自动励磁控制系统摘要：同步发电机的励磁控制系统对发电机的输出特性具有重要
的影响。发电机的励磁系统通过闭环回路的反馈调节控制励磁电流及电压，达到发电机对外做功的要求，同时控制系统的参数设置应该在允许的范围内。其中，励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。
关键词：自动励磁控制系统、自动励磁调节器、励磁功率单元、励磁电流
励磁控制系统原理及其作用：
供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。
发电机的励磁系统的控制主要有单励、相励和复励，通过闭环回路的反馈调节控制励磁电流及电压，达到发电机对外做功的要求，同时控制系统的参数设置应该在允许的范围内。当发电机并网运行时，发电机的励磁系统决定无功功率的分配，发动机的输出决定发电机的有功功率的分配。对于小电网独立运行的发电机而言，励磁系统直接关系到发电机的输出特性，当启动大负荷的设备时，发电机的励磁调节十分重要的。
发电机的励磁电流是由发电机的输出取得，励磁电流的大小是由A VR根据发电机的输出给定值和输出端电压、电流的反馈量自动调节；励磁系统设有强迫励磁调节单元。
励磁系统的基本功能是给同步发电机磁场绕组提供直流电流，此外励磁系统通过调节发电机励磁绕组的直流电流，控制发电机机端电压恒定，满足发电机正常发电的需要，同时寸抓‘制发电机组间无功功率的合理分配，因此同步发电机励磁控制系统直接影响发电机的运行特性。在电力系统正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统对保证发电机可靠运行，有效地提高发电机及电力系
统的技术经济指标，使电力系统有令人满意的性能是至关重要的。具体励磁系统的主要作用包括以下几个方面：
1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；
2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；
4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；
5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；
6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。
下图是励磁系统电流电路原理图。自动励磁控制系统电流的大小正常运行前由接触器K2控制，电压达到正常的80%后有A VR自动调节输出电压以满足设备的运行电流互感器T3是短路励磁电流，即发电机输出瞬间短路时，系统电压为零，即T1二次侧的电压为零，K2接触器处于为接通的状态，K2接触器辅助触点动作，此时励磁电流就由T3电流互感器的二次电流提供，但短路电流非常大，足够提供发电机的励磁电流。瞬间可以满足发电机的运行，但时间不能太长，否则引起更大的故障。同时直流接触器K1、K3由24V电源控制，一旦24V电源失电，K1接触器的辅助触点短路励磁电流线圈，因而发电机也不能正常工作。励磁控制系统电路如图2所示：
自动励磁控制系统电气接线图：
自动励磁控制系统的职能方框图：
个环节的数学模型：
（1）此过程为环节，传递微分环节函数为
2
2
1()1c b sT G s sT +=
+，
()()()f e U s G s U s =?
（2）、此过程为微分环节环节，传递函数为
1
1
1()1c b sT G s sT +=
+，
()()()
g f U s G s U s =?
（3）、此过程为惯性环节环节，其传递函数为
1
()1b
G s sT =
+，
()()()b g U s G s U s =?
励磁系统控制过程的电压变化：
设发电机外接负载电流产生变化（比如Ig ）则
，
即：
控制过程各参量的关系：
设控制器为比例型的，即
Uf=kUe
而Ub 与Ug 成比例，即 Ub=cUg
又设参考输入信号Ur 与期望值g U ∧
具有与式Ub=cUg 相同比例：
Ur=c g U ∧
在以上各式中，k 和c 为比例系数。
再发电机正常运行时，发电机端电压（输出电压）Ug 应等于
或接近期望值
g U ∧
，其偏差为：
ΔUg=
g U ∧
-Ug
根据式Ub=cUg 和式Ur=c
g U ∧
的关系有：
Ue=Ur-Ub=c g
U ∧
-cUg=c ΔUg
故可借助于控制器的输入偏差电压Ue 来评价发电机实际输出电压偏差ΔUg 大小
结论：
发电机的自动励磁控制系统通过对发电机输出电压波动后产
生的偏差实现对发电机输出电压的控制，从而使发电机的输出电压不变或者维持在可许的波动范围内，从而提高发电机的输出特性，提高发电机的效率。
参考文献：
［1］刘湘涛. 自动控制原理与应用. 北京：电子工业出版社，2007 ［2］刘增煌，吴中习，周泽昕. 电力系统稳定计算研究用励磁系统数学模型库. 中国电气设计网，1993.
