第二章同步发电机励磁自动控制系统课件

第二章第二章 同步发电机励同步发电机励磁自动控制系统磁自动控制系统 第一节第一节 概述概述 一、同步发电机励磁自动控制系统的组成一、同步发电机励磁自动控制系统的组成二、同步发电机励磁自动控制系统的根本任务二、同步发电机励磁自动控制系统的根本任务 三、同步发电机励磁系统设计的根本要求三、同步发电机励磁系统设计的根本要求第一节第一节 概述概述控制同步发电机的励磁同步发电机的运行特性同步发电机的空载电动势的大小发电机的励磁电流一、同步发电机励磁自动控制系统的组成一、同步发电机励磁自动控制系统的组成第一节第一节 概述概述同步发电机的励磁系统 励磁功率单元 励磁调节器 G发电机电力系统励磁自动控制系统构成 一、同步发电机励磁自动控制系统的组成一、同步发电机励磁自动控制系统的组成1.维持系统电压正常水平维持系统电压正常水平n电力系统电压水平主要是由电力系统中无功功率平衡来维持。电力系统电压水平主要是由电力系统中无功功率平衡来维持。n整个电力系统无功功率平衡关系可由下式表示：整个电力系统无功功率平衡关系可由下式表示：无功电源无功电源i向系统供给的无功功率；向系统供给的无功功率；负荷负荷j所消耗的无功功率；所消耗的无功功率；电力系统中变压器、线路中所损耗的无功功率；电力系统中变压器、线路中所损耗的无功功率；一电力系统无功功率控制的必要性一电力系统无功功率控制的必要性二二、同步发电机励磁自动控制系统的根本任、同步发电机励磁自动控制系统的根本任务务在任意时刻，系统所产生的无功功率与系统中所消耗的无功在任意时刻，系统所产生的无功功率与系统中所消耗的无功功率总是平衡的。问题是在多高的电压下到达平衡的功率总是平衡的。问题是在多高的电压下到达平衡的?n系统无功负荷系统无功负荷(包括无功损耗包括无功损耗)静态电压特性如以下图所示。静态电压特性如以下图所示。系统无功电源所发出的无功功率偏系统无功电源所发出的无功功率偏离系统在额定电压下的无功需求越离系统在额定电压下的无功需求越大，系统实际运行电压就偏离额定大，系统实际运行电压就偏离额定电压越大，电网电能质量越差，有电压越大，电网电能质量越差，有可能使电网电压超出其允许范围。可能使电网电压超出其允许范围。控控制制无无功功电电源源所所发发出出的的无无功功功功率率就就可可以以维维持持系系统统电电压压运运行行在在其其允许变化范围之内，保证电网电压正常运行水平。允许变化范围之内，保证电网电压正常运行水平。2.提高电力系统运行的经济性提高电力系统运行的经济性n1 1系统的无功电源：系统的无功电源：n主要主要:同步发电机同步发电机,另外另外:并联电容器、同步调相机、同步电动机、并联电容器、同步调相机、同步电动机、静止补偿器等。高压输电线路的充电功率相当于在线路上并联了静止补偿器等。高压输电线路的充电功率相当于在线路上并联了电容器，出此高压输电线路也可以看成无功电源。电容器，出此高压输电线路也可以看成无功电源。n2 2选用哪种无功电源，将它们配置在何处如何控制系统中无选用哪种无功电源，将它们配置在何处如何控制系统中无功电源的出力，是很重要的。功电源的出力，是很重要的。n例如例如:对于还离负荷中心的电厂，就不要它发过多的无功功率送往对于还离负荷中心的电厂，就不要它发过多的无功功率送往负荷负荷,这是因为远距离地从电源经过变压器和输电线路内负荷输送这是因为远距离地从电源经过变压器和输电线路内负荷输送无功功率，会产生电压损耗无功功率，会产生电压损耗(高压线路和变压器上的电压损失主要高压线路和变压器上的电压损失主要是出无功功率造成的是出无功功率造成的)和有功功率损托，而且输送距离越远，经过和有功功率损托，而且输送距离越远，经过的环节越多，电压损耗和有功功率损耗也就越大。的环节越多，电压损耗和有功功率损耗也就越大。n因此，无功功率一般都尽可能地就地、就近平衡。因此，无功功率一般都尽可能地就地、就近平衡。3.维持电力系统运行的稳定性维持电力系统运行的稳定性n发发电电机机是是电电力力系系统统中中主主要要的的无无功功电电源源，发发电电机机的的端端口口电电压是由其励磁调节系统自动控制的。压是由其励磁调节系统自动控制的。n合合理理的的选选用用自自动动励励磁磁调调节节器器，就就可可以以保保证证发发电电机机的的端端口口电压维持不变，从而提高系统的静态稳定性。电压维持不变，从而提高系统的静态稳定性。n另另外外，现现代代发发电电机机都都装装有有高高励励磁磁顶顶值值、快快速速响响应应的的励励磁磁调调节节系系统统，可可以以保保证证当当系系统统发发生生故故障障而而使使发发电电机机端端电电压压低低于于(85%(85%90%)90%)时时，能能快快速速而而大大幅幅度度地地增增大大励励磁磁电电流流，以以迅迅速速提提高高发发电电机机的的端端电电压压，从从而而有有效效地地改改善善系系统统的的暂暂态稳定性态稳定性。电电压压控控制制无无功功分分配配提提高高稳稳定定强强行行励励磁磁强强行行减减磁磁二二、同步发电机励磁自动控制系统的根本任、同步发电机励磁自动控制系统的根本任务务GIEFUG IGEqIGUGIEF1UGUG2UGNIQIEF2IQ2IQ1EqUGjIGXdIGIQIP负荷中的无功电流是造成Eq和UG幅值差的主要原因。同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持端电压在给定水平的。一电压控制一电压控制(1)单机运行时单机运行时即发电机单机运行时，调节励磁电流可以改变发电机电压。即发电机单机运行时，调节励磁电流可以改变发电机电压。2 2当发电机并入电力系统运行时当发电机并入电力系统运行时n发电机并入电力系统运行时，电力系统的电压水平由系统中发电机并入电力系统运行时，电力系统的电压水平由系统中无功电源发出的无功电源发出的无功功率总和无功功率总和与系统中负荷所与系统中负荷所消耗的无功功消耗的无功功率总和之间的平衡关系决定。率总和之间的平衡关系决定。n当电力系统容量无穷大时，系统电压为恒定值。改变一台发当电力系统容量无穷大时，系统电压为恒定值。