水輪發(fā)電機起勵仿真研究

1、1水輪發(fā)電輪發(fā)電機起勵仿真研究機起勵仿真研究陳賢明王偉呂宏水劉國華王彤國電自動化研究院南京323信箱210003Email:ecti@nari摘要摘要：本文對水輪發(fā)電機的起勵進行了仿真研究，考慮了起勵過程中發(fā)電機空載特性飽和、轉(zhuǎn)子上阻尼繞組的影響。因為存在著多種發(fā)電機勵磁主回路方式，這里研究了三種起勵方式，即恒定直流電壓下、它勵和自并勵晶閘管控制下的起勵，得出了影響起勵時間快慢的因數(shù)，在后兩種情況下存在著閉環(huán)調(diào)節(jié)的作用，起勵較快，然而這

2、里起勵速度也與調(diào)節(jié)器參數(shù)，比如PID的參數(shù)有關(guān)，此外轉(zhuǎn)子阻尼繞組對起勵速度也有影響。文章最后根據(jù)三峽水電廠700Mw發(fā)電機的參數(shù)進行了上述三種起勵方式的MatlabSimulink仿真，得出了有用的結(jié)果。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機，起勵，阻尼繞組，仿真ASimulationStudyofVoltageBuildupfHydraulicGeneratAbstract：Thepaperdescribesstudyresultsofvolta

3、gebuildupfhydraulicgeneratwiththreeconvensionalexcitationmethods.InconsideringtheeffectofdampingwindingParkequationsindqaxisareused.Speciallynoloadacteristic(NLC)ofgeneratisrepresentedbyanalysisexpressionsotheeffectofsat

4、urationofNLConvoltagebuildupisincluded.DefferentialequationgroupissuccesfullysolvedwithintegratsinSimulinksimulation.Finallyasimulationexampleofvoltagebuildupofa700MwsynchronousgeneratofThreeGgepowerplantisgiven.Keyds：Hy

5、draulicgeneratVoltagebuildupSaturationDampingwindingsimulation0.前言前言水輪發(fā)電機起勵是件最普通不過的事了，每次開機多有起勵升壓的問題，一般情況下，希望起勵盡可能快一些，起勵時電壓超調(diào)量盡可能小一些，當然勵磁的國家標準對超調(diào)量己作出規(guī)定，大於規(guī)定值的勵磁系統(tǒng)，必須要重新調(diào)整，直至合格。一般情況下，水電廠對起勵快慢并沒有嚴格要求，但是對于起緊急備用的抽水蓄能電站的水輪發(fā)電機來

6、講，為了挽救故障的電網(wǎng)，希望備用機組盡快投入，減少機組起勵時間也是很必要的，一般講起勵時發(fā)電機空載，其數(shù)學模型比較簡單，可看作是時間常數(shù)為Tdo’的一階慣性環(huán)節(jié)。但通常沒考慮發(fā)電機空載特性的非線性飽和因素，考慮了飽和Tdo’己不再是常數(shù)了，再加上實際上轉(zhuǎn)子還存在著阻尼繞組，在起勵過程中d軸阻尼繞組也會有感應作用，對起勵過程也有影響，嚴格講，這時的發(fā)電機數(shù)學模型至少為2階，對用直流勵磁機恒定電壓供電的發(fā)電機講，起勵時勵磁電壓恒定，其起勵過

7、程比較直觀。對用交流勵磁機通過晶閘管的勵磁，及靜止自并勵勵磁系統(tǒng)，起勵過程還要受到勵磁調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制，情況就更復雜一些，由于這時有著強勵作用存在，可以予期其起勵速度會加快，但也存在著電壓超調(diào)的危險。本文利用Simulink仿真工具來研究影響起勵的機理，從而能更深入了解其本質(zhì)。1.水輪發(fā)電機起勵方程水輪發(fā)電機起勵方程水輪發(fā)電機起勵方程可以由同步發(fā)電機在dq軸的park微分方程組出發(fā)，電壓方程：定子：(1)dqddrippU??????(

8、2)qdqqrippU??????磁場：(3)ffffpriU???阻尼繞組：(4)dddpir1110???(5)qqqpir1110???磁鏈方程：:定子：(6)dadfaddddiLiLiL1?????(7)qaqqqqiLiL1????磁場：(8)dadffdadfiLiLiL1?????阻尼繞組：(9)ddfaddaddiLiLiL1111?????(10)qqqaqqiLiL1111????3當ifIb=0.823則Lad=

9、λUo亦即fiLad=λM(N)=1.95λ(0.95)(17)fifi系數(shù)λ是用來求Lad’的實際值，亨利2.求解微分方程組的仿真求解微分方程組的仿真這里利用MatlabSimulink工具庫中的多種零件，組成微分方程組來求解，圖2代表了作者們建議用的積分算子[1S]解微分方程(11)至(14)的Simulink結(jié)構(gòu)圖。注意式(16)，(17)是由圖2中Inductance1模塊內(nèi)部的子模塊Saturation(圖4)實現(xiàn)的。后者以水

10、輪發(fā)電機常規(guī)空載特性的替代特性Uo’=f(if)設(shè)置的圖2水輪發(fā)電機滅磁方程Simulink結(jié)構(gòu)圖圖3電感Inductance1模塊圖4飽和Saturation子模塊圖5為對直流勵磁機恒壓起勵的仿真總結(jié)構(gòu)圖，圖2就是它的模塊SGmdl展開。Step用于加入恒勵磁電壓和啟動仿真。Uo是定子端電壓。圖6是發(fā)電機它勵系統(tǒng)起勵仿真結(jié)構(gòu)圖，這里PID調(diào)節(jié)器輸入為定子端電壓Uo的標幺值，參考值Ref圖5恒壓起勵仿真總結(jié)構(gòu)圖給1，其輸出為晶閘管觸發(fā)用