36 电力系玩自动化 2004,28(21) 2.0 3交流励磁发电机静态稳定试验 1.5 采用一台6极5.5kW/380V的三相绕线式异 1.0 步电机作为交流励磁发电机的物理试验模型，由一 a0.5 台直流电动机作为原动机，采用交-直-交电压型逆 变电路构成励磁回路，整个控制系统由多单片机控 0 制。 -0.5 因为可测得的数据为定子侧输出功率的极限 -1.008-0.6-0.4-0200.20.40.6081.0 值，故对式(3)求最大值Pmx。忽略定子电阻，有 转差率 Pmx=P。x/(1一5)。如图4所示，曲线1为Pmx 1为静态稳定极限P。,m；2为由Us产生的异步功率乃；3为由U.产生的 异步功率P:4为U,与U,相互作用产生的同步功率的最大值P,m 的理论值，曲线2为P,m的实测值，可以看出，两条 曲线基本吻合。 图2交流励磁发电机静态稳定极限曲线 Fig.2 Curve of static state stability limit 14r 12 此结论可解释如下：普通的异步电机只能工作 1.0 于超同步发电机和亚同步电动机两种运行方式，交 0.8 流励磁发电机由于同步功率的引人，可以工作于亚 首0.6 0.4 同步发电机状态，但其异步功率在亚同步时仍表现 0.2 为输入功率。要保证功率的输出，同步功率必须增 0 -0.2 加，使功角增大，稳定性降低。即由于异步功率P -0.4 的存在，使电机工作区域内P。,m呈下降曲线。 1.0-0.8-0.6-0.4-0200.20.40.6081.0 转差岸 由以上分析可知，在亚同步时，交流励磁发电机 1为P,m的理论值：2为无自动励磁调节器时P,m的实测值 的静态稳定极限有可能小于1，甚至小于0，即不能 3为加入自动励磁调节器后P,ma的实测值 发出功率。特别是大功率电机，其转子电阻相对较 图4交流励磁发电机静态稳定试验数据 小，曲线下降的斜率会更大。 Fig.4 Data of AC-excited generator static state stability experiment 根据同步电机稳定性的原理，提高励磁电压可 以提高交流励磁发电机的静态稳定极限。图3中曲 在试验系统中加人自动励磁调节器，按机端电 线1~曲线3分别代表U,为不同值时的P,mx曲 压偏移量调节励磁电压。当机端电压下降时，通过 线，U1>U2>U。可见，交流励磁发电机静态稳 PID运算，控制整流桥输出的直流电压增加，使得励 磁电压幅值增加，电机的静态稳定极限也增加；同 定极限值随励磁电压力，幅值的增加而增加。因 时，励磁电流增大，使得机端电压升高，达到给定值。 此，可以通过适当调节U,的幅值使电机在任意转 反之亦然。这样，加人自动励磁调节器后，在机端电 差率下都具有一定的静态稳定极限。 压给定值不变时，交流励磁发电机静态稳定极限在 3.0 不同的转差下基本保持不变。不同转差下的试验结 已 果如表1及图4曲线3所示。 20 表1计及自动励磁调节器时，不同转差率下 交流励磁发电机静态稳定极限值 Table 1 Static state stability limits at different slips considering of exeiting adjuster 05 转子转速n,/(r·min-J)转差率s 静稳极限P,x 1060 -0.06 1.30 0 1040 -0.04 1.25 0.5 1000 0 1.30 -1.0-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81.0 转差率 980 0.02 1.25 1为U,=nH:2为，=，2：3为，=3：1>2>Ur3 960 0.04 1.25 图3不同励磁电压下交流励磁发电机 940 0.06 1.25 静态稳定极限曲线 Fig.3 Curve of static state stability limits 4结论 with different U, a.