTsTKKsUsU11110電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理勵磁自動控制系統的穩定性勵磁自動控制系統的穩定性v 勵磁系統穩定性計算勵磁系統穩定性計算 求系統的開環傳遞函

4、數，求開環極點 計算以下量，以確定根軌跡的形狀 （1）根軌跡漸進線與實軸的交點及傾角 （2）根軌跡在實軸上的分離點 （3）在 軸交叉點的放大系數 根據勞斯判據，確定根軌跡與虛軸的交點 畫出根軌跡圖j電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理勵磁控制系統空載穩定性的改善勵磁控制系統空載穩定性的改善v 要想改善該勵磁自動控制系統的穩定性，必須改變發電機極點與勵磁機極點間根軌跡的射出角，也就是要改變根軌跡的漸近線，使之只處于虛軸的左半平面。為此必須增加開環傳遞函數的零點，使漸近線平行于虛軸并處于左半平面。v 因此在發電機轉自電壓處增加一條電壓速率負反饋回路。v 引入電壓速率反饋后，由于新增加了一對零點

5、，把勵磁系統的根軌跡引向左半平面，從而使控制系統的穩定性大為改善。該回路即勵磁系統穩定器勵磁系統穩定器電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理勵磁系統穩定器v勵磁系統穩定器原理圖 A1輸出勵磁機磁場電流速率信號到電壓測量比較單元的輸入端。當磁場電流躍增時，勵磁系統穩定器輸出正微分信號，使電壓測量比較單元瞬時輸出負信號去減弱勵磁機磁場電流。反之，則增強勵磁機磁場電流，而在穩態運行時勵磁系統穩定器無輸出。從而構成了軟反饋，改善了系統阻尼特性。電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理PSS電力系統穩定器電力系統穩定器v在遠距離輸電系統中，勵磁控制系統會減弱系統的阻尼能力，引起低頻振蕩。其原因可以歸結為兩條：勵磁調節器按電壓偏差比例調節； 勵磁控制系統具有慣性。 當輸電線負荷較重、轉子相位角發生振蕩時，由于勵磁調節器是采用按電壓偏差比例調節方式，所以提供的附加勵磁電流的相位具有使振蕩角度加大的趨勢。但是，勵磁調節器維持電壓是發電機運行中對其最基本的要求，又不能取消其維持電壓的功能。研究表明，采用電力系統穩定