發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制與穩(wěn)定性

1、1勵(lì)磁控制系統(tǒng)與電力系統(tǒng)穩(wěn)定清華大學(xué)電機(jī)系孫元章 教授2003年2一、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制的作用一、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制的作用n從發(fā)電廠角度研究勵(lì)磁n調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓n調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功功率n多臺(tái)發(fā)電機(jī)無功功率分配（成組調(diào)節(jié)AQC）n安全可靠運(yùn)行3n從電力系統(tǒng)角度研究勵(lì)磁n提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性n提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性n改善系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性n二次電壓控制n安全可靠運(yùn)行4二、勵(lì)磁系統(tǒng)分類二、勵(lì)磁系統(tǒng)分類n三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)組成：副勵(lì)磁機(jī)小功率可控整流橋主勵(lì)磁機(jī)大功率二極管整流柜自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)轉(zhuǎn)子繞組滅磁開關(guān)與過電壓保護(hù)優(yōu)點(diǎn)：它勵(lì)，勵(lì)磁電源不受系統(tǒng)電源的影響缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)速度慢，軸系長(zhǎng)度長(zhǎng)，易引發(fā)軸系振蕩AVRIfIf

2、fUZ1UZ2UffUfVg Pg , Qg5n三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改進(jìn)型組成：副勵(lì)磁機(jī)小功率二極管整流橋主勵(lì)磁機(jī)大功率可控硅整流柜自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)轉(zhuǎn)子繞組滅磁開關(guān)與過電壓保護(hù)優(yōu)點(diǎn)：勵(lì)磁電源不受系統(tǒng)電源的影響，調(diào)節(jié)速度快缺點(diǎn)：需大功率整流柜，增加主勵(lì)繞組的滅磁與過電壓保護(hù)AVRIfIffUZ1UZ2UffUfVg Pg , Qg6n開關(guān)式三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)組成：副勵(lì)磁機(jī)小功率二極管整流橋IGBT+續(xù)流二極管主勵(lì)磁機(jī)大功率二極管整流柜自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)轉(zhuǎn)子繞組滅磁開關(guān)與過電壓保護(hù)優(yōu)點(diǎn)：它勵(lì)，模擬式勵(lì)磁簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：增加了硬件復(fù)雜性，可靠性降低，不能逆變滅磁AVRIfIffUZ1UZ2UffUfVg

3、Pg , Qg7n二機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)組成：勵(lì)磁變壓器小功率二極管整流橋主勵(lì)磁機(jī)大功率二極管整流柜自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)轉(zhuǎn)子繞組滅磁開關(guān)與過電壓保護(hù)優(yōu)點(diǎn)：取消副勵(lì)磁機(jī)，軸系長(zhǎng)度縮短缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)速度慢AVRIfIffUZ2UffUfVg Pg , Qg8n帶自勵(lì)恒壓的二機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)組成：勵(lì)磁變壓器小功率可控硅整流橋自勵(lì)恒壓調(diào)節(jié)器主勵(lì)磁機(jī)大功率二極管整流橋轉(zhuǎn)子繞組滅磁開關(guān)與過電壓保護(hù)優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜AVRIfIffUZ2UffUfVg Pg , Qg自勵(lì)恒壓調(diào)節(jié)器9n帶開關(guān)管的二機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)組成：勵(lì)磁變壓器小功率可控硅整流橋IGBT+續(xù)流二極管主勵(lì)磁機(jī)大功率二極管整流橋自勵(lì)電壓調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)子繞組滅磁