改变一台发电机的励磁电流对系统的电压水平就一点影响也没有了。电机的励磁电流对系统的电压水平就一点影响也没有了。n下面是发电机经变压器和输电线路并入电力系统的情况：下面是发电机经变压器和输电线路并入电力系统的情况：变变压压器器漏漏抗抗和和输输电电线线路路电电抗抗归归算算值值(归归算算到到发发电电机机电电压压等等级级下下)；电力系统电压和变压器高压侧电压的归算值电力系统电压和变压器高压侧电压的归算值。而而所以所以通通过过调调节节发发电电机机励励磁磁电电流流来来改改变变发发电电机机感感应应电电势势Eq,Eq,可可以以改改变变发发电电机机输输出出的的无无功功电电流流IqIq，从从而而调调节节发发电电机机端端电电压压UGUG和和变变压压器器高高压压侧侧电电压压UBUB，或维持它们在给定的范围内，或维持它们在给定的范围内.如如发发电电机机直直接接接接入入无无穷穷大大电电力力系系统统，即即XB=0XB=0，XL=0XL=0，那那么么发发电电机机端端电电压压等等于于系系统统电电压压，并并随随系系统统电电压压的的变变化化而而变变化化，此此时时发发电电机机励励磁磁调节系统不再有调节发电机端电压的作用。调节系统不再有调节发电机端电压的作用。由以上分析可知：由以上分析可知：同同步步发发电电机机励励磁磁控控制制系系统统对对发发电电机机端端电电压压的的调调节节控控制制作作用用是是与与接入系统容量的大小有关，接入系统容量的大小有关，接入系统容量越大，对发电机端电压的调节控制作用就越小；接入系统容量越大，对发电机端电压的调节控制作用就越小；接入系统容量越小，对发电机端电压的调节控制作用就越大，接入系统容量越小，对发电机端电压的调节控制作用就越大，通通常常在在由由一一台台发发电电机机供供电电的的小小系系统统中中，仅仅靠靠发发电电机机的的励励磁磁控控制制系系统统对对发发电电机机端端电电压压的的调调节节作作用用，就就能能满满足足系系统统对对电电压压质质量量的要求。的要求。注注意意：真真正正无无穷穷大大系系统统是是不不存存在在的的，只只是是发发电电机机端端电电压压受励磁电流的影响较小罢了。受励磁电流的影响较小罢了。G IGUG=ConstantEqUGjIGXdIGIQIP发电机励磁电流的变化改变了机组发电机励磁电流的变化改变了机组的的无功功率无功功率和和功率角功率角的大小。的大小。调节与无限大母线并联运行的机组的励磁调节与无限大母线并联运行的机组的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。电流可以改变发电机无功功率的数值。二控制无功功率的分配二控制无功功率的分配(1)发电机无功功发电机无功功率的控制原理率的控制原理以同步发电机接于无穷大电力系统为例说以同步发电机接于无穷大电力系统为例说明发电机无功功率的控制原理。明发电机无功功率的控制原理。n在实际运行中，与发电机并联的电力系统并不是真正在实际运行中，与发电机并联的电力系统并不是真正意义上的无穷大系统，系统电压意义上的无穷大系统，系统电压UGUG将随系统负荷的变将随系统负荷的变化而变化。化而变化。n发电机输出的无功功率不仅与发电机的励磁电流发电机输出的无功功率不仅与发电机的励磁电流IEFIEF有关，还与发电机的端电压有关，还与发电机的端电压UG(UG(即系统电压即系统电压UX)UX)有关，有关，并且也影响与之并联运行机组输出的无功功率。并且也影响与之并联运行机组输出的无功功率。n同步发电机的励磁自动控制系统还承担着并联运行机同步发电机的励磁自动控制系统还承担着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。组间无功功率合理分配的任务。(2)(2)合理分配并联运行发电机间的无功功率。合理分配并联运行发电机间的无功功率。n当当多多台台同同步步发发电电机机接接于于同同一一母母线线并并联联运运行行时时，系系统统所所取取用用的的无无功功功功率率由由这这多多台台发发电电机机共共同同承承担担。根根据据负负荷荷变变化化的的需需要要，当当系系统统所所取取用用的的无无功功功功率率发发生生变变化化时时，并并联联运运行的各发电机输出的无功功率是如何分配的呢？行的各发电机输出的无功功率是如何分配的呢？n下下面面以以两两台台发发电电机机并并联联运运行行为为例例，分分析析无无功功功功率率的的分分配配情况。情况。如图如图(a)(a)所示，所示，U UM M为母线电压，为母线电压，Iq1Iq1、Iq2Iq2分别为发电机分别为发电机G1G1、G2G2输出的无功电流，输出的无功电流，IqIq为系统所取用的无功电流，为系统所取用的无功电流，二者之间的关系如下：二者之间的关系如下：并并联联运运行行的的各各发发电电机机间间无无功功电电流流的的分分配配取取决于各发电机的外特性，如图决于各发电机的外特性，如图(b)(b)所示。所示。当当母母线线电电压压为为UM1UM1时时，发发电电机机G1G1所所发发出出的的无无功功电电流流为为Iq1Iq1，G2G2所所发发出出的的无无功功电电流流为为Iq2Iq2，并有，并有Iq1Iq2Iq1Iq2。从从图图中中可可看看出出：当当电电网网的的无无功功负负荷荷增增加加时时，由由于于两两台台发发电电机机的的外外特特性性不不同同，造造成成它它们们无无 功功 电电 流流 的的 变变 化化 亦亦 不不 相相 同同，即即 ，改改变变了了负负荷荷增增加加前前两两台台发发电电机机无无功功电电流流分分配配的的比比例例。外外特特性性斜斜率率相相差差越越大大，其其改改变程度也越大。变程度也越大。n在在实实际际运运行行中中，为为了了合合理理利利用用发发电电机机组组的的容容量量，希希望望各各台台发发电电机机应应按按照照其额定容量的大小成比例的分配其输出的无功电流。其额定容量的大小成比例的分配其输出的无功电流。n从从以以上上分分析析可可以以看看出出，只只要要并并联联发发电电机机的的 特特性性完完全全一一致致时时 为为发发电电机机无无功功电电流流与与其其无无功功电电流流额额定定值值的的比比值值)，才才能能使使无无功功电电流流在在并并联机组间进行合理的分配。