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4.3 励磁系统模型仿真 26
4.3.1 无励磁系统时仿真 26
4.3.2 恒定励磁电流的仿真 27
4.3.3 恒定机端电压励磁的仿真 28
4.3.4 恒定功率因数励磁 30
4.3.5 发电机系统起励过程的仿真 31
4.4 本章小结 33
5 结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
1 绪 论
1.1 励磁系统的简介
在当代，电力工业的发展越来越迅速,超过人们的想象，而在这飞速发展的电力工业中,电力系统的规模也随之扩大了很多。系统运行的时候其稳定性和可靠性得到保证是必要的,优质的电能对全国经济的发展和人民的生活水平的提高有特别巨大的作用[1]。
当整个系统都运行在稳定情况的时候，同步发电机中励磁功率单元提供的励磁电流增大或者减小时，对导致电网电压的大小和无功功率的产生有主要影响。当同步电机运行时遇到故障，发电机输出的电压减小会使电力系统功率稳定的水平降低。正因如此电力系统要是不正常运行的时候就要求发电机励磁部分的电流很快的变大，来保持电网电压和功率的平稳输出。因此，同步发电机励磁方面的调理对于电能质量的保持、有功无功的分配和电能传输的可靠性等因素都扮演着重要的角色[2]。
近年来大功率类型的晶闸管问世了，在当代大多数的发电机总体的系统已经很少再用励磁机了，取而代之的是变压器。这种变压器是将励磁机由励磁变压器来代替来供给有功和无功功率[3]。自并励方式有很突出的优势：第一设备安装和接线的步骤不复杂；因为变压器供给励磁的方式取消了转动部分，所以大大得增强了系统的可靠性；同时也将建造成本价格减小了许多；第二点是励磁变压器可以将发电机组的占地面积大大减小；第三个方面就是励磁电流在调节的时候反应较快。由于以上种种优势，目前我国在很多工程项目里引进的一些大型发电机组中都采用了这种自并励方式。
无论是什么励磁控制系统，概括来讲都可以包括以下的两个方面：第一是励磁单元的主系统，这种系统也就是励磁功率单元，第二是励磁调节器。如图1.1所示。
励磁系统结构
1.2 励磁系统的发展历程
整个励磁控制系统的发展包括两个方面一是主励磁系统本身即励磁方式的改进与发展另一个方面是励磁调节器即励磁控制方式的改进与发展,当然这两个方面的发展是互有关联的[4]。
从60年代起到现在,电力电子技术有了突飞猛进的发展,一些落后的励磁系统应用的方面越来越少,取而代之的是通过大功率可控硅整流的装置。这种方式可以概括为两种，一种励磁方式是有刷的，另一种方式则是无刷的。从1970年以来的十年中,励磁方式中的自励受到了业内人士的高度关注，也在科学研究中得到了广泛的应用和良好的评价。因为自并励方式的有以上的好多优势,这种方式现在已经成为这个领域的发展方向。据研究显示,只要将自并励系统中大众化的一些问题进行完美的解决,这种方式就可以在水力发电、火力法电、核电等发电机组中广泛应用。
励磁方式在过去的研究中总体呈现出三大时期。第一个时期采用的是比例调节的方式其依据是发电机输出电压的差值 进行,此外还有现在大量使用的PID控制器进行励磁的控制。PSS的发展与应用标志着第二个阶段的开始,它是在之前比例调节方式的时期发展成熟之后,把输入量变为发电机输出电压的频率 、转速 、电磁功率 的一种励磁方式。这种方式就可以抑制产生的振荡。这样系统稳定性就得到了显著的提高[5]。随着现代控制工程的崛起,励磁系统的发展与研究进入了第三阶段，这也是目前最为成熟的一个时期，励磁控制方式采用了线性最优和非线性最优的这种方式。此外一些智能控制方式和其他控制方式也相继问世，这也取得了业内研究者们的高度关注。