4、開關(guān)與過電壓保護(hù)優(yōu)點(diǎn)：模擬式AVR可簡(jiǎn)化 (同步、脈沖移相可取消)缺點(diǎn)：增加結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，可靠性降低AVRIfUZ2UfVg Pg , QgIffUff10n自并勵(lì)系統(tǒng)組成：勵(lì)磁變壓器大功率可控硅整流柜滅磁及過電壓保護(hù)起勵(lì)設(shè)備自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快缺點(diǎn)：強(qiáng)勵(lì)時(shí)復(fù)雜系統(tǒng)電壓的影響AVRIfUZ2UfVg Pg , Qg11n直流勵(lì)磁系統(tǒng)組成：直流副勵(lì)磁機(jī)小功率可控硅整流橋直流主勵(lì)磁機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)子繞組滅磁開關(guān)與過電壓保護(hù)應(yīng)用場(chǎng)所：小容量機(jī)組AVRIfUfVg Pg , Qg12n開關(guān)式直流勵(lì)磁控制系統(tǒng)組成：直流副勵(lì)磁機(jī)IGBT+續(xù)流二極管直流主勵(lì)磁機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)子繞組滅磁

5、開關(guān)與過電壓保護(hù)應(yīng)用場(chǎng)所：中、小容量機(jī)組AVRIfUfVg Pg , Qg13三、勵(lì)磁系統(tǒng)控制過程三、勵(lì)磁系統(tǒng)控制過程n三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)控制過程 數(shù)學(xué)關(guān)系永磁機(jī)的輸出三相電壓經(jīng)過可控硅整流，整流器的輸出平均電壓為輸出的直流電流為 tUUmasin32sintUUmb32sintUUmc26cos35.1)(6sin33mmdUtdtUURUIdd14考慮到交流回路電抗XK引起的電壓損失，整流電路輸出電壓的平均值為設(shè)勵(lì)磁機(jī)放大倍數(shù)為Kf ，三相電壓再經(jīng)過整流，得到發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓若發(fā)電機(jī)的放大倍數(shù)為KG，可以得到機(jī)端電壓Vg與勵(lì)磁電壓Efd 的關(guān)系為dkmdIXUU3cos35. 1fkdffdIX

6、UKE335. 1fdGgEKV 15tUUmasin232sin2tUUmb32sin2tUUmcdkabdIXUU3cos35. 1RUIddn三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)控制過程 波形關(guān)系 30ddIUaUbUcU16 60 9017012018018dfEUKUfkEfdIXUE335. 1ffdfREIEaUEbUEcUffdIE19n自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制過程 數(shù)學(xué)關(guān)系可控整流的輸入為機(jī)端電壓和電流經(jīng)過可控硅整流，整流器的輸出平均電壓為若發(fā)電機(jī)的放大倍數(shù)為KG，機(jī)端電壓Vg與勵(lì)磁電壓Efd 的關(guān)系為 tUUmgasin232sin2tUUmgb32sin2tUUmgcfkabfdIXUE3cos35

7、. 1fdGgEKV20n自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)控制過程 波形關(guān)系 30tUUmgasin232sin2tUUmgb32sin2tUUmgcfkabfdIXUE3cos35. 1ffdfREIgcgbgaUUU21四、勵(lì)磁控制在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本功能四、勵(lì)磁控制在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本功能n保證發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)節(jié)精度保證發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)節(jié)精度n 靜態(tài)誤差靜態(tài)誤差n定義：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下發(fā)電機(jī)端電壓的要n 求值與實(shí)際值之差n靜差分類：n當(dāng)系統(tǒng)僅僅受到輸入信號(hào)的作用而沒有任何擾動(dòng)時(shí)的靜差輸入信號(hào)引起的靜差n輸入信號(hào)為0而有擾動(dòng)作用于系統(tǒng)時(shí)引起的靜差擾動(dòng)引起的靜差22系統(tǒng)誤差的定義x(t)=Vrefe(t)G

8、(s)F(s)AVRy=Vg(t)b(t)Vref ：機(jī)端電壓參考輸入Vg ：發(fā)電機(jī)端電壓實(shí)際值G(s)：勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)傳函F(s)：AVR的傳函 23誤差： )()()(tbVteVVterefgref靜態(tài)誤差： )()(limtetetss靜態(tài)誤差系數(shù)： 從輸入信號(hào)x(t)到誤差信號(hào)的傳遞函數(shù)為 )(11)()(11)()(0sGsFsGsxse式中 是系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù))()()(0sFsGsG24由Laplace變換終值定理有 )(1)()()(000limlimlimsGssxsseteesstss若輸入信號(hào)為單位階躍，即 )(111)(00limsGessxsss定義誤差系數(shù) )(0

