同步发电机励磁控制系统设计+MATLAB仿真(3)
1.3 同步发电机励磁系统的基本作用和主要任务
我们都知道，同步发电机当中的励磁电源属于可控直流电源的范畴。励磁系统非常重要，它将会直接影响发电机运行的经济性、可靠性及一些别的特性。它的主要作用有：
(1)在稳定运行的时候将励磁电源供应给发电机,为了文持机端电压以及电网电压的稳定，将对发电机负载进行相应的增大或减小。当发电机负荷突然变化非常大的时候,我们就必须减少励磁来限制输出的电压,使端电压升高速度不那么明显。除了这些,当发电机组以并联方式运行的时候,有励磁系统的控制就能保证机组之间的无功功率将会分配得很合理[6]。
(2)励磁系统可以利用自身准确而又快速的电压电流调节能力，来完成增强电力系统在运行时候的静态稳定性的使命，同时它也可以提高输电线路的传输能力。当电力系统收到扰动或者发生故障的时候，比如短路或别的因素使得电压突然明显的下降。在很多情况下，励磁系统需要对发电机进行强制励磁。当电机内部发生短路或者其它的一些故障的时候, 自动灭磁会强行加到发电机上,用来减小故障的损失。
1.4 对励磁系统的要求
在本章第三节我们已经叙述了励磁系统的基本任务和关键的作用，它们都是以励磁系统为核心来实现的。因此对励磁系统有着最低水平的规定，那就是励磁绕组有提供非常稳定以及连续能调节的直流电的能力。要完成励磁调节的各项任务必须最大化的发挥励磁系统的作用和功能[7]。
（一）励磁调节器方面的分析
将系统运行的情况和态势进行测量和总结是励磁调节器终极目的，测试和总结过后将产生一些对应的控制信息并转化为输出信号，通过闭环系统反馈得来的信号和给定的信号之差经过放大装置放大后，能够得到我们所需要的值并且根据得到的信号来控制功率单元。对他的要求如下：
（1）时间常数必须要小，确保可以快速地响应输入信息的变化。
（2）当系统运行在相对稳定时，发电机的电压高低可以通过励磁调节器反映出，以保证发电机的电压在给定的水平，如果调差装置没有投入到系统之中，那么系统的自然调差系数应该保持在1%左右。
（3）励磁调节器对机组中的无功部分进行合理的连接口连接。所以，必须要确保能够在一定范围内对发电机的电压调差系数进行调整的。通常这个范围在±10%之内。
（4）有一部分发电机组采用远距离输电，而在这种情况下要使它们能够在人工稳定的区域内正常运行，就必须保证调节器不能有失灵的区域。
（5）当系统发生故障或者运行不稳定的时候，励磁调节器必须迅速做出反应并强励来处理，这样就能改善系统运行的条件了[8]。
（二）在系统中对励磁功率单元也有如下要求：
励磁功率单元最最主要的任务就是提供直流电给同步发电机的转子部分，使它拥有励磁保证发电机的正常运转。基本上除了我们研究的自并励励磁方式是用变压器来担当励磁功率输出之外，大多数的系统还是由励磁机负责的。励磁功率单元是系统中的一部分，它是由励磁调节器控制着的，对它有以下两方面的要求[9]。
(1)励磁系统中的功率单元要具备一定的调节容量使得在供电时具有较高的安全性。
(2)在励磁系统中必须要保证功率单元拥有快速的电压上升能力。我们希望励磁功率单元具备两项指标：第一是较大的励磁能力，另一项则是迅速的响应能力。所以我们可以得出结论，顶值电压和电压上升速度这两项指标对于励磁控制系统是至关重要的，它们的性能好坏直接影响了励磁控制系统的性能优劣。
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