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1、第七章 自动调节励磁系统对静态稳定的影响,Dr. Tang Yi,自动调节励磁系统对静态稳定的影响,如果自动励磁调节器能基本保持发电机端电压不变，则静态稳定极限可扩展到 ,而且极限功率可提高到,一、按电压偏差比例调节励磁,二、调节励磁器的改进,一、按电压偏差比例调节励磁,（一）自动调节励磁系统简化框图,等值的放大倍数,等值的时间常数,由于励磁电压Uf和强制空载电动势Eqe之间为线性关系，即XadUf/rf=Eqe，在标幺制中若它们的基准值满足此比例关系，则Uf和Eqe的标幺值相等，则上式可改写成：,（二）列出系统的状态方程,为简化，忽略调节系统和励磁机中的暂态过程，即忽略Te，则：,即发电机端
2、电压的偏移量直接改变强制空载电动势，而后者又将引发电机电动势的变化，将发电机电动势变化方程改写成偏移量方程，即,转子运动方程,一起组成了描述系统运动特性的偏移量状态方程,状态变量为：,左边三个变量与右边三个变量之间的关系？,(1),不计励磁调节的情况下：,是常数，故 仅是 的函数,计及励磁调节的情况下：,计及励磁调节的情况下：,(2),以空载电动势和同步电抗表示发电机,以暂态电动势和暂态电抗表示发电机,(3),由发电机端电压相量图,其中 可有两种表达式，即,发电机外部电抗,因为,也是 和 的函数,两边同取偏导,两边同取偏导,代入,组成的系统状态方程组的矩阵形式为：,其系数矩阵的特征值可确定为：
3、,整理后得：,（二）稳定判据的分析,已不能用简单的代数方法求得其根，但可以用劳斯判据判断其根的性质,P188 劳斯阵列,转化后的系统稳定判据,三个判据的意义？,说明加装了励磁调节器后稳定极限角 可扩展到大于90度，即对应于 保持常数的功率特性最大值的角度（K1=0），一般能达到110度左右，因此扩大了稳定运行的范围（提高了静稳定极限）。,（1）判据一：,（2）判据二：,由于K4总大于零，K5一般小于零，此判据限定了放大倍数的最大值，即：,忽略,在这种情况下，暂态电动势 为常数，则发电机的功率特性为 =常数的功率特性。,结合判据一（K10），说明系统的稳定极限即为 =常数功率特性的功率极限，比起
4、没有励磁调节器时的稳定极限 =0，即 =常数功率特性的功率极限，提高了不少。,但是，只能维持 =常数而不能保持端电压 为常数还是不够理想，若希望保持端电压不变，势必还要提高放大倍数 ，这又是不可能的，因为 若大于 ，将使劳斯阵列的第一列的倒数第二项为负，即系统将振荡失去稳定，这是相当于存在负的阻尼功率。,（3）判据三：,代入判据三后得：,一般大于零,可能小于零,因此此判据限定了Ke的最小值,Ke若小于Kemin，劳斯阵列第一列最后一项为负，系统将非周期地失去稳定。,如图7-10,二、励磁调节器的改进,快速比例式调节器容易产生低频振荡失稳而不能提高放大倍数,考虑如何引入能产生正阻尼功率的调节信号
5、,目前普遍应用电力系统稳定器，即将 也作为励磁调节器的输入信号，其框图为：P195,2.1 电力系统稳定器（PSS）及强力式调节器,加装PSS后，励磁调节器的放大倍数可以大大提高，以至有可能保持发电机的端电压恒定，稳定极限达到 功率特性的最大值。,强力式调节器是按某些运行参数如电压、功角、角速度、功率等的一阶甚至二阶导数调节励磁的，即调节器的输入信号为 、 等等的统称。这类调节器也有可能保持发电机端电压为常数。,2.2 调节励磁对静态稳定影响的综述,不同调节励磁方式的稳定极限,1）无励磁调节时，系统静态稳定极限由 确定，它与 的功率极限一致，为图中的a点。,2）当发电机装有按某运行参数偏移量调节的比例式调节器时，如果放大倍数选择合适，可以大致保持 常数。静态稳定极限由 确定，它与 的功率极限一致，即图中的b点。,3）当发电机装有按两个运行参数偏移量调节的比例式调节器，例如带电压校正器的复式励磁装置时，如电流放大倍数合适，其稳定极限同样可与 对应，同时电压校正器也可使发电机端电压大致保持恒定，则稳定极限运行点为图中的c点。,4）在装有PSS或强力式调节器情况下，系统稳定极限运行点可达图中的d点，即 的最大功率，对应,