9、0limsGKsp則有 pssKe1125通常勵(lì)磁機(jī)和發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁控制器的開環(huán)傳函可表示為0型系統(tǒng),即 ) 1() 1)(1() 1() 1)(1()(21210sTsTsTssssKsGnvm因此 KeKsGKsssp11)(00limK為系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù) 若K 1, 則有 Kess1發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的靜態(tài)誤差的大小與開環(huán)放大倍數(shù)成反比。 262. 2. 保證并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間無功負(fù)荷合理分配保證并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間無功負(fù)荷合理分配調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)的定義 %10021feUUUU1 ：發(fā)電機(jī)空載電壓U2 ：額定無功電流時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓Ufe ：發(fā)電機(jī)額定電壓 UIQefU1feU2=UI

10、Q27調(diào)差系數(shù)與無功負(fù)荷的關(guān)系 UfIQ00 正調(diào)差，即發(fā)電機(jī)輸出無功增大時(shí)，端電壓下降。=0 0調(diào)差0 負(fù)調(diào)差，即發(fā)電機(jī)輸出無功增加時(shí)，端電壓上升。 28調(diào)差系數(shù)的整定: 發(fā)電機(jī)直接與系統(tǒng)母線電壓相聯(lián) 應(yīng)整定為正調(diào)差系數(shù)發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器與系統(tǒng)母線電壓相聯(lián) UUfr.對(duì)Uf 應(yīng)整定為負(fù)調(diào)差但對(duì)UT仍然為正調(diào)差 注意：發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)的大小嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)中無功分布和網(wǎng)損，注意：發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)的大小嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)中無功分布和網(wǎng)損， 因此從理論上應(yīng)由調(diào)度局從全系統(tǒng)出發(fā)給出最合理的調(diào)差系數(shù)值。因此從理論上應(yīng)由調(diào)度局從全系統(tǒng)出發(fā)給出最合理的調(diào)差系數(shù)值。 29五五 勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響勵(lì)磁

11、調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響定義： 電力系統(tǒng)在遭受小干擾后，維持同步運(yùn)行的能力。小干擾：系統(tǒng)的響應(yīng)分析可以由線性化系統(tǒng)確定電力系統(tǒng)不穩(wěn)定結(jié)果表示為兩個(gè)方面： 由于缺少同步轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)功由于缺少同步轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)功角逐步增大直至失穩(wěn)角逐步增大直至失穩(wěn) t由于缺少同步轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)功由于缺少同步轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)功角逐步增大直至失穩(wěn)角逐步增大直至失穩(wěn)t30n發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)小干擾分析的基礎(chǔ))(1)(10fdddqdqemuIxxETEPPHP0sinXUEPqG輸出電磁功率的線性化31cosddqdxVxEI用切線代替曲線可得：fvdEdEtevdEvvEvvdvEvdEvEvdvEteERTRTRV

12、PSTSRSSSRTSSHDHSTSRSSTSSVP00000CXYBUAXX無功電流的線性化0IdBAsICsUsYsGT1)()()()(32 考慮同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組動(dòng)態(tài)的單機(jī)無窮大系統(tǒng)考慮同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組動(dòng)態(tài)的單機(jī)無窮大系統(tǒng))EI )XX(E(T1E)1(KTT(H21) 1(fddddqdoqrDemrr0考慮勵(lì)磁動(dòng)態(tài)的發(fā)電機(jī)微分方程組 其中 是勵(lì)磁繞組的輸入電壓fddsqddsqeeEXcosVEIsinXVEPT 33fddodo4q3doqrDq21mrr0ET1TKEKT1EH2KEH2KH2KTH21上式的線性化方程： 0sddd4dd30ds20dsqo1sinVXXXK

