文档介绍：水轮发电厂原理
大坝、水电厂、水轮机、发电机定子、转子、励磁系统
图解发电机励磁原理
2021/1/25
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水轮发电厂转子
n=60f/P
励磁绕组（d轴）
阻尼绕组（d轴、q轴）
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励磁的基本概念
什么是励磁？
导体切割磁力线感生电动势e
励磁就是提供一个磁场B
E=
对于发电机来说，励磁就是产生磁通Φ
:有效值系数
F:励磁条件与影响
N:机端电压影响
Φ:与励磁电流关系
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G
Frequency（f）
Active Power（P）
Reactive Power（Q）
Terminal Voltage（Ug）
Governor调速
Excitation励磁
功角含义（电气量与空间量）、静稳极限Pmax、系统稳定余度（Pmax/P）、功角范围（机组小于系统）
励磁的基本任务
功角δ
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Excitation System
Excitation Control System
Synchronous
Machine
Regulator
Exciter
Synchronous
Machine
Power
System
Blockdiagramm according IEEE
励磁系统
励磁控制系统
励磁重要概念
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现在发电机励磁系统采用单轴直流电励磁；
发电机励磁系统科研主要内容：双轴励磁；交流励磁；
励磁系统新科技
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现在励磁控制系统规律大多采用传统经典控制理论：PID+PSS
励磁控制系统科研主要内容：电力系统稳定器PSS；线性最优控制规律（华中科技大学）；非线性最优控制规律（清华大学）。
励磁控制系统新科技
电力系统励磁控制发展过程：
PID 控制；
 PSS 控制
线性最优控制LO－PSS （Linear Optimal Control）
非线性最优控制NO－PSS （Nonlinear Optimal Control）
非线性鲁棒控制NR－PSS （Nonlinear Robust Control）
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 PID励磁控制理念
K
ΔVG
控制
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ΔVG
如K=100
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Generator
U , I
f
f
U , I
E
E
Voltage Regulator
AVR
110 V DC
400 V AC
Potential Transformers
Current Transformers
Output of
Excitation System
<
Main Exciter
自并励励磁系统
For Example
励磁机他励与自并励
IGBT
他励：励磁电源取自励磁机或厂用电等；
自励：励磁电源取自发电机本身，可靠性高，但需采取措施保证强励能力。
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励磁系统的组成与分类
自动电压调节器AVR、ECR/FCR（励磁调节器）
励磁电源（励磁机、励磁变压器）
整流器（AC/DC变换，SCR、二极管）
灭磁与转子过电压保护
按励磁电源分类：
直流励磁机励磁系统
交流励磁机励磁系统
无刷励磁系统
自并励励磁系统
按响应速度分类：
慢速励磁系统
快速励磁系统
高起始励磁系统
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