大型汽轮发电机自并励励磁系统分析设计与仿真

摘要

随着我国远距离输电系统的不断发展和高压电网的建成及大容量发电机组在电网中不断的投入运行，如何保持电力系统稳定、可靠地运行，是一个突出的问题。同步发电机励磁系统对提高电力系统的可靠性和稳定性起着重要作用。在诸多改善发电机稳定性的措施中，提高励磁系统的控制性能，被公认为是最有效和最经济的措施之一。 发电机励磁系统的发展主要体现在两个方面，即励磁方式的发展和励磁控制方式的发展，本课题的研究也是从这两方面入手的。首先课题详细论述了自并励励磁方式的优点和缺点，讨论了自并励励磁系统设计中主回路中励磁变压器、可控硅整流装置及其它一些附加设备的参数选择计算等有关问题。在励磁控制器研究方面，本文通过详细分析自并励励磁系统的数学模型，研究了电力系统负阻尼产生的原因和改善方法，最后选择以PID控制方式的自动电压调节器(AVR)为主要控制，附加电力系统稳定器(PSS)辅助控制的励磁控制方式为研究的主要内容。电力系统稳定器方面，研究了不同输入形式的PSS的各自特点，分析比较不同输入形式的PSS的性能优劣，为电力系统稳定器的选择提供依据。 文中最后利用MALAB中的SimPowerSystems工具箱，构造了含有励磁控制器的单机无穷大系统仿真模型，对论文提出的励磁控制系统进行了仿真实验，验证了对励磁系统的理论分析结果。课题根据励磁仿真的结果分析了 PID 励磁控制系统的控制性能，讨论了不同的电力系统稳定器参与励磁控制对系统控制指标的影响，横向比较不同的电力系统稳定器参与调节的励磁系统动态响应曲线，为励磁系统的设计和选择提供依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景和研究意义

1.2励磁控制方式综述

1.3课题的国内外研究现状

1.4自并励励磁系统应用情况

1.5本文的主要研究内容

第2章发电机励磁系统数学模型

2.1电力系统稳定性

2.1.1电力系统静态稳定

2.1.2电力系统暂态稳定

2.2励磁系统数学模型

2.2.1单机无穷大系统基本假设

2.2.2发电机励磁系统数学模型

2.2.3负阻尼形成物理机制

2.2.4电力系统稳定器对负阻尼的抑制作用

2.3系统元件传递函数

2.3.1同步发电机

2.3.2电压测量单元

2.3.3功率放大单元

2.3.4可控硅整流环节

2.3.5励磁调节器

2.4本章小结

第3章系统主回路设计计算

3.1主回路电压电流及控制角计算

3.1.1交流侧线电压和变压器的变比计算

3.1.2控制角计算

3.1.3交流侧线电流计算

3.1.4交流电源功率计算

3.2三相整流桥可控硅选择

3.2.1可控硅额定电流选择

3.2.2可控硅额定电压选择

3.3灭磁配置

3.4本章小结

第4章励磁控制器及电力系统稳定器

4.1励磁控制器

4.1.1励磁控制器算法

4.1.2励磁控制器参数整定

4.2电力系统稳定器

4.2.1电力系统稳定器输入信号及优缺点

4.2.2电力系统稳定器附加转矩

4.2.3电力系统稳定器参数整定

4.3本章小结

第5章励磁系统仿真分析

5.1励磁系统模拟仿真概述

5.2仿真模型建立和调试

5.2.1励磁系统建模

5.2.2励磁系统调试

5.3三相对地短路仿真

5.3.1不同的励磁系统仿真结果

5.3.2结果分析

5.4网络无功负荷增加时的励磁系统闭环仿真

5.4.1仿真结果

5.4.2结果分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