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发电机自动励磁调节系统论述

专业：电气工程及其自动化姓名：指导教师：
摘要：同步发电机的运行特性与其空载电动势的大小有关，而空载电动势是发电机励磁电流的函数，改变励磁电流就可影响同步发电机在电力系统中的运行特性。因此对同步发电机的励磁进行控制，是对发电机的运行实行控制的重要内容之一。
在电力系统运行中同步发电机的励磁电流无论在正常或是事故情况下,都要进行调节。同步发电机励磁电流的改变会引起机端电压或无功功率的变化。对单独运行的发电机来说,引起机端电压变化的主要因素是无功电流的变化,要保持端电压不变,必须相应调整发电机的励磁电流。因此,调节励磁电流,可维持端电压不变,并且能调节无功功率。
励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。励磁系统是同步发电机的重要组成部分,在电力系统中起着非常重要的作用，是发电机的心脏。

关键词：同步发电机，励磁系统，励磁调节器，失磁

ABSTRACT
Synchronousgeneratorexcitationcontrolisanimportantpartoftheimplementationofthecontrolofthegeneratorrunning.Automaticcontrolofsynchronousgeneratorexcitationpowerqualityguarantee,reasonabledistributionofreactivepowerandimprovepowersystemreliabilitynegativeplaysaveryimportantrole.ExcitationsystemgenerallyconsistsoftwoexcitationpowerunitandthefieldexcitationpoweradjustingunitcomposedoftherotorofsynchronousgeneratorsDCcurrent,i.e.,theexcitationcurrent;fieldexcitationregulatorcontrolstheoutputofthepowerunitaccordingtotheinputsignalandadjustingthegivencriteria.Theentirefieldofautomaticcontrolsystemiscomposedofexcitationregulator,andgeneratorexcitationpowerunitconsistingofafeedbackcontrolsystem.
KeyWords：Synchronousgenerators,Excitationsystem,Excitationregulator,Lossofexcitation

绪论：
在电力系统运行中同步发电机的励磁电流无论在正常或是事故情况下,都要进行调节。同步发电机励磁电流的改变会引起机端电压或无功功率的变化。对单独运行的发电机来说,引起机端电压变化的主要因素是无功电流的变化,要保持端电压不变,必须相应调整发电机的励磁电流。因此,调节励磁电流,可维持端电压不变,并且能调节无功功率。
电力系统正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配。在某些故障情况下，发电机端电压降低将导致电力系统稳定水平下降。为此，当系统发生故障时要求发电机迅速增大励磁电流以维持电网的电压水平及稳定性。可见，同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量、无功功率的合理分配和提高电力系统的可靠性反面都起着十分重要的作用。
励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。励磁功率单元向同步发电机的转子提供直流电流，即励磁电流；励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。
发电机励磁调节系统在电力系统中起着非常重要的作用。现代励磁调节系统功能越来越强大，为保证发电机及励磁系统本身的安全运行，其保护及限制功能也更加完善，应通过励磁调节充分发挥发电机的作用，以提高电网的稳定性。
1.同步发电机励磁控制系统的任务
1.1电压控制
电力系统在正常运行时，负荷总是波动的，同步发电机的功率也就相应的变化。随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节以维持机端或系统中某一点的电压在给定的水平。励磁自动控制系统担负了维持电压水平的任务。
发电机的向量如图所示。发电机感应电动势与端电压的数值关系为

一般δ很小可以近似认为cosδ≈1，于是可得简化的运算式为。
上式说明，负荷的无功电流是造成与数值差的主要原因，发电机无功电流越大，两者之间的差值越大。

图1.同步发电机矢量图

1.2控制无功功率的