联机组间进行合理的分配。n将将并并联联运运行行且且容容量量不不同同的的发发电电机机组组直直接接做做成成相相同同的的 特特性性是是不不可可能的。能的。n在在发发电电机机自自动动励励磁磁调调节节系系统统中中有有一一个个形形成成发发电电机机外外特特性性的的环环节节-调调差差环环节节，通通过过它它可可以以改改变变发发电电机机的的外外特特性性，很很容容易易地地做做到到使使并并联联运运行行发发电机组的外特性都一致，从而到达并联机组间无功负荷合理分配的目的。电机组的外特性都一致，从而到达并联机组间无功负荷合理分配的目的。静态稳定静态稳定暂态稳定暂态稳定 电力系统的稳定电力系统的稳定电力系统静态稳定是指电力系统在正常运行状态下，经受微小电力系统静态稳定是指电力系统在正常运行状态下，经受微小扰动后恢复到原来运行状态的能力。扰动后恢复到原来运行状态的能力。电力系统暂态稳定是指电力系统在某一正常运行方式下突然遭电力系统暂态稳定是指电力系统在某一正常运行方式下突然遭受大扰动后，能否过渡受大扰动后，能否过渡 到一个新的稳定运行状态、或者恢复到到一个新的稳定运行状态、或者恢复到原来运行状态的能力。原来运行状态的能力。电力系统受到小的或大的干扰后，计及自动调节和控制装置作电力系统受到小的或大的干扰后，计及自动调节和控制装置作用的长过程的运行稳定问题称为动态稳定。用的长过程的运行稳定问题称为动态稳定。三提高同步发电机并联运行的稳定性三提高同步发电机并联运行的稳定性PP1 励磁对静态稳定的影响励磁对静态稳定的影响GU=ConstantUGSystem内功率特性内功率特性外功率特性外功率特性2 励磁对暂态稳定的影响励磁对暂态稳定的影响PPG0badcF123PGmax*0.750.700.650.500.350 0.2 0.4 0.6 0.8Te(s)K=4K=1K=2PGmax*0.750.700.650.500.350 1 2 3 4KTe=0.1STe=0.8S要要使使励励磁磁系系统统在在短短暂暂过过程程中中完完成成符符合合要要求求的的控控制制必必须须要要求求励励磁磁系系统统具具备备快快速速响响应应的的条条件件。为为此此，一一方方面面缩缩小小励励磁磁系系统的时间常数统的时间常数，另一方面尽可能，另一方面尽可能提高强行励磁的倍数提高强行励磁的倍数。(四四)强行励磁以改善电力系统运行条件强行励磁以改善电力系统运行条件1 1改善异步电动机的自启动改善异步电动机的自启动2 2为异步发电机运行创造条件为异步发电机运行创造条件3 3提高继电保护工作的准确性提高继电保护工作的准确性短路切除后的电压恢复二二、同步发电机励磁自动控制系统的根本任、同步发电机励磁自动控制系统的根本任务务(五五)水轮发电机强行减磁水轮发电机强行减磁 当水轮发电机组发生当水轮发电机组发生故障突然跳闸时，由于它的故障突然跳闸时，由于它的调速系统具有较大的惯性，调速系统具有较大的惯性，不能迅速关闭导水叶，因而不能迅速关闭导水叶，因而会使转速急剧上升。如果不会使转速急剧上升。如果不采取措施迅速降低发电机的采取措施迅速降低发电机的励磁电流，则发电机电压有励磁电流，则发电机电压有可能升高到危及定子绝缘的可能升高到危及定子绝缘的程度，所以，在这种情况下，程度，所以，在这种情况下，要求励磁自动控制系统能实要求励磁自动控制系统能实现强行减磁。现强行减磁。二二、同步发电机励磁自动控制系统的根本任、同步发电机励磁自动控制系统的根本任务务维持电压水平和无功的合理分配维持电压水平和无功的合理分配控制能力和调节范围控制能力和调节范围快速反响能力快速反响能力高度的可靠性高度的可靠性高度的可靠性高度的可靠性快速性快速性快速性快速性结构简单，易于维护结构简单，易于维护足够的阻尼能力足够的阻尼能力三、同步发电机励磁系统设计的根本要求三、同步发电机励磁系统设计的根本要求1、励磁调节器、励磁调节器任任务要求要求迅速响应输入信息变化时间常数小准确调节发电机电压自然调差系数精确合理分配无功功率电压调差系数范围大人工稳定区域运行无失灵区迅速反映系统故障励磁控制功能 励磁调节器的励磁调节器的主要功能是检测和综合系统运行状态的信主要功能是检测和综合系统运行状态的信息，经相应处理后，产生控制信号，控制励磁功率单元，息，经相应处理后，产生控制信号，控制励磁功率单元，以得到所要求的发电机励磁电流。以得到所要求的发电机励磁电流。2、励磁功率单元、励磁功率单元 任任务要求要求调节系统电压和本身无功 可靠性、调节容量较强励磁能力頂值电压快速响应能力电压上升速度 发发电电机机励励磁磁功功率率单单元元向向同同步步发发电电机机提提供供直直流流电电流流，除自并励励磁方式外，一般是由励磁机担当的。除自并励励磁方式外，一般是由励磁机担当的。一、同步发电机励磁系统类型一、同步发电机励磁系统类型励励励励 磁磁磁磁 系系系系 统统统统直流励磁直流励磁直流励磁直流励磁机机机机交流励磁交流励磁交流励磁交流励磁机机机机静止励静止励静止励静止励磁磁磁磁第二节第二节 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 同步发电机励磁系统由发电机及其励磁系统组成的同步发电机励磁系统由发电机及其励磁系统组成的反响自动控制系统反响自动控制系统.发电机励磁系统由自动励磁调节器及励磁功率单元发电机励磁系统由自动励磁调节器及励磁功率单元组成。组成。交流电源交流电源 整流器整流器励磁系统的整流电路励磁系统的整流电路整整整整 流流流流 电电电电 路路路路三相桥式三相桥式三相桥式三相桥式不可控不可控不可控不可控三相桥式三相桥式三相桥式三相桥式半控半控半控半控三相桥式三相桥式三相桥式三相桥式全控全控全控全控静止式静止式:整流元器件是放在地面上静止不动的旋转式旋转式:整流元器件是和发电机转子同轴旋转的第二节第二节 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 二、二、励磁系统的历史励磁系统的历史直流励磁机励磁系统 机械整流子在换流方面遇到了困难，且大功率半导体整流元件制造工艺的日益成熟。