一种静止自并励励磁系统的模型技术方案

本发明专利技术提出了一种静止自并励励磁系统详细模型。包括有机端电压测量比较环节Vref、Vt，由超前滞后校正单元TC1/TB1，TC2/TB2和增益放大环节KR组成的励磁控制器，一阶惯性环节模拟的励磁功率单元，限幅环节VRMAX、VRMIN，机端电压Vt反馈环节，整流器换相压降环节KCIFD以及励磁电压输出EFD，机端电压Vt与参考电压Vref形成的电压差量ΔV经过超前滞后校正单元TC1/TB1，TC2/TB2及增益放大环节KR输出到整流器进行功率放大（KA、TA），忽略电压上下限幅影响，整流器输出的电压VR受机端电压Vt反馈作用后得到空载直流电压Ud0，之后减去整流器换相压降KCIFD的影响输出励磁电压EFD。本发明专利技术是一种能够适用于晶闸管采用非完全余弦移相触发方式下的静止自并励励磁系统的模型，能提高现有模型的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种静止自并励励磁系统的模型
本专利技术属于发电机励磁
，具体涉及一种适用于晶闸管采用非完全余弦移相触发方式下的静止自并励励磁系统的模型。
技术介绍
随着微机励磁技术的不断发展，现有的励磁系统越来越多地采用非完全余弦移相触发方式。与余弦移相触发方式不同，非完全余弦移相触发方式中，机端电压与余弦波幅值并不成比例关系，因此当机端电压发生变化时，余弦波的幅值并不随之发生变化。此时，晶闸管输出的空载直流电压Udo是一个与机端电压有关的量。而现有的IEEE标准自并励模型中，Ud0的值与机端电压是一个无关的量，并不符合晶闸管采用非完全余弦移相触发方式下的关系，因此该模型不一定能适用于晶闸管采用非完全余弦移相触发方式下的情况。与专利技术相关的现有技术的其中一种静止自并励标准模型为电气与电子工程师协会(IEEE)提出的静止自并励标准模型，其机端电压与参考电压形成的电压差量经过超前滞后校正及综合放大环节输出到功率放大单元，输出得到励磁电压。该模型存在的缺点是：1)不适用于晶闸管采用非完全余弦移相触发的情况；2)未考虑整流器换相压降的影响，不利于模型的精确性。与专利技术相关的现有技术的另一静止自并励标准模型为在IEEE提出的静止自并励标准模型基础上提出的考虑了整流器换相压降作用的IEC模型，其机端电压与参考电压形成的电压差量经过超前滞后校正及综合放大环节输出到功率放大单元，减去整流器换相压降之后输出得到励磁电压。该模型存在的缺点是不适用于晶闸管采用非完全余弦移相触发的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种静止自并励励磁系统的模型。本专利技术是一种能够适用于晶闸管采用非完全余弦移相触发方式下的静止自并励励磁系统的模型，能提高现有模型的精确性。本专利技术适用于晶闸管采用非完全余弦移相触发方式时对系统进行仿真分析及研究。本专利技术的技术方案是：本专利技术的静止自并励励磁系统的模型，该模型包括有机端电压测量比较环节Vref、Vt，由超前滞后校正单元TC1/TB1，TC2/TB2和增益放大环节KR组成的励磁控制器，一阶惯性环节模拟的励磁功率单元，限幅环节VRMAX、VRMIN，机端电压Vt反馈环节，整流器换相压降环节KCIFD以及励磁电压输出EFD，机端电压Vt与参考电压Vref形成的电压差量ΔV经过超前滞后校正单元TC1/TB1，TC2/TB2及增益放大环节KR输出到整流器进行功率放大(KA、TA)，忽略电压上下限幅影响，整流器输出的电压VR受机端电压Vt反馈作用后得到空载直流电压Ud0，之后减去整流器换相压降KCIFD的影响输出励磁电压EFD。上述机端电压Vt反馈至空载直流电压Udo输出端之前，Udo的值受机端电压影响，符合晶闸管采用非完全余弦移相触发时空载直流电压与机端电压之间的相互关系。当晶闸管采用非完全余弦移相触发方式时，整流器输出的空载直流电压与机端电压有关，而在现有的静止自并励IEEE标准模型中发现其整流器输出的空载直流电压与机端电压无关。基于这一发现，本专利技术在原有IEEE标准模型基础上增加考虑了机端电压的反馈及整流器换相压降的影响，得到新的适用于非完全余弦触发方式下的静止自并励详细模型。本专利技术具有以下技术效果：(1)本专利技术适用于晶闸管采用非完全余弦移相触发的情况，符合现代微机励磁系统的需要，解决了现有静止自并励IEEE标准模型在应用中的局限性。(2)本专利技术采用机端电压反馈结构，不仅能够充分反应机端电压对整流器输出电压的影响，且由于机端电压的自适应作用，能够在一定程度上提高系统的稳定性。(3)本专利技术考虑了整流器换相压降影响作用，进一步提高了模型的精确性，有利于对实际系统进行精确仿真分析研究。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为现有IEEE标准静止自并励励磁系统模型图。图3为在IEEE基础上考虑了整流器换相压降的IEC模型图。图4为单机无穷大系统简化模型图。图5为考虑比例式励磁调节仿真对比结果图。