一、名词解释 1．励磁系统 答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备和电路。 2．发电机外特性 答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。 3．励磁方式 答：供给同步发电机励磁电源的方式。 4．无刷励磁系统 答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的励磁系统。 5．励磁调节方式 答：调节同步发电机励磁电流的方式。 6．自并励励磁方式 答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。 7．励磁调节器的静态工作特性 答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。 8.发电机调节特性 答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE与无功负荷的关系特性。 9．调差系数 答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。 10．正调差特性 答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。11．负调差特性 答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。12．无差特性 答：发电机外特性呈水平．当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。
13．强励 答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。 二、单项选择题 1．对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 2．对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．调节机端电压和发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 3．当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功 PG = EGUG sinδ为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。 X d A．U G sinδ； B．E Gsinδ； C．1 X d ?sinδ； D．sinδ。 4．同步发电机励磁自动调节的作用不包括( C )。 A．电力系统正常运行时，维持发电机或系统的某点电压水平； B．合理分配机组间的无功负荷； C．合理分配机组间的有功负荷； D．提高系统的动态稳定。 5．并列运行的发电机装上自动励磁调节器后，能稳定分配机组间的( A )。A．无功负荷；
课题：励磁控制系统主回路设计及系统性能分析专业：电气工程及其自动化 班级：4班 学号： 姓名： 指导教师： 设计日期：2016.5.30-2016.6.8 成绩：
自动装置励磁系统设计报告 一、设计目的 1、回顾发电机励磁控制系统主回路的设计原理。 2、进一步了解发电机励磁控制的系统性能分析。 3、学会建立发电机励磁系统的数学模型。 二、设计要求 励磁控制系统的动态特性如上升时间、超调量、调整时间等都要满足要求。因为本设计主要针对PID 调节在励磁控制中的作用，因此设计方案设有无PID 调节励磁控制和有PID 调节控制两个方案，并进行对比，分出优劣，选取效果极佳的方案。 2号题：发电机型号QF —25—2 基本数据：额定容量（MW ）：25 转速；3000 额定电压（KV ）：6.3 功率因数cos?：0.8 额定电流：（A ）：2860 效率（%）：97.74 励磁数据：空载励磁电流（A ）：149.4 满载励磁电流（A ）：372 空载励磁电压（V ）：62.5 满载励磁电压（V ）：180 参数：定子线圈开路时励磁线圈时间常数（s ）：11.599 转子电阻：（75℃）（Ω）：0407（ c 75?R =1.24c 15?R ） 电压降之和ΔU=3 三、设计过程 1、系统概述 （1）设计发电机励磁控制系统的数学模型，并以PID 控制方式，搭建仿真模型。
（2）性能分析：应用控制理论的各种分析方法分析所设计的励磁控制系统的性能，并给出典型运行方式下的最佳参数整定值，要求打印主要分析曲线及计算结果。 （3）主回路设计 主回路设计包括：励磁方式选择；励磁变压器选择；起励问题及计算；整流元件参数确定及选择；主回路保护配置；要求绘出励磁系统主回路原理图。 励磁方式：自并励方式 励磁控制系统分为直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统和发电机自并励系统。在这里励磁方式我选择自并励励磁方式。 （4）发电机自并励系统的主要优点是： a.励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用省，可靠性高。 b.不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，这样可减小基建投资。 c.直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，可近似认为具有阶跃函数那样的响应速度。 由于自并励励磁方式具有上述优点，所以励磁方式采用自并励励磁系统。（5)磁变压器选择 由由于同步发电机的励磁电压教端电压低得多，所以自并励系统中一般都需设置励磁变压器进行降压。其主要作用： a.使晶闸管工作时的导通角大小适当，控制教、较稳定。 b.降低整流元件的电压等级。 c.使整流回路、控制回路、励磁绕组三者都机端隔离，降低了回路对地的电位和对绝缘的要求，有利于安全运行并减少日常维修工作。 2、计算与分析过程