交流励磁发电机既具有同步电机的功角稳 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net电 力 系 玩 自 动 快 , 乌 。 , 一 名 一 石 一 一 石 转差率 为静态称定极限 凡 , 。 为由 产生的异步功率 几 为由 产生 的 异步功率 几 为 与 相互作用产生的同步功率的最大值 , 图 交 流励 磁发 电机 静态稳 定 极 限 曲线 坛 交流 励磁 发 电机静态 稳定试验 采用一 台 极 的三相绕线式异 步 电机作为交流励 磁 发 电机 的物 理试 验模 型 , 由一 台直 流 电动机作 为原 动 机 , 采 用 交一 直一交 电压 型 逆 变 电路构成励磁 回 路 , 整 个 控 制 系统 由多单 片机 控 制 。 因 为 可 测 得 的数 据 为定 子 侧 输 出功 率 的极 限 值 , 故对式 求 最 大 值 , 。 、 。 忽 略 定 子 电 阻 , 有 , , 。、 一 。 如 图 所示 , 曲线 为 , 的理论值 , 曲线 为 , 。 、 的实测 值 , 可 以 看 出 , 两条 曲线基本 吻合 。 此结论 可解释 如 下 普通 的异 步 电机 只能 工 作 于超 同步发 电机 和 亚 同步 电动 机 两 种 运行 方式 , 交 流励磁 发 电机 由于 同步 功 率 的 引人 , 可 以 工作 于 亚 同步发 电机状态 , 但 其 异 步 功率 在亚 同步 时仍 表 现 为输人 功率 。 要保 证 功率 的输 出 , 同步 功 率必 须增 加 , 使功 角增大 , 稳 定 性 降低 。 即 由于 异 步 功 率 尸 的存在 , 使 电机工作 区域 内 , 、 二 呈 下 降曲线 。 由以 上分析可知 , 在 亚 同步时 , 交 流励磁发 电机 的静态稳定极 限有 可 能小 于 , 甚 至 小 于 。 , 即不 能 发 出功率 。 特别是 大 功 率 电机 , 其 转 子 电阻相 对 较 小 , 曲线 下 降的斜率会更 大 。 根 据 同步 电机稳 定性 的原 理 , 提 高励 磁 电压 可 以 提高交 流励 磁发 电机 的静态稳定极 限 。 图 中曲 线 一 曲线 分 别 代 表 为 不 同值 时 的 , 、 曲 线 , , 。 。 可 见 , 交 流励 磁 发 电 机 静 态 稳 定极 限值 随 励 磁 电 压 幅 值 的 增 加 而 增 加 。 因 此 , 可 以 通 过 适 当调 节 的 幅值使 电机 在 任 意 转 差率下都具有一定 的静态稳定极 限 。 ‘ ︹︺ 口一‘ 一 一 一 一 一 石 。 一 石 名 转差率 为 , 的理论值 为无 自动励磁调节器时 , 的实测值 为加入 自动励磁调节器后 , 、 的实测值 图 交流励磁发 电机 静 态 稳定试验数 据 在试验 系统 中加 人 自动励磁 调 节 器 , 按 机 端 电 压偏移量 调节励 磁 电压 。 当机 端 电压 下 降时 , 通 过 运算 , 控制整 流桥输 出的直流 电压增 加 , 使 得励 磁 电压 幅值 增 加 , 电机 的静 态 稳 定 极 限 也 增 加 同 时 , 励磁 电流增 大 , 使得机端 电压升 高 , 达 到给定值 。 反 之亦 然 。 这样 , 加人 自动励磁调 节器后 , 在机 端 电 压给定值不 变时 , 交 流励 磁 发 电 机 静 态稳 定 极 限在 不 同的转差 下基本保持不 变 。 不 同转差 下 的试验结 果如表 及 图 曲线 所 示 。 表 计 及 自动励磁调 节器 时 , 不 同转差 率 下 交 流 励磁发 电机 静态 稳定 极 限 值 叻 转 子 转 速 · 一 ’ 转差 率 , 静稳极 限 八 , 一 一 ‘ 目曰口 左连卜九︺ 钊八 一 一‘ ‘一 一占 一 一 名 一 石 一 一 名 转差率 为 图 为 娇 二 铸 为铸 二 铸 铸 不 同励磁 电压 下 交 流 励 磁发 电机 静态 稳 定 极 限 曲线 碑 ” 结 论 交 流励 磁 发 电 机 既具 有 同步 电机 的功 角 稳