图6为考虑惯性时间常数仿真对比结果图。图7为考虑超前滞后环节仿真对比结果图。具体实施方式下面通过借助实例更加详细地说明本专利技术，但以下实施例仅是说明性的，本专利技术的保护范围并不受这些实施例的限制。如图1所示，本专利技术的静止自并励励磁系统的模型，该模型包括有机端电压测量比较环节Vref、Vt，由超前滞后校正单元TC1/TB1，TC2/TB2和增益放大环节KR组成的励磁控制器，一阶惯性环节模拟的励磁功率单元，限幅环节VRMAX、VRMIN，机端电压Vt反馈环节，整流器换相压降环节KCIFD以及励磁电压输出EFD，机端电压Vt与参考电压Vref形成的电压差量ΔV经过超前滞后校正单元TC1/TB1，TC2/TB2及增益放大环节KR输出到整流器进行功率放大(KA、TA)，忽略电压上下限幅影响，整流器输出的电压VR受机端电压Vt反馈作用后得到空载直流电压Ud0，之后减去整流器换相压降KCIFD的影响输出励磁电压EFD。上述机端电压Vt反馈至空载直流电压Udo输出端之前，Udo的值受机端电压影响，符合晶闸管采用非完全余弦移相触发时空载直流电压与机端电压之间的相互关系。本专利技术中机端电压与参考电压形成的电压差量经过超前滞后校正及综合放大环节输出到功率放大单元。忽略电压上下限幅影响，整流器输出的电压受机端电压反馈作用后得到空载直流电压Ud0。之后减去整流器换相压降的影响输出励磁电压。在晶闸管采用非完全余弦移相触发的情况下，工作原理为：首先将控制电压Usm叠加到同步电压Usy上，Usy为余弦波，在过零点触发触发脉冲，因此过零点对应的相角就是控制角α。此时存在关系式：Usymcosα+Usm＝0(1-1)式中，Usym为余弦波幅值。已知直流电压Ud的表达式为：Ud＝1.35U2cosα(1-2)由此可得出控制电压Usm与晶闸管输出的直流平均电压Ud的关系为：当晶闸管采用非完全余弦移相触发的情况下，机端电压U2发生变化时，余弦波幅值Usym并不随之发生变化，此时二者的比值不是定值，晶闸管输出的直流电压与机端电压有关。本专利技术基于这一原理，在原有的IEEE静止自并励模型基础上增加了机端电压反馈作用，且考虑了整流器换相压降的影响，能够适用于非完全余弦移相触发方式，且提高了模型的精确性。如图2所示为现有的IEEE静止自并励模型，其机端电压与参考电压形成的电压差量经过超前滞后校正及综合放大环节输出到功率放大单元，输出得到励磁电压。如图3所示为现有的IEC静止自并励模型，其机端电压与参考电压形成的电压差量经过超前滞后校正及综合放大环节输出到功率放大单元，减去整流器换相压降之后输出得到励磁电压。本专利技术在IEEE及IEC模型的基础上增加了机端电压反馈作用，能够适用于非完全余弦移相触发方式。如图4所示为单机无穷大系统简化图。系统发生单回线路三相故障，故障持续0.1s，断路器0.1s切除。如图5所示为在附图4所示模型中，考虑比例式励磁调节时，分别采用静止自并励IEEE模型，IEC模型以及本专利技术所提出的详细模型对系统进行仿真研究得到的功角对比曲线图。设置励磁系统参数TC1＝0，TB1＝1，TC2＝0，TB2＝0，功率单元综合时间常数TA＝0s，功率单元比例系数KA＝1，换相压降系数KC＝0.07，KR＝50。此时，分别使用两种模型情况下系统的小干扰特征值结果如下：IEEE模型：详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静止自并励励磁系统的模型，其特征在于该模型包括有机端电压测量比较环节Vref、Vt，由超前滞后校正单元TC1/TB1，TC2/TB2和增益放大环节KR组成的励磁控制器，一阶惯性环节模拟的励磁功率单元，限幅环节VRMAX、VRMIN，机端电压Vt反馈环节，整流器换相压降环节KCIFD以及励磁电压输出EFD，机端电压Vt与参考电压Vref形成的电压差量ΔV经过超前滞后校正单元TC1/TB1，TC2/TB2及增益放大环节KR输出到整流器进行功率放大(KA、TA)，忽略电压上下限幅影响，整流器输出的电压VR受机端电压Vt反馈作用后得到空载直流电压Ud0，之后减去整流器换相压降KCIFD的影响输出励磁电压EFD。

【技术特征摘要】
1.一种静止自并励励磁系统的模型，其特征在于该模型包括有机端电压测量比较环节Vref、Vt，由超前滞后校正单元TC1/TB1，TC2/TB2和增益放大环节KR组成的励磁控制器，一阶惯性环节模拟的励磁功率单元，限幅环节VRMAX、VRMIN，机端电压Vt反馈环节，整流器换相压降环节KCIFD以及励磁电压输出EFD，机端电压Vt与参考电压Vref形成的电压差量ΔV经过超前滞后校正单元TC1/TB1，TC2/TB2及增益放大环节KR输出到整流器进行功率放大KA、TA，忽略电压上下限幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，孙海顺，洪潮，乔嫣然，柳勇军，王尊，杨诚，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44