学习-----好资料 第二章同步发电机的自动并列 1】同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？ 答：同步发电机并列操作应满足的要求：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小， 其瞬时最大值一般不超过1~2倍的额定电流。（2）发电机并网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。因为：（1）并列瞬间，如果发电机的冲击 电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气 设备，还合使其他电气设备受损；（2）并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处 于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。 2】什么是同步发电机自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？ 答：调节发电机的电压Ug,使Ug与母线电压Ux相等，满足条件后进行合闸的过程。特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。 适用场合：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式，但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧急情况的发电机并列。 3】什么是同步发电机自同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？ 答：是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近电网频率，滑差角频率不超过允许值, 且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上断路器QF,接着合上励磁开关开关SE给转子加励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，又电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。 特点：并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机的并列；容易实现自动化；但并列发电机未 经励磁，并列时会从系统吸收无功，造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流。 适用场合：由于自同步并列的并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下， 仍有可能实现发电机的并列，并容易实现自动化，所以适用于在电力系统故障情况下，有些 发电机的紧急并列。 4】同步发电机自动准同期并列的理想条件是什么？实际条件是什么？ 答：理想条件：频率相等，电压幅值相等，相角差为零。 实际条件：①电压差不应超过额定电压的5%?10 %;笑频率差不应超过额定频率的 0.2 %?0.5 %；③在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差不应大于5°。 5】在自动并列装置中，三个条件的检测？ 答：频率差的检测：（1）数字并列装置：直接测得机端电压和电网频率求出.计、二兰 ct 进行判断。（2）模拟并列装置：比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相角电平检测器动 作次序来实现检测；恒定相角先于恒定时间动作时滑差小于允许值，符合并列条件。 电压差的检测：直接读入Ub和LR值，然后作计算比较：采用传感器把交流电压方均根值转换成低电平直流电压，然后计算两电压间的差值，判断其是否超过该定限值，并获得待 并发电机组电压高于或低于电网电压的信息； 直接比较U G和I X的幅值大小，然后读入比较结果。待并发电机电压U G和电网电压U X分别 经变压器和整流桥后，在两电阻上得到与U b U X幅值成比例的电压值U‘G和U X,取U AE=U X-U‘ G,用整流桥得检测电压差的绝对值U AB I ,电压差测量输出端的电位为U D= I △ U A E I -U set , 其中U Set为允许电压差的整定电压值，当U b为正时，表明电压差超过并列条件的允许值。 相角差的检测：把电压互感器二次侧U X、U G的交流电压信号转换成同频、同相的两个方波， 把这两个方波信号接到异或门，当两个方波输入电平不同时，异或门的输出为高电平，用于 控制可编程定时计数器的计数时间，其计数值N即与两波形间的相角差二相对应。CPU可 读取矩形波的宽度N值，求得两电压间相角差的变化轨迹。 学习-----好资料 8】同步发电机自动准同期并列时，不满足并列条件会产生什么后果？为什么？
2014年工业自动控制系统装置制造业简析 一、行业监管体制、主要法律法规及政策 (2) 1、行业主管部门及监管体制 (2) 2、主要法律法规及产业政策 (2) 二、行业概况 (3) 三、上下游产业链结构 (4) 四、行业竞争格局 (5) 五、影响行业发展的因素 (6) 1、有利因素 (6) （1）国家产业政策支持 (6) （2）通用机械行业的巨大需求 (7) 2、不利因素 (8) （1）行业标准欠缺、多为非标准化产品影响产业发展 (8) （2）通用机械行业转型升级的挑战 (8) 六、市场需求及变动趋势 (8) 1、市场需求情况 (8) （1）各行业技术改造带来的需求 (9) （2）国家政策及技术进步支持带来的需求 (9) （3）供需不对称带来的需求 (9) （4）传统产业的竞争带来的新需求比如汽车行业的带动 (10) 2、行业市场容量及其变动情况 (10) 七、行业风险 (12) 1、宏观经济风险 (12) 2、下游行业需求变化风险 (12)
一、行业监管体制、主要法律法规及政策 1、行业主管部门及监管体制 专用设备制造业的监管单位是工信部及其下属分支机构，该部门侧重于行业宏观管理，目前该行业尚未设立行业协会。公司产品不涉及须取得主管政府部门专门许可的项目。 2、主要法律法规及产业政策 （1）产业结构调整指导目录（2011年本）（2013年修正） 鼓励类：“十四、机械”之“4、数字化、智能化、网络化工业自动检测仪表与传感器，原位在线成份分析仪器，具有无线通信功能的低功耗智能传感器，电磁兼容检测设备，智能电网用智能电表（具有发送和接收信号、自诊断、数据处理功能），光纤传感器” （2）《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》之“三、重点发展方向和主要任务”之“（四）高端装备制造产业”：“5.智能制造装备产业。重点发展具有感知、决策、执行等功能的智能专用装备，突破新型传感器与智能仪器仪表、自动控制系统、工业机器人等感知、控制装置及其伺服、执行、传动零部件等核心关键技术，提高成套系统集成能力，推进制造、使用过程的自动化、智能化和绿色化，支撑先进制造、国防、交通、能源、农业、环保与资源综合利用等国民经济重点领域发展和升级。” （3）《高端装备制造业“十二五”发展规划》之“四、重大工程与