13、XXKsinXVKcosXVEK其中 34其小信號(hào)框圖為 圖中 d3do3TKTT由 q21eEKKTe1qTKE 恒定若qe2ETK恒定若35同相位，稱其為同步轉(zhuǎn)矩分量與 因?yàn)檗D(zhuǎn)矩分量1K當(dāng)勵(lì)磁不調(diào)節(jié)，即 ，由框圖可導(dǎo)出 0Efdd432eTS1KKKT引起的由qE因?yàn)?fdffdadqLLE注：注： 當(dāng)振蕩頻率非常低時(shí)，即 0js調(diào)節(jié)引起的電磁矩陣由qE432eKKKT是一個(gè)負(fù)的同步轉(zhuǎn)矩 36定義同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)K3，若 0KKKKK0KKKKK0KKKKK432134321343213系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)臨界穩(wěn)定系統(tǒng)單調(diào)失穩(wěn) 時(shí)，當(dāng)振蕩頻率dT1js調(diào)節(jié)引起的電磁矩陣則由qEjTKKKTjKKKTd

14、432d432e為阻尼轉(zhuǎn)矩。調(diào)節(jié)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩稱同相位，因此由與qrE37 產(chǎn)生正阻尼或負(fù)阻尼取決于系數(shù)K4。 若精確計(jì)算，考慮輸電線的電阻，則 cosrsin)XX()XX)(XX(RV)XX(K0e0eqedeq2eSdd4（若Re=0時(shí)，上述系數(shù)與前面導(dǎo)出的K4是相同的） 38勵(lì)磁控制的作用勵(lì)磁控制的作用 它的線性化方程 )EV(TKET1EtrefRAfdRfd 實(shí)際中，勵(lì)磁控制對(duì)改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是非常重要的。 為分析方便起見，通常采用以下的簡(jiǎn)化控制： 39函數(shù)，故和可表示為因?yàn)橄喽穗妷簈tEEq65tEKKE其中 )XX)(XX(R1ARAXEE)XX(XA1 EEEEKsinRc

15、os)XX(EAEXVsin)XX(cosREAEXVEKedeq2eeqtotdoeqdtotqoqt60e0edtotdoqs0eq0etotqodst540若采用可控硅快速勵(lì)磁 AexK) s (G化變化引起的電磁轉(zhuǎn)矩變由圖可以導(dǎo)出由qEA433R3R2A5R432eKKK1)TT(STTSKK)ST1 (KKKT41某單機(jī)無窮大系統(tǒng)的參數(shù)有 0 .0K,0 .3H02.0T,91.1T,3 .0K,12.0K8 .1K,333.0K,5 .1K,591.1KDR3654321 穩(wěn)定的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù) 時(shí)，當(dāng)0js引起的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)由qEAAeK1 .019 .0K06.0T即 AA)E(S

16、K1 .019 .0K06.0Kq 總的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù) AA)E(S1SK1 .019 .0K06.0591.1KKKq420KKK15K)E(S1SAq即時(shí)當(dāng)提供正的同步轉(zhuǎn)矩時(shí)當(dāng)1)E(S1SAKKKK15Kq提供負(fù)的同步轉(zhuǎn)矩時(shí)當(dāng)1)E(S1SAKKKK15Kq提供負(fù)的同步轉(zhuǎn)矩由負(fù)變正的時(shí)候當(dāng)AVRK543 在振蕩時(shí)的阻尼和同步轉(zhuǎn)矩分析 A2A5EeK1 . 01S93. 1S0382. 0)S012. 0KK333. 06 . 0(5 . 1Tq，時(shí)，即當(dāng)Hz6 . 1210f10jjs3 .19jK1 . 082. 218. 0 jKK5 . 09 . 0TAA5Eeq200K12. 0K

17、A5，設(shè))E(D)E(SEeqqqKK)j (3255. 02804. 03 .19j18.1718. 0 j1 .11T44阻尼轉(zhuǎn)矩分量 )j (3255. 0K)E(Dqrr0)E(D00r10f23255. 03255. 0K/j/sq故由27.12KD總的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)為 8714. 12804. 0591. 1KKK)E(S1Sq 阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)45對(duì)于不同的K5和KA值有如下表 46基本結(jié)論基本結(jié)論 當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的外接電抗較小，并且發(fā)電機(jī)的輸 出功率較低時(shí)，系數(shù)K5為正，這時(shí)AVR的作用是引 入了一個(gè)負(fù)的同步轉(zhuǎn)矩和一個(gè)正的阻尼轉(zhuǎn)矩 當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的外接電抗較大，并且發(fā)電機(jī)的輸 出功率