交流励磁机励磁系统(交流发电机和半导体整流元件组成)静止励磁系统(发电机自并励系统)为了缩短主轴长度，降低造价，减少环节。同同步步发发电电机机励励磁磁自自动动控控制制系系统统根根本本构构成成及及分分类类示示意意图图三、三、直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统100MW以下以下 按按励磁机励磁机的的励磁绕励磁绕组组供电方式的不同供电方式的不同 自励直流励磁机励磁系统自励直流励磁机励磁系统他励直流励磁机励磁系统他励直流励磁机励磁系统 1自励直流励磁机励磁系统自励直流励磁机励磁系统 DE=G励磁调节器IAVRILLIEEIEFR励磁机励磁机EXEX和发电机和发电机G G同轴，靠剩同轴，靠剩磁建立电压。磁建立电压。励磁机发出的电流，一局部励磁机发出的电流，一局部(IEF)(IEF)送给发电机的励磁绕组；送给发电机的励磁绕组；一局部一局部(IEE)(IEE)经过磁场变阻器经过磁场变阻器R R送送给励磁机的励磁绕组。给励磁机的励磁绕组。由于励磁机向它自己提供由于励磁机向它自己提供励磁电流，故称为励磁电流，故称为自励自励。EX自励：自励：RIEEUEF励磁机励磁机发电机发电机它的励磁电流控制由两种途径实现：它的励磁电流控制由两种途径实现：一一是是通通过过人人工工调调节节励励磁磁机机磁磁场场电电阻阻来来改改变变励励磁磁机机的的励励磁磁电电流流IEE，从从而而到到达达人人工工调调整整发发电电机机励励磁磁电电流流的的目目的的，实实现现对对发发电电机励磁电流的手动调节。机励磁电流的手动调节。二二是是通通过过自自动动励励磁磁调调节节器器对对励励磁磁机机的的励励磁磁电电流流IAVR自自动动调调节节，从而实现对发电机励磁电流的自动调节。从而实现对发电机励磁电流的自动调节。2他励直流励磁机励磁系统他励直流励磁机励磁系统 G励磁调节器IEEIR=IE=IAVRPEDE它与自励的不同之处在于直流励磁机的励磁电流是由另一台它与自励的不同之处在于直流励磁机的励磁电流是由另一台与发电机同轴的副励磁机供给，故称他励。与发电机同轴的副励磁机供给，故称他励。他励直流励磁机时间常数小。他励直流励磁机时间常数小。他励：他励：REEIEEUEF副励副励主励主励发电机发电机特点：特点：n优点：控制方便优点：控制方便n缺点：有滑环、电刷缺点：有滑环、电刷易产生火花，可靠性不高易产生火花，可靠性不高结构复杂，不易维护结构复杂，不易维护应用：应用：中小容量机组中小容量机组100MW旧型机组旧型机组直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统四、四、交流励磁机励磁系统交流励磁机励磁系统100MW以上以上 交流励磁机励磁系统根据励磁机电源整流方式及整流器交流励磁机励磁系统根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不同可分为以下几种。状态的不同可分为以下几种。他励交流励磁机励磁系统他励交流励磁机励磁系统 自励交流励磁机励磁系统自励交流励磁机励磁系统 v他励交流励磁机静止整流器励磁他励交流励磁机静止整流器励磁系统系统v他励交流励磁机旋转整流器励磁他励交流励磁机旋转整流器励磁系统系统(无刷励磁无刷励磁)自励交流励磁机静止可控整流器自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统励磁系统 自励交流励磁机静止整流器励磁自励交流励磁机静止整流器励磁系统系统 1 1 他励他励交流励磁机交流励磁机静止整流器静止整流器励磁系统励磁系统G自励恒压调节器放大器触发器电压检测调差励磁调节器50Hz交流发电机100Hz交流励磁机500Hz交流副励磁机可控整流器滑环起励电源VSR特点特点:优点：响应速度快相对优点：响应速度快相对DC；容量较大相对容量较大相对DC缺点：有滑环、电刷缺点：有滑环、电刷易产生火花，可靠性不高易产生火花，可靠性不高结构复杂，不易维护结构复杂，不易维护应用应用:中等容量机组中等容量机组100MW300MW我国旧型机组我国旧型机组2 他励他励交流励磁机交流励磁机旋转整流器旋转整流器励磁系统励磁系统 (无刷励磁无刷励磁)G励磁调节器交流发电机旋转元件永磁副励磁机晶闸管整流器NS副励磁机：电枢静止，磁极励磁旋转主励磁机：电枢旋转，磁极励磁静止发电机：电枢静止，磁极励磁旋转特点特点:n优点：维护工作量少；优点：维护工作量少；可靠性高可靠性高 无接触磨损，电机绝缘寿命长无接触磨损，电机绝缘寿命长n缺点：响应速度慢缺点：响应速度慢 不能直接灭磁不能直接灭磁 对机械性能要求高对机械性能要求高应用应用:大容量机组大容量机组600MW因为没有滑因为没有滑动器件动器件1自励自励交流励磁机交流励磁机静止静止可控可控整流器整流器励磁系统励磁系统 G AVR 滑环滑环自动恒压元件电压起励元件VSAE起励电源四、自励交流励磁机励磁系统四、自励交流励磁机励磁系统2自励自励交流励磁机交流励磁机静止整流器静止整流器励磁系统励磁系统 G 励磁调节器滑环电压起励元件VSAE起励电源五、五、静止励磁系统静止励磁系统(发电机自并励系统发电机自并励系统)G 励磁调节器滑环电压起励元件VS起励电源特点特点:n优点：维护工作量少；优点：维护工作量少；可靠性高可靠性高 主轴长度短，基建投资少主轴长度短，基建投资少 电压响应速度快电压响应速度快 过电压低过电压低n缺点：发电机近端端路时，缺乏足够的强励能力缺点：发电机近端端路时，缺乏足够的强励能力 继电保护的动作会受一定影响继电保护的动作会受一定影响应用应用:大容量机组大容量机组600MW水轮机组水轮机组因为没有转因为没有转动励磁动励磁第三节第三节 励磁系统中转子磁场的建立和灭磁励磁系统中转子磁场的建立和灭磁建立：建立：在外部事故情况下，转子励磁电压的最大值及其建立的速度，即强励顶值与响应比。灭磁：灭磁：发电机绕组内部故障等，使转子磁场内存储的大量能量迅速消释，而不致在发电机内产生危险的过电压。