设计报告 一．设计题目 同步发电机励磁控制系统主回路设计及系统性能分析 二．原始数据： 发电机型号：QFS-125-2 基本数据：额定容量：（MW）125 转速：3000 额定电压：（KV）功率因数：效率：（%）额定电流：（A）6150 励磁数据：空载励磁电流（A）：630 满载励磁电流（A）：1635、 空载励磁电压（V）：91 满载励磁电压（V）：265参数：定子线圈开路时励磁线圈时间常数（s） 转子电阻(75℃)(Ω)：(R75℃ =15℃ ) 电压降之和:ΔU=3 KC =2 三.设计内容: 主回路设计:
1.励磁方式选择---自并励励磁方式 2., 3.励磁变压器选择 1)变压器的变比 K=U1N/U2N 变压器原边电压 U1N=UGN= 变压器副边电压-------U2N按强励工况选择 XK=UK%UN2/100SN=Ω ULQ=2ULM=2×265=530(V) ULQ=αMIN－3/∏×XKULQ/R75℃－ΔU U2= ￥ U2N= U2/=(强励时机端电压是额定电压的80%-85%)符号说明 ULQ 强励工况下的励磁线圈两端电压 ULM 额定满载励磁电压 U2 二次侧实际机端电压
αMIN 强励时可控控制角,一般为5-10度,初算时可设为0度XK 换流电抗,对于变压器供电方式,取它等于变压器漏抗ΔU 电压降之和 2)$ 3)额定电流下容量的选择---(全控桥) I2N=(2/3)ILM=(2/3) ×1635=1335A S=3U2NI2N=1544A 符号说明 I2N 交流侧额定电流 ILM 满载额定励磁电流 S 变压器容量 4)变压器接线方式的选择 | 一次侧角接,二次侧星接 4.起励问题及计算 起励方式:采用厂用电起励方式
当代工业自动化控制系统的集成信息平台设计 摘要：目前，我国的国民经济在高速的发展，我国的工业在不断地完善，随着 我国工业化程度的发展，传统的手工工业和以老式机械控制为主的工业生产都会 耗费大量的人力物力，已经无法适应工业发展的需要。但是我国目前的自动化控 制系统在运营管理、软件规划等方面仍存在一些问题，特别是有关工业自动化控 制系统的集成信息平台设计，还存在很大的发展空间。针对上述背景，对当代工 业过程自动化控制系统的集成信息平台进行设计，为当代工业过程提供更多的技 术支持。 关键词：工业过程；自动化；控制系统；集成信息平台 引言 随着社会的发展和科技的进步，工业生产过程自动化越来越受到国家和民众 的重视。随着我国工业市场发展的越来越快，集成信息平台作为一种使用c语言 构件的分布式框架，在当代工业过程中发挥的作用也是十分显著的，可以有效推 动企业的信息化建设。 1控制系统的多元化 1.1现场总线的崛起 多年以来，工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动 单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统（DCS）等4代过程控制系统，当前我国工业自动化的主流水平即处于以PLC为基础的DCS系 统阶段。与早期的一些控制系统相比，DCS系统在功能和性能上有了很大进步， 可以在此基础上实现装置级、车间级的优化和分散控制，但其仍然是一种模拟数 字混合系统，从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传递， 仍旧依靠大量的一对一的布线来实现。 现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表，使它们各自都具有数字计 算和通信能力，即所谓“智能化”，采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作 为联系的纽带，把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络，并按公开、规范的通信协议，使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实 现数据传输与信息交换，形成多种适应实际需要的控制系统。 1.2现场总线的新动向 长期以来的标准之争，实际上已延缓了现场总线的发展速度。为了加快新一 代系统的发展，人们开始寻求新的出路，一个新的动向是从现场总线转向Ethernet，用以太网作为高速现场总线框架的主传。以太网是计算机应用最广泛 的网络技术，在IT领域已被使用多年，已有广泛的硬、软件开发技术支持，更重 要的是启用以太网作为高速现场总线框架，可以使现场总线技术和计算机网络技 术的主流技术很好地融合起来。为了促进Ethernet在工业领域的应用，国际上成 立了工业以太网协会，开展工业以太网关键技术的研究。 2当代工业自动化控制系统的集成信息平台硬件设计 2.1集中监控设计 为了将系统的各个功能有机结合在一起，使各个系统的作用得到最大化的发挥，因此设计了集中监控方式。集中监控方式的目的在于对工业生产过程中的全 部电气设备进行监控，以保证各个生产环节的有序进行。并且这种集中监控系统 运行简单，便于维修，以最小的投入实现各个设备的统一管理。
自动调节励磁系统原理简介 随着电力系统的迅速发展，对励磁系统的静态和动态调节性能以及可靠性等提出了更高的要求。计算机技术、控制理论、电力电子技术的发展也促进了自并励励磁制造技术逐渐趋向于成熟、稳定、可靠。相对其它励磁方式而言，自并励励磁系统具有主回路简单、调节性能优良、可靠性高的优点，已取代励磁机励磁方式和相复励方式，在水电厂得到普遍使用。最近几年，自并励励磁方式也取代了三机励磁方式，成为新建火电厂的首选方案，逐渐在大型汽轮发电机组中推广应用。 1、组成 励磁系统由励磁调节器、功率整流器、灭磁回路、整流变压器及测量用电压互感器、电流互感器等组成。 2、工作原理 自并激励磁系统的励磁电流取自发电机机端，经过整流变压器降压、全控整流桥变流的直流励磁电压，由晶闸管触发脉冲的相位进行控制。一般情况下，这种控制以恒定发电机电压为目的，但当发生过励、欠励、V/F超值时，也起相应的限制作用。恒压自动调节的效果，在发电机并上电网后，表现为随系统电压的变化，机端输出无功功率的自动调节。 一、调节器 励磁系统作为电厂的重要辅机设备，励磁调节器的设计，应对电力系统的变化有较大的适应性，随着计算机技术的发展，励磁调节器已经由模拟式向计算机控制的数字式方向发展，大大增加了励磁系统的可靠性。 1、调节器的控制规律 一般用于励磁调节器的控制规律有：PID＋PSS、线性最优控制、非线性最优控制等。关于励磁控制规律，国内外学者普遍认为，励磁调节器的设计，应对电力系统的变化有较大的适应性，而不是在某种条件下最优。同时，励磁调节不仅要考虑阻尼振荡，还必须考虑调压指标等性能要求。由于PID+PSS控制方式有很强的阻尼系统振荡的能力，具有较好的适应性以及很好的维持发电机电压水平的能力，又具有物理概念清晰、现场调试方便的优点，因而在国内外得到普遍应用。