同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是指“向同步發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁的所有部件的總和”。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)主要由主勵(lì)磁系統(tǒng)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)兩個(gè)基本部分組成。主勵(lì)磁系統(tǒng)可分為直流勵(lì)磁系統(tǒng)及半導(dǎo)體整流勵(lì)磁系統(tǒng)兩大類，而每一類又可分為多種接線形式。勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括常規(guī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器(AVR)以及目前系統(tǒng)中廣泛使用的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)等。我國(guó)生產(chǎn)的調(diào)節(jié)器中，包括調(diào)差補(bǔ)償環(huán)節(jié)以及勵(lì)磁穩(wěn)定器(ESS)部分，系統(tǒng)穩(wěn)定器則單獨(dú)分出。按控制理論來(lái)劃分，發(fā)電機(jī)是控制對(duì)象，調(diào)節(jié)器是控制器，勵(lì)磁功率系統(tǒng)是調(diào)節(jié)器的執(zhí)行環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)器根據(jù)機(jī)端電壓變化控制勵(lì)磁功率系統(tǒng)的輸出，從而達(dá)到調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的目的。它們組成一個(gè)反饋系統(tǒng)，稱之為勵(lì)磁控制系統(tǒng)。

　　1、同步發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù)

　　同步發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中物理過程最復(fù)雜的元件，既有機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程又有電磁暫態(tài)過程，并且包含的變量眾多。因此很難建立一個(gè)全面而統(tǒng)一的發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型，只能是根據(jù)某種目的，按照某種要求來(lái)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。假定發(fā)電機(jī)在運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，不考慮發(fā)電機(jī)電壓的飽和特性時(shí)，可認(rèn)為發(fā)電機(jī)端電壓穩(wěn)定幅值與勵(lì)磁電壓成正比，發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)來(lái)表示。

　　2、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型

　　自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)是勵(lì)磁系統(tǒng)的最重要的組成部分之一，而自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型則是勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中最重要的組成部分之一。由于實(shí)際電力系統(tǒng)中運(yùn)行的調(diào)節(jié)器種類繁多、采用的控制規(guī)律各不相同，因而導(dǎo)致在同一種勵(lì)磁方式下可能需要采用不同的勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器一般由電壓測(cè)量調(diào)差補(bǔ)償單元、誤差信號(hào)放大單元、校正單元(串聯(lián)校正、并聯(lián)校正或兩種兼用)、功率放大單元和時(shí)間常數(shù)補(bǔ)償單元等組成。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的模型就由這些單元的模型加上限幅單元的模型組成。

　　3、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器數(shù)學(xué)模型

　　電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)作為一種附加勵(lì)磁控制，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的改善具有重要的作用，在電力工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。60年代后期，大型互聯(lián)系統(tǒng)在弱聯(lián)系重負(fù)荷的情況下，常發(fā)生振幅增長(zhǎng)性振蕩，以致破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器產(chǎn)生的勵(lì)磁系統(tǒng)附加控制信號(hào)，可以有效地增加系統(tǒng)阻尼，克服振蕩。常用的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器輸出信號(hào)加在調(diào)節(jié)器信號(hào)綜合輸入端。而輸入信號(hào)，按信號(hào)來(lái)源不同可分別取自轉(zhuǎn)速、頻率或有功功率等，經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚砗蟮玫剿Ｍ妮敵鲂盘?hào)。

　　實(shí)際運(yùn)行的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器一般包括信號(hào)測(cè)量單元、隔直單元、相位補(bǔ)償調(diào)節(jié)單元和限幅單元等。測(cè)量單元是一個(gè)典型的慣性環(huán)節(jié)，除了檢測(cè)并變送主信號(hào)外，還對(duì)高頻非主信號(hào)具有足夠程度的抑制作用，使其幅值被限制在主信號(hào)幅值的10%范圍之內(nèi)。隔直單元用來(lái)洗凈不大于0.01Hz的直流非主信號(hào)對(duì)勵(lì)磁控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的干擾而設(shè)置的，所以又把它稱為沖洗器，也將其稱為自動(dòng)復(fù)位器，意味著只有出現(xiàn)大于0.01Hz的信號(hào)時(shí)，才會(huì)使PSS自動(dòng)投入勵(lì)磁系統(tǒng)，否則它便自動(dòng)復(fù)位，使PSS自動(dòng)退出勵(lì)磁系統(tǒng)。相位補(bǔ)償調(diào)節(jié)單元是一種超前一滯后相位補(bǔ)償器，是為補(bǔ)償測(cè)量單元及其它環(huán)節(jié)對(duì)主信號(hào)所造成的相位滯后而設(shè)置的。

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