一、时间常数一、时间常数一他励直流励磁机时间常数一他励直流励磁机时间常数时间常数二自励直流励磁机时间常数对自励励磁机的电势UEF，有代入，可得整理，可得自励系统的时间常数为三自励系统时间常数TC与他励系统时间常数Tt的比较原因：就在于他励系统的电压UEF的建立过程与UEF本身无关，它完全是由于外加电动势E的作用，即只与励磁线圈的时间常数有关。但自励系统UEF的建立过程却是UEF与IEF相互作用的结果。二、电压响应比二、电压响应比 电压响应比反映了励磁机磁场建立速度的快慢电压响应比反映了励磁机磁场建立速度的快慢励磁电压响应比可以定义为定义：定义：励磁系统电压响应时间励磁系统电压响应时间 三、同步发电机灭磁三、同步发电机灭磁 1、概念、概念 所谓灭磁就是将发电机转子励磁绕组的磁场尽快所谓灭磁就是将发电机转子励磁绕组的磁场尽快的减弱到最小程度。的减弱到最小程度。2、要求、要求：1灭磁时间短灭磁时间短2灭磁过程中转子电压不应超过允许值灭磁过程中转子电压不应超过允许值在励磁绕组中接入一常数电阻在励磁绕组中接入一常数电阻Rm，将励磁绕组所储存的，将励磁绕组所储存的能量转变为热能而消耗掉。能量转变为热能而消耗掉。3、灭磁方法、灭磁方法1直流励磁机直流励磁机放电灭磁放电灭磁2交流励磁机交流励磁机逆变灭磁逆变灭磁利用晶闸管的有源逆变特性来进行转子回路的快速利用晶闸管的有源逆变特性来进行转子回路的快速灭磁。灭磁。保证逆变过程不致保证逆变过程不致“颠覆：颠覆：1 逆变角逆变角一般取为一般取为40o，即，即取取140o，2 逆变灭磁过程中，交流电源的电压不能消失。逆变灭磁过程中，交流电源的电压不能消失。逆变灭磁过程是一个理想的灭磁过程逆变灭磁过程是一个理想的灭磁过程剩余磁场能量向并联的电阻放电。剩余磁场能量向并联的电阻放电。1理想理想灭磁条件磁条件电流在相当大范围内变化时，两端电压保持不变.2快速快速灭磁开关磁开关灭磁过程中，磁场电流就以等速衰减，直到为零 3快速快速灭磁开关磁开关复复习与作与作业 n1.何谓强励？强励的根本作用是什么？衡量强励何谓强励？强励的根本作用是什么？衡量强励性能的指标是什么？性能的指标是什么？n2.何谓灭磁？常见的三种灭磁方法是什么，并加何谓灭磁？常见的三种灭磁方法是什么，并加以比较。以比较。第四节第四节 同步发电机励磁调节器静态特性的调整同步发电机励磁调节器静态特性的调整n一、同步发电机电压调节特性的调整一、同步发电机电压调节特性的调整n1、同步发电机电压调节无功调节特性的概念、同步发电机电压调节无功调节特性的概念n是指在没有人工参与调节的情况下，发电机端电压是指在没有人工参与调节的情况下，发电机端电压UG与发与发电机电流的无功分量电机电流的无功分量Iq之间的静态特性，亦称发电机外特性之间的静态特性，亦称发电机外特性或电压调差特性。或电压调差特性。n2、对同步发电机电压调节特性进行调整的目标、对同步发电机电压调节特性进行调整的目标n主要是为了满足运行方面的要求。这些要求是：主要是为了满足运行方面的要求。这些要求是：n 保证并列运行发电机组间无功功率的合理分配保证并列运行发电机组间无功功率的合理分配(通过调整通过调整各发电机的调差系数，使其相等即可实现各发电机的调差系数，使其相等即可实现)；n 保证发电机能平稳地投入和退出运行，而不发生冲击现象保证发电机能平稳地投入和退出运行，而不发生冲击现象(通过上下平移发电机调节特性曲线即可实现通过上下平移发电机调节特性曲线即可实现)。n3、同步发电机电压调节特性的类型、同步发电机电压调节特性的类型图图4-14-1所示是同步发电机电压调节特性的三种类型所示是同步发电机电压调节特性的三种类型n其中其中称发电机端电压调差率或称发电机端电压调差率或调差系数。调差系数。n00称为正调差称为正调差，调节特性曲线向下倾斜，表示发电机端电压随，调节特性曲线向下倾斜，表示发电机端电压随无功电流的增加而下降；无功电流的增加而下降；n00称为负调差称为负调差，调节特性曲线向上翘起，表示发电机端电压随，调节特性曲线向上翘起，表示发电机端电压随无功电流的增加而上升；无功电流的增加而上升；n=0=0称为无差特性称为无差特性，表示发电机端电压不随无功电流变化。，表示发电机端电压不随无功电流变化。图图4-1发电机电压调整特性发电机电压调整特性UGIQIQNUG2UG1调差系数调差系数 调差单元 设定不同的调差系数 U UGNGN发电机额定电压；发电机额定电压；U UG1G1发电机空载时的端电压。发电机空载时的端电压。国家规定：励磁系统应保证同步发电机端电压调差率为国家规定：励磁系统应保证同步发电机端电压调差率为10%10%对对于半导体励磁调节器或于半导体励磁调节器或 5%5%对于电磁型励磁调节器对于电磁型励磁调节器 1 1设置调差单元的必要性设置调差单元的必要性实实际际上上，由由于于自自动动励励磁磁调调节节系系统统的的总总的的放放大大倍倍数数足足够够大大，因因而而发发电电机机带带有有自自动动励励磁磁调调节节器器时时的的调调差差系系数数都都小小于于1%1%，近似无差调节。，近似无差调节。这这种种特特性性既既不不能能使使发发电电机机并并联联稳稳定定运运行行，也也不不利利于于发发电电机机组组在在并并列列运运行行时时无无功功负负荷荷的的合合理理分分配配，因因此此发发电电机机的的调调差差系系数数要要根根据据运运行行的的需需要要，人人为为的的加加以以调调整整，使使调差系数在调差系数在3%3%5%5%范围内。范围内。在在实实际际运运行行中中，发发电电机机一一般般采采用用正正调调差差系系数数，因因为为其其具具有有系系统统电电压压下下降降而而发发电电机机的的无无功功电电流流增增加加的的特特性性，这这对于维持系统稳定运行是十分必要的。对于维持系统稳定运行是十分必要的。为为了了使使发发电电机机稳稳定定运运行行且且合合理理分分配配并并联联运运行行机机组组间间的的无无功负荷，在励磁调节器中必须设有调差单元。功负荷，在励磁调节器中必须设有调差单元。