我公司的励磁调节器的控制规律也采用PID＋PSS控制方式。 国内有些单位也开展了线性最优控制或非线性最优控制规律的研究，并有样机投入工业运行。但到目前为止，还未见到成功应用实例的报道，并且，在现场进行调节器性能的测试时，特别是进行PSS性能测试时还存在着数学模型不够清晰，难以进行参数校正的问题，故在国内的应用还难以推广。 2、调节器通道的冗余 目前，在调节器调节通道的组成上，大多数厂家采用热备用双通道单模冗余结构，即调节器包含两个独立的通道。这两个通道软硬件结构完全相同，调节模式、工作原理完全一致，一套工作，一套备用。这种结构存在一个较大的弱点，那就是单一的工作模式，由于两个通道的完全一致性，同时出现故障的机率比较大。国内曾有多家电厂发生失磁事故，其原因就是调节器的两个通道由于受到干扰而同时死机。 也有少数制造商采用三取二表决型通道，这种冗余结构原理很简单，三个调节通道在反馈、脉冲输出等环节通过软件或硬件比较，选择中间值作为真值。显然，若有两个通道出现问题，表决逻辑就变得混乱了。国内外有学者对其进行过分析，认为这种结构的可靠性远低于热备用双通道单模冗余结构。因此，采用表决器结构的制造商另外加了一个独立的手动通道作为表决器的备用通道，当表决器故障时切换到手动通道运行。这实质上是花费四个通道的成本来获得两个通道的可靠性，得不偿失。国外有些制造商起初也选用过表决型冗余通道，但后来逐渐摈弃不用了。 我公司在90年代初开发了热备用双通道模式冗余结构的励磁调节器，即主通道采用总线工控机为核心的数字式调节器，而备用通道采用以可编程控制器为核心的模数混合式调节器，这两个通道软硬件结构、调节模式、工作原理完全不同，因而被称为双模结构。这种类型的调节器一经推出，即获得用户广泛欢迎，在国内四十多家电厂近百台机组投入运行。 在总结该调节器成功经验的基础上，针对大中型发电机组，我们于97年研制成功微机/微机/模拟三通道双模冗余结构的励磁调节器。 该调节器由两个自动电压调节通道（A、B）和一个手动调节通道（C）组成，这三个通道从测量回路到脉冲输出回路完全独立。A套调节器和B套调节器是以STD总线工控机为核心的数字式调节器，而C套调节器则是基于集成电路的模拟式调节器。以下是这两种不同类型调节模式的对比：
作者：Pan Hon glia ng 仅供个人学习 辽宁工业大学
电力系统自动化课程设计（论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计（1）院（系）：电气工程学院 专业班级：电气XXX _________ 学号：_xxx _______________ 学生姓名： ___________________ 指导教师： ___________________ 起止时间：2013.12.16 —12.29
课程设计（论文）报告地内容及其文本格式 1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版,单面打印，并装订成册，内容包括： ①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等） ②设计（论文）任务及评语 ③中文摘要（黑体小二，居中，不少于200字） ④目录 ⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等） ⑥参考文献 2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数. 3、封面格式 4、设计（论文）任务及评语格式 5、目录格式 ①标题“目录”（小二号、黑体、居中） 6、正文格式 ①页边距：上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2.5cm,页眉1.5cm,页脚1.75cm,左侧装订； ②字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字小四号字、宋体； ③行距：20磅行距； ④页码：底部居中，五号、黑体； 7、参考文献格式 ①标题：“参考文献”，小二，黑体,居中. ②示例：（五号宋体） 期刊类：［序号］作者1,作者2, ... 作者n.文章名.期刊名（版本）.岀版年，卷次（期次）：页次. 图书类：［序号］作者1,作者2,……作者n.书名.版本.岀版地：岀版社,岀版年：页次.
基于MATLAB的同步发电机励磁系统仿真分析与调试 摘要 同步发电机为电力系统提供能量，其控制性能的好坏将直接决定电力系统的安全与稳定运行状况。通过掌握利用MATLAB对励磁控制进行分析和研究的技能，能灵活应用MATLAB的SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。通过使用这一软件工具从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。 文章介绍了MATLAB/Simulink的主要特点、基本模块和功能，分析了同步发电机励磁调节系统的组成及其各个部分原理，建立了基于MATLAB的同步发电机及其励磁调节系统仿真模型，最后建立了以PID和PSS为励磁控制方式的同步发电机励磁调节系统数学模型，在Simulink环境下进行了仿真，收到了很好的效果。 关键词：MATLAB；同步发电机；励磁调节系统；建模；仿真；校正
ABSTRACT Synchronous generator is the energy of the power system provider, and its performance will directly determine the quality of power system security and stability in operation. Through mastering the use of MATLAB for analysis of the excitation control and research skills, flexibility SIMULINK of MATLAB simulation software to analyze performance of the system. Through the use of the software tools from the boring red tape out of the computational burden, and more reflection on the nature of the problem used to solve practical production and research