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百万千瓦水轮发电机自并励励磁系统的仿真研究

作　者: 辛鹏
导　师: 戈宝军
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 自并励励磁系统 自动励磁调节器 电力系统稳定器
分类号: TM312
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近年来,我国电网正在快速向着大型化发展,由于大容量机组的广泛使用使得小干扰稳定、低频振荡以及系统故障等问题日益严重。提高电力系统运行的稳定性和可靠性变的尤为突出。同步发电机励磁系统对提高电力系统稳定性及可靠性起着至关重要的作用。提高发电机励磁系统的控制性能,被认为是改善发电机稳定性的最有效和最经济的措施之一。目前,大、中型发电机组的励磁系统普遍采用自并励励磁方式。本文首先详细分析了自并励励磁方式的优缺点,在此基础上对1000MW水轮发电机自并励励磁系统主回路的参数进行了计算,包括励磁变压器容量计算;整流电路可控硅的选择;可控硅故障时的短路电流计算以及灭磁时间的计算。其次,建立了自并励励磁系统的数学模型。对PID励磁控制方式进行了阐述,并给出了PID参数的整定方法。然后,分析了电力系统低频振荡的简化模型(Heffron-Philips模型),并根据该模型分析了负阻尼产生的物理机制,确立了电力系统稳定器的仿真模型,并对以转速偏差为输入信号的电力系统稳定器和以功率偏差为输入信号的电力系统稳定器进行了分析。文中最后利用MALAB/Simulink软件,建立了单机—无穷大系统仿真模型,通过对模型进行小扰动及三相对地短路故障的仿真分析,证明了励磁系统中各参数选择的正确性,从而对自并励励磁系统在1000MW水轮发电机中的应用提供了依据。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 本课题的背景及研究意义  10-11
  1.2 励磁系统的任务  11-13
    1.2.1 电压的控制  11
    1.2.2 提高电力系统稳定性  11-13
    1.2.3 给电力系统运行带来的其他好处  13
  1.3 励磁控制方式的演绎  13-15
    1.3.1 古典励磁控制方式  13-14
    1.3.2 最优励磁控制器  14-15
    1.3.3 自适应励磁控制  15
    1.3.4 智能励磁控制  15
  1.4 自并励励磁系统简介  15-17
    1.4.1 自并励励磁系统的基本组成  15-16
    1.4.2 自并励励磁系统的优缺点  16-17
  1.5 本课题研究的意义  17-18
  1.6 本文主要研究内容  18-20
第2章 自并励励磁系统主回路参数计算  20-28
  2.1 主回路参数计算  20-21
    2.1.1 交流侧线电压计算  20
    2.1.2 交流侧线电流计算  20-21
    2.1.3 交流电源功率计算  21
  2.2 三相整流桥可控硅选择  21-23
    2.2.1 可控硅额定电流选择  21-22
    2.2.2 可控硅额定电压选择  22-23
  2.3 三相整流桥短路电流的计算  23-25
    2.3.1 三相整流桥直流侧短路的计算  23-24
    2.3.2 三相桥式整流电路一臂击穿时短路电流的计算  24-25
  2.4 同步发电机的灭磁及其计算  25-27
  2.5 本章总结  27-28
第3章 励磁系统数学模型  28-34
  3.1 对励磁系统的要求  28-29
  3.2 自并励励磁系统的基本构成  29-30
    3.2.1 功率单元  29-30
    3.2.2 励磁控制器算法  30
  3.3 常规PID 励磁控制器研究  30-32
  3.4 PID 参数整定  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第4章 电力系统稳定器数学模型  34-43
  4.1 电力系统低频振荡的简化模型(Heffron-Philips 模型)  34-38
  4.2 低频振荡产生的物理机制  38-40
  4.3 PSS 的传递函数  40-42
    4.3.1 发电机轴转速偏差为输入信号的稳定器  41-42
    4.3.2 以电功率偏差为输入信号的稳定器  42
  4.4 本章小结  42-43
第5章 励磁系统仿真  43-60
  5.1 MATLAB/ Simulink 简介  43
  5.2 单机—无穷大系统仿真模型的建立  43-47
    5.2.1 以ΔP 为PSS 输入信号的单机—无穷大系统仿真模型的建立  45-46
    5.2.2 以Δω为PSS 输入信号的单机—无穷大系统仿真模型的建立  46-47
  5.3 三相对地短路仿真  47-51
  5.4 仿真结果分析  51-52
  5.5 机端电压小扰动仿真  52-58
  5.6 仿真结果分析  58-59
  5.7 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-64
攻读硕士学位期间发表的学术论文  64-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 发电机、大型发电机组（总论） > 水轮发电机
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