2 2负调差系数负调差系数G至于负调差系数，一般只能在发电机至于负调差系数，一般只能在发电机变压器组接线时采用，这变压器组接线时采用，这时虽然发电机外特性具有负调差系数，但考虑变压器阻抗压降后，时虽然发电机外特性具有负调差系数，但考虑变压器阻抗压降后，在变压器高压侧母线上看，仍具有正调差系数。在变压器高压侧母线上看，仍具有正调差系数。因此负调差系数主要是用来补偿变压器阻抗上的压降，使发电机因此负调差系数主要是用来补偿变压器阻抗上的压降，使发电机变压器组的外特性下倾不致太大。变压器组的外特性下倾不致太大。图图4-1发电机电压调整特性发电机电压调整特性4 4、调差单元的工作原理、调差单元的工作原理n按按引引用用发发电电机机电电流流的的相相数数，调调差差单单元元的的接接线线可可分分为为单单相相、两两相相和和三三相相三三种种方方式式。现现以以图图4-24-2的的两两相相式式正正调调差差单单元元为为例例，对对调调差差单单元元的的工工作作原原理理作作简简要要说说明。明。根据图根据图4-24-2可以写出下式：可以写出下式：图图4-2两相式正调差单元原理接线图两相式正调差单元原理接线图式式(1)n由图由图(a)(a)可以看出，可以看出，n在在cos cos=0=0时时，励励磁磁调调节节器器中中增增加加调调差差单单元元之之后后，输输入入励励磁磁调调节节器器测测量量比比较较单单元元的的电电压压 、会随发电机输出电流的增加而增加。会随发电机输出电流的增加而增加。n按按照照励励磁磁系系统统的的工工作作特特性性，当当 、和和 增增加加时时励励磁磁系系统统会会自自动动减减少少发发电电机机的的励励磁磁电电流流，使使发发电电机机的的端端电电压压下下降降，于于是是就就形形成成了了向向下下倾斜的发电机调节特性。倾斜的发电机调节特性。励磁系统调节特性励磁系统调节特性1 1当发电机带纯无功负荷当发电机带纯无功负荷(cos=0(cos=0、=90)=90)时，时，按式按式(1)(1)作出的相量图如右图作出的相量图如右图(a)(a)所示。所示。2 2当发电机带纯有功负荷当发电机带纯有功负荷(cos=1(cos=1、=0)=0)时时n按式按式(1)(1)作出的相量图如右图作出的相量图如右图(b)(b)所示。所示。n由图由图(b)(b)可以看出，在可以看出，在cos=1cos=1时，励磁调节器中时，励磁调节器中增加调差单元之后，输入励磁调节器测量比较单增加调差单元之后，输入励磁调节器测量比较单元的电压元的电压 、和和 根本上不随发电机输出电根本上不随发电机输出电流的增加而变化。流的增加而变化。n按照励磁系统的工作特性，发电机的励磁电流及按照励磁系统的工作特性，发电机的励磁电流及端电压将不随发电机有功电流的变化而变化。端电压将不随发电机有功电流的变化而变化。3结论：结论：综综上上分分析析可可知知，励励磁磁调调节节器器的的调调差差单单元元只只反反映映发发电电机机无无功功功功率率的变化而根本不反映有功功率的变化。的变化而根本不反映有功功率的变化。n3 3当发电机负荷功率因数为当发电机负荷功率因数为0cos10cos1时时n以上介绍了两种极端的情况，发电机实际负荷的功率因数一般为以上介绍了两种极端的情况，发电机实际负荷的功率因数一般为0cos1 0cos1，发电机的输出电流可以分解为有功分量和无功分量，发电，发电机的输出电流可以分解为有功分量和无功分量，发电机输出电流在调差单元中的作用可看成图机输出电流在调差单元中的作用可看成图(a)(a)和图和图(b)(b)的叠加。的叠加。n图图4-24-2调差单元接线会使发电机端电压随发电机输出电流的增加而下降。调差单元接线会使发电机端电压随发电机输出电流的增加而下降。n改变改变RaRa和和RcRc的大小就可调整调差率的大小就可调整调差率的大小。的大小。n改变调差接线极性可获得正负调差系数。改变调差接线极性可获得正负调差系数。n发电机电压调差特性通常由试验法求取。发电机电压调差特性通常由试验法求取。二、发电机调节特性的平移二、发电机调节特性的平移n发电机投入或退出电网运行时，要求能平稳地转移负荷，不要引起发电机投入或退出电网运行时，要求能平稳地转移负荷，不要引起对电网的冲击。对电网的冲击。n(发电机并入电网运行后需要增加无功功率，退出电网运行前需要发电机并入电网运行后需要增加无功功率，退出电网运行前需要减少无功功率；并网运行时也要根据需要随时调节无功功率。减少无功功率；并网运行时也要根据需要随时调节无功功率。)n 解决上述问题是通过平移发电机电压调节特性实现的。解决上述问题是通过平移发电机电压调节特性实现的。n当一台带有自动励磁调节器的发电机接入无限大容量电网运行时当一台带有自动励磁调节器的发电机接入无限大容量电网运行时由图可见，假设电网的无功电流从由图可见，假设电网的无功电流从IQ1IQ1减减小到小到IQ2IQ2时，只需将发电机的调节特性曲时，只需将发电机的调节特性曲线从线从1 1平移到平移到2 2的位置即可。的位置即可。如果将调节特性继续下移到如果将调节特性继续下移到3 3的位置，那的位置，那么发电机输出的无功电流将减小到么发电机输出的无功电流将减小到0 0。这样在机组退出运行时，就不会发生无功这样在机组退出运行时，就不会发生无功功率的突变，从而防止对电网的冲击。功率的突变，从而防止对电网的冲击。123IQ1IQ2IQUG退出运行投入运行发电机调节特性的平移发电机调节特性的平移与无功功率的关系与无功功率的关系同理，发电机同理，发电机投入运行时投入运行时，只要使其调节特性曲线处于，只要使其调节特性曲线处于3 3的位置，的位置，发电机并网时无功电流为零发电机并网时无功电流为零,并网对电网没有冲击。并网对电网没有冲击。待机组并入电网后再将调节特性曲线向上移动，使无功电流增加到待机组并入电网后再将调节特性曲线向上移动，使无功电流增加到电网运行的要求值。电网运行的要求值。n平移发电机的电压调节特性是由运行人员手动或通过自动装平移发电机的电压调节特性是由运行人员手动或通过自动装置调节励磁调节器的电压给定值实现的。置调节励磁调节器的电压给定值实现的。