中国电机工程学报 第28卷 系统采用简化模型，其中，调节系统模型采用 表3负阻尼区域时的Prony计算结果 PSD-BPA程序中的GS卡，原动机模型采用TA卡。 Tab.3 Prony calculation result of negative damping area GS卡数学模型框图如图6所示。 序号调节系统幅值衰减系数振荡频率z阻尼比 无 0.793 -0.725 1.154 0.099 2 有 1.786 -0.536 1.206 0.071 Kg1+s >Po 3.3.3正阻尼区域小干扰计算及时域仿真分析 1+sT 表4为正阻尼区域的特征值计算结果。结果表 图6GS卡模型框图 明，有调节系统后，振荡频率增大0.0103Hz,阻 Fig.6 Model of GS card 尼比增大0.0114，调节系统提供正阻尼。 模型中，K为转速偏差放大倍数，相当于K4, 表4正阻尼区域特征值计算结果 暂不考虑系统死区e,令T=T2,则T了3与图4中Tg Tab.4 Calculation result of the eigenvalue of positive damping area 相同。TA卡模型框图如图7所示。 序号 调节系统实部虚部频率Hz阻尼比 1 无 -0.33612.3124 0.3680 0.1438 1+sTc 有 -0.37352.3769 0.3783 0.1552 图7TA卡模型框图 图9是发电机功率响应曲线的时域仿真结果。 Fig.7 Model of TA card 1000 通过改变机组的转动惯量，可以改变系统振荡 无调速 800 频率，使汽轮机调节系统输出转矩给系统提供的阻 600 尼处于不同的阻尼特性区域内。 400 3.3.2负阻尼区域小干扰计算及时域仿真分析 有调速 200 表2是负阻尼区域特征值计算结果。结果表明， 有调节系统后，振荡频率增大0.0339Hz,阻尼比 减小0.0189。调节系统提供了负阻尼。图8是时域 10 20 s 仿真结果一一发电机功率响应曲线。 图9正阻尼区域的时域仿真 表2负阻尼区域特征值计算结果 Fig.9 Time domain simulation of positive damping area Tab.2 Calculation result of the eigenvalue of 表5为时域方仿真的Proy计算结果。结果表 negative damping area 明，有调节系统后振荡频率增大0.011Hz,阻尼比 序号 调节系统实部虚部 频率Hz：阻尼比 增大0.025，调节系统提供正阻尼。小干扰计算和 无 -0.70967.59351.20850.0930 2 有 -0.58047.8059 1.24240.0741 Prony计算结果基本一致。 表5 Prony计算结果 1000 Tab.5 Prony calculation result of positive damping area 序号调节系统幅值衰减系数振荡频率z阻尼比 800 无调速 1 无 4.961 -0.263 0.354 0.117 600 2 3.544 -0.3300.3650.143 400 3.4非线性环节对调节系统阻尼的影响 有调速 200 汽轮机调节系统的非线性环节主要有死区、纯 延时、限幅等非线性对应环节。它们对调节系统的 6 阻尼特性有影响，以纯延时环节的影响为大，本节 图8负阻尼区域的时域仿真 主要分析纯延时环节的影响。纯延时环节可以用 Fig.8 Time domain simulation of negative damping area 式(22)表示。 表3为时域方仿真的Proy计算结果。结果表 Gdelay (s)=es (22) 明，有调节系统后，振荡频率增大0.052Hz,阻尼 式中π为延时时间。 比减小0.028。调节系统提供了负阻尼。特征值计 式(22)的滞后频率特性可以表达为 算和时域计算结果基本一致。 Pdelay=-tf.360° (23)84 中 国 电 机 工 程 学 报 第 28 卷 系统采用简化模型，其中，调节系统模型采用 PSD-BPA 程序中的 GS 卡，原动机模型采用 TA 卡。 GS 卡数学模型框图如图 6 所示。 