18、較高時(shí)，系數(shù)K5為負(fù)，這時(shí)AVR的作用是引 入了一個(gè)正的同步轉(zhuǎn)矩和一個(gè)負(fù)的阻尼轉(zhuǎn)矩 解決這一問題的方法是附加控制，即電力系統(tǒng)穩(wěn)定 器，線性最優(yōu)勵(lì)磁控制器，各種智能控制器。47六六 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSSPSS）設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) PSS基本功能是通過引入附加信號(hào)控制勵(lì)磁，以提供正的阻尼矩陣，抑制電力系統(tǒng)的振蕩。 其框圖如下圖所示 48 引入PSS環(huán)節(jié)后，PSS信號(hào)引起的暫態(tài)電勢(shì)變化 可以表示為 qE)(1633sqAqvEKSTKKE上式可以變?yōu)?16333AAsqKKKSTKKvE49對(duì)于某一臺(tái)發(fā)電機(jī)的典型參數(shù) 200)(3 . 012. 091. 10 . 30333. 05 . 1

19、591. 1653321AexDKsGKKTHKKKK，2191. 166.6616333sKKKSTKKvEAAsq若發(fā)電機(jī)的振蕩為 ，則 PSS產(chǎn)生阻尼轉(zhuǎn)矩所需的相位補(bǔ)償 )6 . 1210(10HzfjjS3 .42522. 32191. 166.665 . 1)2191. 166.66(2ssKvTsPSS50其中 幅值為PSS的增益 相角為PSS需補(bǔ)償?shù)慕嵌?設(shè)計(jì)相位超前環(huán)節(jié)和增益，如圖 513 .426 . 1前振蕩頻率下達(dá)到相位超信號(hào)在使Hzfvs 首先知道系統(tǒng)的振蕩頻率 計(jì)算PSS需補(bǔ)償?shù)南辔缓驮鲆?設(shè)計(jì)相位超前環(huán)節(jié) 仿真與實(shí)驗(yàn)注意：注意： 對(duì)于不同的振蕩頻率，需要有不同的相位

20、補(bǔ)償和增益。對(duì)于不同的振蕩頻率，需要有不同的相位補(bǔ)償和增益。 52七七 線性最優(yōu)勵(lì)磁控制線性最優(yōu)勵(lì)磁控制 對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的線性化模型fBuAxx希望設(shè)計(jì)勵(lì)磁控制uf 使得 0)(21mindtRuuQxxJTTu 以上目標(biāo)函數(shù)的物理解析是，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，希望設(shè)計(jì)最優(yōu)勵(lì)磁控制uf，使得以下的振蕩盡可能快的穩(wěn)定。 t),()(geqrVPEtx53由線性最優(yōu)控制理論可以找到發(fā)電機(jī)的最優(yōu)勵(lì)磁控制，如圖 STV11gVVKpKePSTP11STSTee1rSTr11STST1KfurefV54八八 智能勵(lì)磁控制器智能勵(lì)磁控制器 對(duì)于PSS，由于超前相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)參數(shù)與發(fā)電機(jī)的 振蕩頻率

21、有關(guān)，因此，希望引入智能設(shè)計(jì)方法自動(dòng)識(shí)別系 統(tǒng)的振蕩頻率，在線確定PSS的各參數(shù)。 對(duì)于線性最優(yōu)勵(lì)磁控制，由于Kv，Kp和K與加權(quán)矩陣選 擇有關(guān)，因此希望引入智能設(shè)計(jì)方法找到最佳的權(quán)矩陣, 使系統(tǒng)的振蕩得到最大的改善。 直接從發(fā)電機(jī)的振蕩特性中提取特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能勵(lì) 磁控制，如模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)勵(lì)磁控制等。 55九九 勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)大干擾穩(wěn)定性的影響勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)大干擾穩(wěn)定性的影響暫態(tài)穩(wěn)定性的定義和概念暫態(tài)穩(wěn)定性的定義和概念 定義： 在電力系統(tǒng)遭受大擾動(dòng)時(shí)，如 輸電設(shè)備上的故障、發(fā)電機(jī)跳閘或失掉 大的負(fù)荷等，電力系統(tǒng)保持同步的能力。 特點(diǎn)： 在電力系統(tǒng)遭受大擾動(dòng)時(shí)，由于系統(tǒng)的電壓、