issues. The article introduced the main features of the MATLAB/Simulink，the basic module and function，illustrated the composition of synchronous generator excitation system and its principle of every part，established the simulation model of generator from MATLAB and that of generator excitation system，established synchronous generator excitation system mathematical model that is controlled by the way of PID and PSS，simulate it in the environment of Simulink，get pretty good results. Key words: MATLAB；synchronous generator；excitation control system；modeling；simulation；Correction
浅谈工业自动化控制系统中的智能控制 ——郝庆超 在自动化（automation）不断完善和发展的今天，自动化水平已经成为衡量企业现代化水平的一个重要标准，而自动化的一个重要分支——工业自动化，更是生产型企业提高生产效率，稳定产品质量的重要手段。我国的自动化发展历程也经历了以“观测”为主的第一阶段，以“观测”并“人为反应”的第二阶段，已经逐渐进入到“自动测量自动反应”的第三阶段。这些进步，同时需要控制理论和实践的完善，智能控制（intelligent controls）作为现代控制理论基础上发展起来的新型控制理论，已经广泛应用于各个自动化领域，全自动洗衣机就是典型的智能控制自动化的例子。 一个控制系统包括控制器（controller）、传感器（sensor）、变送器（transmitter）、执行机构（final controlling element）、输入输出接口（I/0 interface）五部分组成。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器，这样完成了一次正常的运算控制操作。 按照自动控制有无针对对象来划分，自动控制可分为“开环控制”和“闭环控制”。区分“开环控制”和“闭环控制”最直接的办法是看是否有最终对象的反馈，当然这个反馈不是人为直观观察的。例如向一个容器里加水，有水位测量设备，水位到达设定的高度，水龙头自动关断，这就是“闭环控制”；如需人为的看水是否到了设定的高度，而去人为的关水龙头，这就是“开环控制”。当然，智能控制，目标是不需要人为干预，所以，我们可以简单的认为“开环控制”是人为干预控制，不能完全体现智能控制的特点，所以在这里不去深究它。“闭环控制”按照执行机构的不同，可分为“状态闭环控制”和“调节闭环控制”。区分“状态闭环控制”和“调节闭环控制”的办法是看对执行机构的作用方式，如上例中，如果水龙头是开关两位的，在水位到达设定的高度，自动关断水龙头，则此为“状态闭环控制”；如果水龙头是可调节的，根据水位高度的不同，调节水龙头开度的大小，通过加水量的不同，让水位保持平衡，此为“调节闭环控制”。 目前工业自动化控制中，“状态闭环控制”多用于保护类控制，例如汽机的ETS，锅炉的MFT，化工的ESD，水泵保护等等。其优点是反应比较快，控制器本身不需要复杂的计算，通过逻辑运算基本可以实现；其缺点是一旦收到的反馈信号为假信号，则按照假信号进行动作，工程上多称之为“误动”。由于动作迅速（一般是以“毫秒”为单位进行计算），所以一旦误动产生，无法在执行之前或之中做出人为反应处理，只能事后补救，而一些重要的保护一旦产生误动，其影响和损失都是比较大的。针对这个问题，根据现场“状态闭环控制”的重要性和损失性，需要将反馈信号进行品质判断处理，判断出信号的真实性，如果是假信号，则保持原信号不变，不触发执行机构工作，避免误动。而且几乎所有的“状态闭环控制”都有是否允许执行的开关，即联锁按钮。联锁按钮可根据实际情况，屏蔽控制内容，这样就可以部分的对其进行提前控制，把误动的可能性减到最低。 “调节闭环控制”相对“状态闭环控制”要复杂一些，需要控制器进行复杂的运算，计算出输出的结果给执行机构，执行机构进而调节被调节对象。从时间上来讲，“调节闭环控制”是不间断的时时进行计算和输出，其周期决定于控制器的运算周期。“调节闭环控制”需要人为或通过系统计算给定一个被控制对象的理想的状态数值（给定值set value，简写为S），控制器会比较实际的被控制对象的数值（测量值practical value，简写P）与给定值之间的偏差，并计算出输出到执行机构的值（输出值output value，简写O）给执行机构，执行机构变化，使测量值改变，控制器再次比较测量值与给定值的偏差（以下简称偏差），进行下一循环的计算并输出。“调节闭环控制”一般常用的控制方式是“比例积分微分控制”即“PID控制”或“PID调节”。PID控制器就是根据偏差，利用比例（proportional）、积分（integration）、微分（differentiation）计算出控制量进行控制的。PID控制器问世至今已有近几十年的历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。很多盘装仪表控制器就具备很好的带有记忆功能的PID控制功能。“调节闭环控制”对控制系统中各个
东北电力设计院技术标准 Q/DB 1-D011-2007 交流同步发电机励磁系统设计导则 2007-10-20发布2007-10-30实施中国电力工程顾问集团东北电力设计院发布
目次 前言...................................................................... III 1 范围 (1) 2 规范性文件 (1) 3 总则 (2) 4 同步发电机励磁系统的作用和性能要求 (2) 4.1 同步发电机励磁系统的主要作用 (2) 4.2 励磁系统应具有的性能 (3) 5 同步发电机的励磁种类和对励磁系统的基本要求 (3) 5.1 励磁系统的分类 (3) 5.2 对励磁系统的基本要求 (3) 6 同步发电机励磁调节系统对电流、电压采集的基本要求 (5) 6.1 对电流互感器的要求 (5) 6.2 对电压互感器的要求 (5) 7 目前大中型汽轮发电机的常用励磁方式 (5) 7.1 三机旋转励磁系统的特点 (5) 7.2 自并励静止励磁系统的特点 (7) 7.3 国内大中型汽轮发电机的常用励磁方式的应用情况 (9) 8 自并励方式的优势 (9) 8.1 励磁系统可靠性增强 (9) 8.2 电力系统的稳态、暂态稳定水平提高 (9) 9 大中型汽轮发电机自并励静止励磁系统设计 (10) 9.1 自并励系统的应用条件 (10) 9.2 励磁调节器的选择 (10) 9.3 发电机起励问题 (11) 9.4 可控硅励磁功率柜的选择 (11) 9.5 灭磁及过压保护装置的配置 (12) 9.6 励磁变压器及励磁回路继电保护 (12)
