传统励磁系统的概况
同步发电机的运行特性与它的空载电势E值的大小有关。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行,提高系统的稳定性,提供合格的电能,而且还可以有效地提高系统的经济技术指标。
最初的励磁调节器是以发电机的机端电压偏差(△Vt)为反馈量,由于当时的机组容量不大,电网规模较小,所以基本能满足安全运行的要求。通过链条传动以改变励磁机磁场回路中的磁场电阻的方案。这就带来了调节速度慢的问题,而且有一定的调节死区。磁放大器式的励磁调节器克服了死区的问题,然而仍有较大的时间常数。随着半导体工业的发展,七十年代后,执行环节大部分采用可控硅整流桥,这样既解决了灵敏度的问题,也大幅度地提高了反应速度。
单机容量的增大,使得仅以电压偏差(△Vt)作为反馈量的比例式励磁调节器不能满足对电压精度及稳定运行的要求,因此出现了“PID”励磁控制方式。它是从受控对象及调节器的常微分方程出发,经过拉氏变换建立各个环节的传递函数,进而得到受控系统及调节器的传递函数。其调节算法为:
这种励磁控制方式对发电机的运行性能有了较大的改善,为了维持机端电压的恒定,人们希望励磁系统具有高的放大倍数和短的响应时间。随着电力系统的发展,人们发现高的放大倍数和快速的响应在系统运行的某些条件下,具有产生负阻尼的效果,对系统的稳定运行不利。为了削弱和平息低频振荡,改善系统的阻尼,人们通常的方法是在反馈环节中引入功率、速度等信号作为励磁调节器的辅助信号。习惯上把这种有附加信号的励磁控制称为电力系统稳定器,简称为PSS。PSS在一定程度上解决了发电机低频振荡问题,但PSS的参数整定比较复杂,在某些运行条件下,其对系统振荡的抑制效果会明显的降低甚至起反作用。现代控制理论的发展,为人们寻找理论上更先进、性能更好的调节器提供了可能。