22、電流、有功、無功、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角等的擺動(dòng)幅 度較大，因此不能用線性化方法來研究它。 概念： 面積定則 5657n在電力系統(tǒng)中，應(yīng)用發(fā)電機(jī)勵(lì)磁改善電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性有兩條途徑：n增加發(fā)電機(jī)的強(qiáng)勵(lì)能力，可以減少發(fā)電機(jī)的加速面積和增加發(fā)電機(jī)的減速面積n基于發(fā)電機(jī)的非線性動(dòng)態(tài)方程設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)的非線性勵(lì)磁控制)cos)(1)sin(10fddqddqdqqmuxVxExxETEXUEPH5801),()()(dtuxLJuxgxfxniii非線性勵(lì)磁系統(tǒng)控制問題：P0vxxxuxTZ)(1)()()(理論上，在發(fā)電機(jī)的任何運(yùn)行點(diǎn)和任意振蕩頻率下，可以得到以下的坐標(biāo)變換和勵(lì)磁非線性控制，將非線性勵(lì)磁控制系統(tǒng)

23、變?yōu)榫€性系統(tǒng)163332AAsPSSKKKSTKKKvTBvAzz590)(21dtRVVQZZJTTPZBRVT1*由LQR理論可知最優(yōu)控制律為：)()(1)()(1xPTBRxxxuT最后可得非線性最優(yōu)控制律為:對(duì)于該系統(tǒng),若建立以下二次型性能指標(biāo):60 發(fā)電機(jī)非線性勵(lì)磁控制規(guī)律發(fā)電機(jī)非線性勵(lì)磁控制規(guī)律 61十十 勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的影響勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的影響 定義：定義： 電壓穩(wěn)定性是一個(gè)電力系統(tǒng)在正常條件下受擾動(dòng)后， 維持系統(tǒng)中所有母線電壓在可接受水平的能力。 (a) 暫態(tài)電壓穩(wěn)定性： 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路、失去大負(fù)荷或機(jī)組 電源擾動(dòng)下，系統(tǒng)維持電壓的能力。 (b) 靜

24、態(tài)電壓穩(wěn)定性： 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生小擾動(dòng)后，系統(tǒng)維持電壓的能力。 分類：分類： 電壓穩(wěn)定性分析的目的：電壓穩(wěn)定性分析的目的： (a) 電壓不穩(wěn)定的接近程度：系統(tǒng)離電壓不穩(wěn)定有多近？(b) 電壓不穩(wěn)定的機(jī)理： 怎么及為何發(fā)生不穩(wěn)定？ 引發(fā)不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素是什么？ 哪里是電壓薄弱環(huán)節(jié)? 什么措施對(duì)改善電壓穩(wěn)定最有效？62發(fā)電機(jī)無功功率調(diào)節(jié)特性發(fā)電機(jī)無功功率調(diào)節(jié)特性 發(fā)電機(jī)的無功電壓特性 電樞電流極限（定子繞組發(fā)熱） 由發(fā)電機(jī)的額定容量 )sinj(cosIEIEjQPStttt 在討論電壓穩(wěn)定性時(shí)，必須清楚發(fā)電機(jī)無功功率調(diào)節(jié)特性，即無功與電壓的VQ關(guān)系。 63可知 電樞電流極限在PQ平面上是以額定MVA為半徑的圓 64 勵(lì)磁電流極限（轉(zhuǎn)子繞組發(fā)熱） 由發(fā)電機(jī)的功率方程