123IQ1IQ2IQUG退出运行投入运行发电机调节特性的平移与无功功率的关系发电机调节特性的平移与无功功率的关系三、三、并联运行机组间无功功率的分配并联运行机组间无功功率的分配 1 1、一台无差调节特性的机组与正有差调节特性机组的并联运行一台无差调节特性的机组与正有差调节特性机组的并联运行UGIQU1U212IQ2一台无差调节特性的发电机可以和多台正调差特性的发电机组并联运行。但在实际运行中，由于具有无差调节特性的发电机将承担无功功率的全部增量，机组间无功功率的分配很不合理，这种运行方式很少采用。UGIQ不能稳定运行2 2、一台无差调节特性的机组与负有差调节特性机组的并联运行一台无差调节特性的机组与负有差调节特性机组的并联运行具有负调差特性的发电机是不能在公共母线上并联运行的UGIQU2U13、两台无差调节特性的机组并联运行两台无差调节特性的机组并联运行不能并联运行4 4、正调差特性的发电机组的并列运行、正调差特性的发电机组的并列运行 UG2 UG1 IQB1IQA1IQB2IQA2ABUGIQUG2UG0IQNUG UGN IQIQ2U IQUG2 UG1 IQB1IQA1IQB2IQA2AB第五节第五节 励磁自动控制系统的动态特性励磁自动控制系统的动态特性 励磁系统稳定器励磁系统稳定器本章主要内容本章主要内容：励磁自动控制系统的主要：励磁自动控制系统的主要指标指标，励，励磁自动控制系统的磁自动控制系统的传递函数传递函数，典型励磁控制系统的，典型励磁控制系统的稳定性分析，励磁自动控制系统对电力系统稳定性稳定性分析，励磁自动控制系统对电力系统稳定性的影响。的影响。本章重点内容本章重点内容：分析励磁控制系统的稳定性及其对：分析励磁控制系统的稳定性及其对电力系统稳定运行的影响。电力系统稳定运行的影响。一、一、概述概述自动励磁控制系统控制对象：发电机控制器：励磁调节器执行环节：励磁机反响控制系统励磁自动控制系统的动态特性励磁自动控制系统的动态特性对于一个反响控制系统，应对于一个反响控制系统，应了解其动态性能。即在任何原因引起被控制量变动后，励磁了解其动态性能。即在任何原因引起被控制量变动后，励磁系统是否稳定、调节过程中的超调量、调节时间及振荡次数系统是否稳定、调节过程中的超调量、调节时间及振荡次数等是否满足要求。其中稳定性是首要问题。等是否满足要求。其中稳定性是首要问题。第五节第五节 励磁自动控制系统的动态特性励磁自动控制系统的动态特性 励磁系统稳定器励磁系统稳定器同步发电机励磁系统的动态特性的概念同步发电机励磁系统的动态特性的概念同步发电机励磁自动控制系统是一个反响自动控制系统，其动态同步发电机励磁自动控制系统是一个反响自动控制系统，其动态特性是指在外部干扰信号作用下，该系统从一个稳定运行状特性是指在外部干扰信号作用下，该系统从一个稳定运行状态变化到另一个稳定运行状态的时间响应特性。态变化到另一个稳定运行状态的时间响应特性。励磁系统几个动态指标 右图是同步发电机在额定转速下右图是同步发电机在额定转速下突然参加励磁时发电机电压从零升突然参加励磁时发电机电压从零升至额定值时的时间响应曲线。至额定值时的时间响应曲线。超调量超调量a1 1。n在在励励磁磁系系统统自自动动调调节节暂暂态态过过程程中中发发电电机机端端电电压压最最大大值值与与稳稳态态值值的差值对稳态值的百分数。的差值对稳态值的百分数。n其数学表达式为其数学表达式为 t tp p 发电机端电压出现最大值的时间；发电机端电压出现最大值的时间；U UG G(t(tp p)发电机端电压的最大值；发电机端电压的最大值；发电机端电压稳态值发电机端电压稳态值。a1 1n 调整时间调整时间t ts s。从从给给定定信信号号到到发发电电机机端端电电压压值值与与稳稳态态值值的的偏偏差差不不大大于于稳稳态值的态值的2%2%所经历的时间。所经历的时间。n上升时间上升时间trtr。n 分分析析发发电电机机励励磁磁控控制制系系统统的的动动态态特特性性，首首先先应应求求出出描描述述系系统统运运动动特特性性的的数数学学模模型型，然然后后应应用用“自自动动控控制制理论对动态特性进行分析。理论对动态特性进行分析。二、二、励磁控制系统的传递函数励磁控制系统的传递函数 1 典型的励磁控制系统结构框图 放大励磁机同步电机励磁系统稳定器电压测量比较基准输入其它信号UG+-+-GiEE=uEuEEREEExciterGenerator2 他励直流励磁机的传递函数 IBIAEBEABAiEEuEG1GiEE=uEuEEREEExciterGenerator2 他励直流励磁机的传递函数 E，iEE 代入得UEUEE+-他励直流励磁机规格化框图3 励磁调节器各单元的传递函数 A 电压测量比较单元的传递函数 B 综合放大单元的传递函数 UdeUSMUSMmaxUSMminC 励磁功率放大单元的传递函数 4 同步发电机的传递函数 空载并忽略饱和现象5 励磁控制系统的传递函数 UGUREF-+-三、励磁自动控制系统的稳定性三、励磁自动控制系统的稳定性n励磁系统稳定性计算励磁系统稳定性计算 n求系统的开环传递函数，求开环极点求系统的开环传递函数，求开环极点 n计算以下量，以确定根轨迹的形状计算以下量，以确定根轨迹的形状n 1根轨迹渐进线与实轴的交点及根轨迹渐进线与实轴的交点及倾角倾角n 2根轨迹在实轴上的别离点根轨迹在实轴上的别离点 n 3在在 轴交叉点的放大系数轴交叉点的放大系数 n根据劳斯判据，确定根轨迹与虚轴的根据劳斯判据，确定根轨迹与虚轴的交点交点 n画出根轨迹图画出根轨迹图三、励磁自动控制系统的稳定性 A 系统的开环传递函数 1 典型励磁控制系统的稳定计算根轨迹的起点与终点渐近线与实轴交点的坐标 渐近线与实轴正方向的夹角 根轨迹别离点的坐标根轨迹与虚轴的交点位置及放大倍数 B 绘制根轨迹绘制根轨迹的参数的参数C 励磁系统的根轨迹图 励磁控制系统空载稳定性的改善励磁控制系统空载稳定性的改善n要想改善该励磁自动控制系统的稳定性，必须改变发电机极点与励磁机极点间根轨迹的射出角，也就是要改变根轨迹的渐近线，使之只处于虚轴的左半平面。为此必须增加开环传递函数的零点，使渐近线平行于虚轴并处于左半平面。n因此在发电机转子电压处增加一条电压速率负反响回路。