中小型水轮发电机自并励励磁控制系统的设计与研究

摘要

随着科技的高速发展，无论是社会生产还是人们的日常生活都已离不开电力行业，同时电力系统运行的安全、可靠性是确保社会生产、生活的必要前提条件。电力系统由发电和输电两大部分组成，而励磁控制系统是整个发电系统的重要组成部分之一，其在整个电力系统安全、稳定运行过程中有着不可取代的位置。本课题对水轮发电机自并励励磁控制系统进行研究设计，以达到改善励磁控制系统和提高电力系统稳定性的目的。
　　本课题以某水电站励磁设备改造项目为背景，阐述了励磁控制系统在整个发电系统中的重要作用以及其重要构成部分，确定励磁控制系统的控制对象和控制目标；通过参阅国内外文献以及对旧励磁控制系统设备存在的问题进行调研和分析，并以水电自并励励磁控制系统的电力行业标准、现场环境以及本励磁控制系统技术要求为依据，选用适合本励磁控制系统的数字式自并励励磁调节器，提出适合中小型水电励磁控制系统的AVR+PID+PSS2A励磁控制方式；通过与从事励磁控制系统相关工作的专业人员进行多次沟通，完成整个水轮发电机自并励励磁控制系统的研究设计和检测实验。
　　首先，本课题对励磁电压控制、励磁电流控制、电力系统稳定器和V/Hz限制等进行理论模型分析和控制逻辑分析。其次，通过选择EXC9000作为励磁调节器，以威纶通触摸屏为上位机，结合实际工程对励磁变压器、整流单元、灭磁及过压保护单元进行分析，研究设计出既经济又满足控制系统技术要求的励磁控制系统。再次，通过对励磁控制系统的控制流程进行相关分析，完成软件设计，即利用威纶通EB8000软件设计编程人机界面。最后，利用EXC9000 Debug软件对励磁控制系统进行测试和参数校正，并进行试验结果分析。
　　本次课题结合实际工程研究设计开发的励磁控制系统适用于中小型水电站，目前本励磁系统已经投运，运行结果表明本励磁系统具有均流系数高、整流单元散热性能好、过压保护性能好、安全性高等优点，智能控制不但节能，且降低了工人的工作强度，增强企业竞争力，所以本励磁系统具有理论研究意义和实际应用价值。

目录

声明

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 课题来源与背景

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 励磁控制系统综述

1.4 课题主要研究内容

1.5 本章小结

第2章 数学建模与控制逻辑分析

2.1 励磁控制系统的作用

2.2 励磁系统结构图

2.3 励磁电压控制

2.4 励磁电流控制

2.5 电力系统稳定器

2.6 V/Hz限制

2.7 本章小结

第3章 励磁控制系统的硬件设计

3.1 励磁系统的总体控制方案设计

3.2 励磁调节单元

3.3 发电机组的基本参数

3.4 励磁变压器的选择

3.5 功率单元硬件设计

3.6 灭磁及转子过压保护

3.7 系统电源回路

3.8 本章小结

第4章 励磁控制系统的软件设计

4.1 人机界面

4.2 调试软件

4.3 本章小结

第5章 励磁控制系统的实验与结果分析

5.1 电源回路检查

5.2 校准实验

5.3 操作回路及信号回路

5.4 开环实验

5.5 空载闭环实验

5.6 大电流实验

5.7 本章小结

总结与展望

研究工作与研究成果总结

课题展望

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文

附录B整流桥电路图