工业自动化控制系统 工业自动化控制系统一般用于监控生产流程或生产环境。这些自动化系统不断从生产线上的传感器接收连续数据(电荷耦和传感器相机)，然后在通过客户专用的图像识别算法之前过滤这些数据。这些图像识别模块允许自动化系统识别生产过程中的不同状态。例如生产线上没有产品或者是存在缺陷的产品。这些信息被传送到主机。由主机控制加速或者减慢生产线速度，或在生产线上对特定部分生成产生阻碍。 图1显示了一个典型的工业自动化系统。包含有具有自主知识产权(IP)核的Altera器件，可以帮助减少开发所需的成本、增加设计的灵活性并且缩短工业自动化应用的开发周期。设计工程师还可以轻松的放置32位的Nios? 软核处理器于Cyclone?器件中，可以帮助他们灵活的实现应用中所需的外设功能。并达到所需要的内核性能。工程师可以灵活的配置系统的成本和性能，以获得一个低端、低成本的从系统或是一个在速度和外设需求上经过优化的高端的、高性能的系统。 图1.典型的工业自动化系统 注释 1. FIR = 有限脉冲响应 2. UART = 通用异步收发器 Cyclone器件能够在工业自动化系统中实现多种不同的应用。32位Nios嵌入式处理器可以作为控制器组件应用，减轻主机系统的任务。根据系统的要求实现各种接口控制系统，例如以太网媒体存储控制器(MAC)、局域网控制器(CAN)或是Profibus控制器。用Altera提供了IP来实现10/100M以太网媒体存取控制(MAC)和局域网控制器，更进一步的缩短了设计周期。Cyclone器件中的M4K M-RAM块可以实现缓冲器功能应用，并且应用Cyclone器件中的Altera的IP核可以实现FIR过滤器和UART功能，最终得到一个完整的工业自动化解决方案。设计工程师可以应用Altera的IP核结合Nios来加速他们的设计使他们可以花更多精力去关注在系统设计的其他部分。除此之外，将独立器件的功能集成到单一的Cyclone器件中还可以减少电路板上的独立器件的数量，减少开发时间，而且有效的降低了产品的成本。 Cyclone器件凭借其高效的器件结构在对成本敏感的工业应用中达到了性能和成本的统一。Cyclone系列器件和Altera的其一系列功能互补的产品和方案为工业应用的设计师提供了用超低价格来实现超高性能应用的可能性。
发电机的自动励磁调节装置及调节形式 姓名： 摘要 Xxx年x月x日至x月x日，学校为我们组织了为期x天的电厂实习，地点是xxxxxxxxxxxx。在实习期间，我们参观了电厂的每个部分，就比如：xxxxxxxxxxxxx,在这段期间我通过参观和向带队师傅的学习，认识了很多的生产设备，零件和工具，更加懂得了电厂的生产流程。在那么多的学习中我选择了发电机的自动励磁调节装置及调节形式来写报告。 1自动励磁调节装置 发电机励磁的原理：利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理. 自动励磁调节装置的工作原理：自动励磁装置根据发电机电压，负荷电流的变化，相应改变可控硅整流回路的可控硅导通角，使整流桥送入的电流发生变化。为取得励磁调节的快速性主励磁机一般采用100---200Hz中频交流同步发电机，副励磁机采用400---500Hz中频发电机。副励的励磁可用永磁机或自励恒压式。自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的。同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以保证控硅的正确触发。调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元。励磁系统稳定单元用于改善励磁系统的稳定性。限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元，一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。 自动励磁调节装置的作用：（１）电力系统正常运行时，能自动调节励磁装置，维持发电机或系统某点（如高压母线）电压水平。大大提高电压调节质量以及减轻运行人员的劳动强度。自动励磁调节装置的作用。（２）当电力系统由多台发电机并列运行时，通过励磁系统的自动调节可以稳定、合理地分配机组间的无功功率。（３）提高电力系统运行的稳定性及输电线路的传输功率。（4）提高带时限继电保护动作的灵敏度：因为电力系统内部短路时，电流有时可能大，且随时间而衰减，这样带时限继电保护装置的灵敏度就很难满足要求。而自动励磁调节装置能在发生短路故障时，强行励磁，使短路电流大为增加，提高保护动作的灵敏性。（5）短路故障切除后，加速系统电压的恢复。改善电动机的自启
辽宁工业大学 电力系统自动化课程设计<论文） 题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计<4） 院<系）：电气项目学院 专业班级：电气085 学号： 学生姓名： 指导教师：<签字） 起止时间：2018.12.26—2018.01.06
课程设计<论文）任务及评语 院<系）：电气项目学院教研室：电气项目及其自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 摘要
同步发电机励磁控制系统承担着调节发电机输出电压、保障同步发电机稳定运行的重要责任。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，为电网提供合格的电能，而且还可有效地改善电力系统静态与暂态稳定性。要实现这个目的，就必须根据负载的大小和性质随时调节发电机的励磁电流。 本文采用自励系统中接线最简单的自并励励磁系统，针对同步发电机论述了自并励励磁自动控制系统的特点及发展现状，分析了自并励励磁自动控制的原理和实现方法，提出了基于AT89C51单片机的同步发电机自并励自动控制系统的设计思路，对于所设计的单片机最小系统经过经济性与技术性的比较后，选用了按键电平复位电路和内部时钟电路，并在此基础上设计了励磁装置的硬件系统和软件系统。最后又对整个系统进行了MATLAB仿真，以用来对比运用算法所得结果与仿真所得结果是否在误差允许范围内。 关键词：自并励励磁自动控制系统；AT89C51单片机；MATLAB仿真 目录 第1章绪论1 1.1励磁控制系统简况1 1.2本文主要内容1 第2章发电机自并励励磁自动控制系统硬件设计3 2.1发电机自并励励磁自动控制系统总体设计方案3 2.2单片机最小系统设计3 2.3发电机自并励励磁自动控制系统模拟量检测电路设计6 2.4直流稳压电源电路设计7 第3章自并励励磁控制系统软件设计10 3.1软件实现功能总述10 3.2流程图设计10 3.3程序清单12 第4章 MATLAB建模仿真分析13 4.1M ATLAB软件简介13 4.2系统仿真模型的设计13 第5章课程设计总结16