K∆ω Σ − + − P0 PMIN PGV P PMAX UP 1 3 s 1 T 1 2 ± aK 2 1 1 1 sT sT + + PDOWN 图 6 GS 卡模型框图 Fig. 6 Model of GS card 模型中，K 为转速偏差放大倍数，相当于 KA， 暂不考虑系统死区ε ，令 T1=T2，则 T3与图 4 中 Tg 相同。TA 卡模型框图如图 7 所示。 CH 1 1+ sT PGV PM 图 7 TA 卡模型框图 Fig. 7 Model of TA card 通过改变机组的转动惯量，可以改变系统振荡 频率，使汽轮机调节系统输出转矩给系统提供的阻 尼处于不同的阻尼特性区域内。 3.3.2 负阻尼区域小干扰计算及时域仿真分析 表 2 是负阻尼区域特征值计算结果。结果表明， 有调节系统后，振荡频率增大 0.033 9 Hz，阻尼比 减小 0.018 9。调节系统提供了负阻尼。图 8 是时域 仿真结果——发电机功率响应曲线。 表 2 负阻尼区域特征值计算结果 Tab. 2 Calculation result of the eigenvalue of negative damping area 序号 调节系统 实部 虚部 频率/Hz 阻尼比 1 无 −0.709 6 7.593 5 1.208 5 0.093 0 2 有 −0.580 4 7.805 9 1.242 4 0.074 1 2 4 6 8 1 000 800 600 400 200 0 t/s 无调速 有调速 Pe/MW 图 8 负阻尼区域的时域仿真 Fig. 8 Time domain simulation of negative damping area 表 3 为时域方仿真的 Prony 计算结果。结果表 明，有调节系统后，振荡频率增大 0.052 Hz，阻尼 比减小 0.028。调节系统提供了负阻尼。特征值计 算和时域计算结果基本一致。 表 3 负阻尼区域时的 Prony 计算结果 Tab. 3 Prony calculation result of negative damping area 序号 调节系统 幅值 衰减系数 振荡频率/Hz 阻尼比 1 无 0.793 −0.725 1.154 0.099 2 有 1.786 −0.536 1.206 0.071 3.3.3 正阻尼区域小干扰计算及时域仿真分析 表 4 为正阻尼区域的特征值计算结果。结果表 明，有调节系统后，振荡频率增大 0.010 3 Hz，阻 尼比增大 0.011 4，调节系统提供正阻尼。 表 4 正阻尼区域特征值计算结果 Tab. 4 Calculation result of the eigenvalue of positive damping area 序号 调节系统 实部 虚部 频率/Hz 阻尼比 1 无 −0.336 1 2.312 4 0.368 0 0.143 8 2 有 −0.373 5 2.376 9 0.378 3 0.155 2 图 9 是发电机功率响应曲线的时域仿真结果。 0 10 20 30 1 000 800 600 400 200 0 t/s 无调速 有调速 有功功率/MW 图 9 正阻尼区域的时域仿真 Fig. 9 Time domain simulation of positive damping area 表 5 为时域方仿真的 Prony 计算结果。结果表 明，有调节系统后振荡频率增大 0.011 Hz，阻尼比 增大 0.025，调节系统提供正阻尼。小干扰计算和 Prony 计算结果基本一致。 表 5 Prony 计算结果 Tab. 5 Prony calculation result of positive damping area 序号 调节系统 幅值 衰减系数 振荡频率/Hz 阻尼比 1 无 4.961 −0.263 0.354 0.117 2 有 3.544 −0.330 0.365 0.143 3.4 非线性环节对调节系统阻尼的影响 汽轮机调节系统的非线性环节主要有死区、纯 延时、限幅等非线性对应环节。它们对调节系统的 阻尼特性有影响，以纯延时环节的影响为大，本节 主要分析纯延时环节的影响。纯延时环节可以用 式(22)表示。 delay () e s G s −τ = (22) 式中τ 为延时时间。 式(22)的滞后频率特性可以表达为 delay ϕ τ =− ⋅ f 360o (23)