同步发电机励磁控制分析

钟咏鸣

(广东惠州天然气发电有限公司,广东惠州 516086)

同步发电机励磁控制分析

钟咏鸣

(广东惠州天然气发电有限公司,广东惠州 516086)

一般来说,在电网系统中最有效和最经济的控制手段就是同步发电机自并励静态励磁控制。在目前的绝大部分电站中,都是利用同步电机自并励静态励磁控制系统,这是电力系统中的重要组成部分。同步发电自并励静态励磁控制能够有效降低电压的波动,提高系统的抗干扰能力并且有效维护电力系统的稳定运行,对于整个电力系统能否安全稳定的运行起到关键的作用。本文针对同步电机自并励静态励磁控制系统进行了较为全面的分析研究,对同步发电自并励静态励磁控制的发展现状及设计方法步骤上作了简单概括的基础上,提出了稳定控制的方法。

同步发电 自并励静态励磁控制 稳定控制

同步发电自并励静态励磁控制一直是研究比较活跃的领域,随着电网规模的不断壮大,对于电力系统的稳定性和安全性提出了更高的要求。近年来,随着控制理论的大力推进,同步发电自并励静态励磁控制系统已经满足了这一要求。而且随着我国电力事业的大力发展,在同步发电自并励静态励磁控制上已经取得了相当可观的成果,但是与西方发达国家相比还存在着较大的差距,因此我国在同步发电自并励静态励磁控制系统的控制上要脚踏实地的解决理论和实际的问题,使我国的电力事业得到进一步的发展。

1 同步发电自并励静态励磁控制系统的发展现状

早在20世纪40年代,就出现了自动控制电压调节装置,这就是早期的同步发电自并励静态励磁装置的雏形。这种调节装置采用的是机端电压偏差来作为反馈量按照一定的比例进行调节。早期的自动电压控制系是运用古典控制理论中的根轨迹法来确定控制器的运行参数,实现调节电压的变化值。古典自并励静态励磁控制的研究对象是线性定常系统经过运算来确定控制器的比例参数。但是这种简单的自并励静态励磁控制系统存在着很大的缺点就是稳定能力差,必须经常手动调节控制器参数。当控制器毁坏时,控制参数可能会失去比例控制导致电压瞬时增大,烧毁设备。到了60年代,现代控制理论得到了很大的发展,然后就逐渐取代了40年代的自动电压调节器。一些机构研究的AVR-PSS得到了迅速的普及,这种系统具有一套缜密的设计理论,使得同步发电控制得到了优化。70年代出现了大系统分散控制理论,但是这种控制理论不能保持同步发电的稳定性。直到80年代后期,各地学者提出了鲁棒控制系统的理论,解决了控制系统在预定的参数和结构扰动下部门能保持系统稳定性和可用性的缺陷。直到近几年的发展,同步发电自并励静态励磁控制系统才取得了飞速的发展。同步发电自并励静态励磁控制系统是利用多种控制理论的综合,在现代控制理论基础上提出的智能控制理论,从整个控制理论的发展上来看,很难凭借一种控制规律来实现电压的稳定控制和解决实际自并励静态励磁控制,往往多种控制理论相结合才能取得更好的控制效果。同步发电自并励静态励磁控制系统就是多种控制方式综合的一种控制系统,它有效的实现了多机系统之间的协调。

2 自并励静态励磁同步发电机工作原理

自并励静态励磁发电机分为转子和静子两大部分,其中转子部分是旋转的,由自并励静态励磁绕组、旋转整流器和交流自并励静态励磁机的电枢绕组构成。静子指的是自并励静态励磁发电机的静止不动的部分,包括;自并励静态励磁发电机的自并励静态励磁绕组,发电机的电压整流装置和副自并励静态励磁机等部件。交流式的自并励静态励磁发电机可以实现自励或者他励。自并励静态励磁发电机的永磁磁路和电自并励静态励磁路是相互隔离的,两者之间在工作时是互不影响的,但是他们之间公用一套定子绕组。

3 同步发电自并励静态励磁控制器的设计

3.1 模糊PID自并励静态励磁控制

模糊PID自并励静态励磁控制器不仅可以根据系统的控制输出的参数来不断更新三个控制参数,而且可以在现代的电网系统中具有良好的动静态表现,而且可以有效的应付各种问题。但是,目前模糊PID控制器会导致控制精度降低而且缺乏系统性,没有办法实现控制目标。

模糊推理得到的结果得到的仍然是一个模糊的集合。但是在发电机实际工作中,只有一个值是正确的,也只有这一个正确的值才能驱动或者控制发电机运行。因此在模糊推理的集合中找出最优值的过程就叫做精确化过程,这个过程可以采取多种方法进行计算,当然在使用不同的方法时得到不同的结果也是正常的,但是这些值的上下误差不会很大,否则就是计算方法的错误,应重新选定方式。通常最常用的的方式是：重心法,取中法和加权平均法。

模糊自并励静态励磁控制系统对发电机机端的电压偏差和偏差的变化进行实时监测,然后同时反馈到发电机系统,使发电机得到最优的运行方式。

3.2 常规PID控制器

常规的PID控制器在实际应用中非常普遍,这种控制器具有自己的优点。在现代控制中,这种常规控制器结构比较简单、稳定性良好、工作性能可靠的优点。

每次改变PID控制装置中的参数运行时,控制程度就会发生变化,控制器的输出也会发生变化。控制参数主要包括三个环节：比例控制环节、积分控制环节和微分控制环节。

3.3 步发电机自并励静态励磁控制器

自并励励磁系统没有交流励磁机,因此控制器的控制作用就可以直接来控制转子绕组的励磁电流。在他并励励磁装置中,因为有交流励磁机而且是旋转部分,是不可以控制的,也就不能控制转子绕组的励磁电流。在自并励励磁控制中只有通过时间常数进行补偿,才能提高励磁系统的快速性。

4 结语

自并励静态励磁控制系统在整个电力系统中具有不可替代的优势,通过本文提出的各种设计方式中,有效的提高了励磁系统的动态响应过程,对于发电机的稳定运行具有重要的现实意义。

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