励磁系统题库 填空题：2选择题：5判断题：6问答题：8
填空题： 1、同步发电机励磁系统的基本任务是（维持发电机电压在给定水平）和（稳定 地分配机组间的无功功率）。 2、可控硅元件导通的条件是①（阳极与阴极之间须加正向电压），②（控制极 上加正向触发电压）。 3、发电机正常停机采用（逆变）方式灭磁，事故时采用（跳灭磁开关）方式灭 磁。调节器具有五种励磁限制：（反时限过励磁电流限制/强励限制）、（过无功限制）、（欠励限制）、（功率柜故障限制）、（伏赫限制/过磁通限制）。 4、在三相全控桥中，共阴极组在（正）半周导通；共阳极组在（负）半周导通。 5、PID调节方式就是（比例积分微分）调节方式。 6、在励磁调节器中，控制发电机电压的通道，称为（自动），控制励磁电流的 通道，称为（手动）。 7、励磁调节器发生 PT 断线，则运行中的通道（退出）运行，即切换，同时该 通道由（发电机电压/自动）调节方式转化为（励磁电流/手动）调节方式。 8、励磁调节器发生过励或低励，调节器就由（发电机电压）调节方式转化为 （无功）调节方式。 9、接触器铁芯上的（短路）环，可防止衔铁振动。 10、一般来说，交流发电机的励磁绕组是转子绕组，而直流发电机的励磁绕 组是（定子）绕组。 11、发电机在旋转的转子磁场中发电，把（机械）能转化为（电能），在发电 机并网前（空载），调节发电机的（励磁电流），作用于调节发电机的机端电压，发电机并网后，调节发电机的（励磁电流），作用于调节发电机的无功负荷（无功电流），有功不变，调节主汽门作用于有功功率（有功电流）的变化，与励磁电流的大小无关。 12、应用电磁理论，导体在磁场中（切割磁力线）产生电动势（电压）：ξ=BLV （B：磁场强度，L：导体长度，V：切割速度）。简单的讲就是：导体在磁场中做切割（磁力线）运动，就产生感应电动势，当形成（闭合回路时），就会感生出电流。
多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————我们人类每天的工作时间都有一定的限制，正常为8小时工作制，在有些工业生产领域，人工工作速度赶不上生产需要，但是机器可以不停歇的工作，能够大大提高生产效率。因而自动化控制系统的逐步完善也是社会发展的产物，接下来由安徽泰珂森智能装备科技有限公司为您简单介绍其应用，希望能给您带来一定程度上的帮助。 1，过程自动化：石油炼制和化工等工业中流体或粉体的化学处理的自动化控制。一般采用由检测仪表、调节器和计算机等组成的过程控制系统，对加热炉、精馏塔等设备或整个工厂进行最优控制。采用的主要控制方式有反馈控制、前馈控制和最优控制等。 2，机械制造自动化：这是机械化、电气化与自动控制相结合的结果，处理的对象是离散工件。早期的机械制造自动化是采用机械或
多年质保操作简单方便快捷————————————————————————————————————————————— 电气部件的单机自动化或是简单的自动生产线。20世纪60年代以后，由于电子计算机的应用，出现了数控机床、加工中心、机器人、计算机辅助设计、计算机辅助制造、自动化仓库等。研制出适应多品种、小批量生产型式的柔性制造系统（FMS）。以柔性制造系统为基础的自动化车间，加上信息管理、生产管理自动化，出现了采用计算机集成制造系统（CIMS）的工厂自动化控制系统。 3，管理自动化：工厂或事业单位的人、财、物、生产、办公等业务管理的自动化控制，是以信息处理为核心的综合性技术，涉及电子计算机、通信系统与控制等学科。一般采用由多台具有高速处理大量信息能力的计算机和各种终端组成的局部网络。 安徽泰珂森智能装备科技有限公司集机械手、工业机器人系统集
《电力系统自动装置原理》课程学习指导资料 编写：肖先勇 适用专业：电力系统及其自动化 适用层次：专科 四川大学网络教育学院 二00三年11月
《电力系统自动装置原理》课程学习指导资料 编写：肖先勇 审稿（签字）： 审批（主管教学负责人签字）： 本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求，参照现行教材《电力系统自动装置原理》（第二版）（上海交通大学杨冠诚主编，中国电力出版社，1995年11月）以及课程学习光盘，并结合实际电力系统对自动装置的要求和远程网络教育的教学特点和教学规律进行编写，适用于电气工程及其自动化（含电力系统及其自动化）专业专科学生。 第一部分课程的学习目的及总体要求 一、课程的学习目的 电力系统自动装置是高等教育电力系统及其自动化（电气工程及其自动化）专业教学计划中的一门重要课程，是为满足培养电力系统、电气工程专业人才的需要而设置的课程。 通过本课程的学习，使同学们了解电力系统自动化、电力系统自动装置的重要意义，掌握电力系统中常用自动装置的作用、构成、工作原理、性能、运行特性以及有关参数的整定计算，了解电力系统中常用的自动装置的发展现状及趋势。同时通过掌握电力系统自动装置的分析方法、基本原理与特点，深化对装置的理解，培养一定的分析问题和解决问题的能力，为从事电力系统自动化及自动装置的调试、管理、开发与研究等工作打下必要的基础。 二、课程的总体要求 本课程主要介绍在发电厂和电力网中使用的常规自动装置，包括备用电源与备用设备的自动投入、自动重合闸、同步发电机自动同期（并列）、同步发电机励磁系统及其自动调节、自动低频减载以及其它安全自动装置等。通过学习，应该达到以下要求： （1）掌握电力系统中常规自动装置的作用、基本概念和基本理论及其分析方法。 （2）掌握常规自动装置的电路构成、工作原理、电路分析方法及其输入输出特性等。 （3）掌握常规自动装置的总体结构、工作原理、性能及其运行特点等。 （4）能够进行一般的参数整定计算。 （5）具有一定的理论联系实际、独立分析问题和解决问题的能力。 学习本科的先修课程有：电路原理、电机学、电子技术、电力系统分析、发电厂电气部分、电力系统继电保护等。这些课程是本课程的基础，如果基础打不好，会增加本课程学习的难度。例如：对于晶闸管的开关特性掌握不好，就会影响对发电机现代励磁系统、自动同期装置等的学习。 本专业的另一门主要课程——继电保护也属于安全自动装置的范畴，虽然已经独立成为一门课