n引入电压速率反响后，由于新增加了一对零点，把励磁系统的根轨迹引向左半平面，从而使控制系统的稳定性大为改善。该回路即励磁系统稳定器。典型补偿系统的框图励磁控制系统的传递函数 UGUREF-+-具有转子电压速率反响的励磁系统框图的简化第六节第六节 励磁自动控制系统对电力系统稳定的影响励磁自动控制系统对电力系统稳定的影响 电力系统运行的稳定问题与同步发电机受到干扰后的特性有关。一个稳定的电力在受到干扰时，系统内的同步发电机经过一段动态过程后，或者回到原始运行状态；或者逐渐到达一个新的运行状态，而不致失去同步。电力系统稳定一般专指有转子角差的振荡过程的稳定问题。电力系统中也有不包含转子角差的振荡过程。但凡不包含转子振荡的一般都不属于电力系统稳定的范畴。电力系统稳定又分为暂态稳定与动态稳定。一、同步发电机的动态方程组一、同步发电机的动态方程组 以一台同步发电机经外接电抗Xe接于无限大母线为典型例子说明励磁控制系统对电力系统稳定性的影响。经外电抗接于无限大母线的同步发电机的传递函数框图进行小扰动分析同步发电机的数学模型，它与下面的一组派克方程相对应：忽略同步发电机定子电阻、定子电流的直流分量以及阻尼绕组的作用并认为小扰动过程中发电机转速变化很小K3是只与阻抗有关，而与发电机运行是只与阻抗有关，而与发电机运行状态无关的阻抗系数；状态无关的阻抗系数；K4那么与转子那么与转子的相位角有关。由此可知，当的相位角有关。由此可知，当Ede恒定，恒定，转子绕组磁链随转子相位角的变化而变转子绕组磁链随转子相位角的变化而变化，而稳定偏移率与化，而稳定偏移率与K4成正比。成正比。其他各个其他各个K值的变化：当发电机负荷变化时，各个值的变化：当发电机负荷变化时，各个K值也发生变化，值也发生变化，但但K1、K2和和K4、K6总为正。总为正。K5有正有负：负荷较轻时为正，负荷较重时为负。有正有负：负荷较轻时为正，负荷较重时为负。发电机电压与转矩关系：二、励磁调节器与电力系统稳定问题二、励磁调节器与电力系统稳定问题 励磁调节器可能产生负阻尼是由于 的变化引起的反馈电压 变化，因为发电机磁场等惯性，使内电动势 变化（也就是电磁转矩 ）滞后于 变化，因而产生了负阻尼转矩分量。三、改善电力系统稳定的措施三、改善电力系统稳定的措施电力系统电力系统稳定器稳定器PowerSystemStabilizer-PSSPowerSystemStabilizer-PSSn在远距离输电系统中，励磁控制系统会减弱系统的阻尼能力，引起低频振荡。其原因可以归结为两条：励磁调节器按电压偏差比例调节；励磁控制系统具有惯性。当输电线负荷较重、转子相位角发生振荡时，由于励磁调节器是采用按电压偏差比例调节方式，所以提供的附加励磁电流的相位具有使振荡角度加大的趋势。但是，励磁调节器维持电压是发电机运行中对其最根本的要求，又不能取消其维持电压的功能。研究说明，采用电力系统稳定器去产生正阻尼转矩以抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩，是一个比较有效的方法。电力系统稳定器的作用与原理电力系统稳定器的作用与原理n电力系统稳定器电力系统稳定器是是发电机发电机自动电压调节器中的一种附加自动电压调节器中的一种附加励磁控制装置，为抑制低频振荡而研究的一种附加励磁励磁控制装置，为抑制低频振荡而研究的一种附加励磁控制技术。控制技术。n它是给电压调节器提供一个它是给电压调节器提供一个附加控制信附加控制信号，产生的附加号，产生的附加阻尼转矩，来补偿以端电压为输入的电压调节器可能产阻尼转矩，来补偿以端电压为输入的电压调节器可能产生的负阻尼转矩，从而提高发电机和整个电力系统的阻生的负阻尼转矩，从而提高发电机和整个电力系统的阻尼能力，抑制自发低频振荡的发生，加速功率振荡的衰尼能力，抑制自发低频振荡的发生，加速功率振荡的衰减，提高电力系统的动态稳定性。减，提高电力系统的动态稳定性。n它抽取与振荡有关的信号它抽取与振荡有关的信号，如发电机有功功率、转速或，如发电机有功功率、转速或频率，加以处理，产生的附加信号加到励磁调节器中，频率，加以处理，产生的附加信号加到励磁调节器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加力矩。使发电机产生阻尼低频振荡的附加力矩。PSS稳定信号示意图PSS作用原理 通过附加稳定励磁控制励磁，以对发电机转子振荡提供通过附加稳定励磁控制励磁，以对发电机转子振荡提供阻尼。为了提供阻尼，稳定器必须产生一个与转子速度偏差阻尼。为了提供阻尼，稳定器必须产生一个与转子速度偏差同相的电气转矩分量以到达由励磁系统提供正阻尼转矩的最同相的电气转矩分量以到达由励磁系统提供正阻尼转矩的最终要求。校正环节滞后终要求。校正环节滞后-超前环节超前环节-PSS产生产生正阻尼转矩抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩。正阻尼转矩抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩。作用与原理作用与原理动态振荡时，由电压调节器引起的动态振荡时，由电压调节器引起的发电机同步转矩和阻尼转矩的变化发电机同步转矩和阻尼转矩的变化可以用右图表示。在某些情况下可以用右图表示。在某些情况下（大的外电抗，重负荷等），电压（大的外电抗，重负荷等），电压调节器提供的附加电磁转矩调节器提供的附加电磁转矩 ，滞后负反馈电压一个角度，滞后负反馈电压一个角度 ，产生正的同步转矩和负的阻尼转矩产生正的同步转矩和负的阻尼转矩分量，降低了机组振荡的阻尼。而分量，降低了机组振荡的阻尼。而电力系统稳定器如采用转速信号，电力系统稳定器如采用转速信号，由于超前滞后网络的作用，通过电由于超前滞后网络的作用，通过电压调节器，将产生正的阻尼转矩分压调节器，将产生正的阻尼转矩分量量 。电压调节器和电力系统电压调节器和电力系统稳定器转矩分析稳定器转矩分析PSS输入信号：输入信号：PSS框图与通用传递函数框图与通用传递函数电力系统稳定器电路电力系统稳定器电路磁阻