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串联谐振解决方案/ Series Resonant System

串联谐振 / Series Resonant System

励磁装置的负阻尼作用

时间:2018-1-11   来源:华天电力  阅读:1178


所谓阻尼就是阻止扰动,平息振荡,而负阻尼恰恰相反。励磁装置的负阻尼,是指励磁装置对于系统功角摆动所作出的调节作用,会加大这种摆动,不利于系统的稳定。 

并联在电力系统中运行的同步发电机,其稳定运行的必要充分条件是有正的阻尼转矩和正的同步转矩。阻尼转矩△MD为负时将会因为出现自发增幅振荡而最终失去稳定,而当同步转矩△MS为负时,发电机将出现爬步失步。在同步发电机受到扰动,引起系统振荡期间,电磁转矩M、功角δ和角频率ω都作周期性变化,故可以在△δ△ω坐标中表示△M、△MD和△MS。△MD同△ω基本同相,△MS同△δ同相,二者之和就是和△M,这就是说电磁转矩既包含了同步转矩分量又包含了阻尼转矩分量。 

在不考虑励磁装置的负阻尼情况下,阻尼转矩就是阻止发电机转速偏离同步转速的一种转矩,其作用力的方向总是指向阻止转子偏离同步速度的方向,当转速高于同步速度时,阻尼转矩是制动的;当转速低于同步转速时,阻尼转矩却是驱动的,正是这两种作用,才使得振荡衰减。阻尼转矩包括两种:一种是一般忽略不计的机械性阻尼,它反映了机械运动的惯性原理;另一种是发电机转子中阻尼绕组产生的阻尼,这种阻尼是在发电机转速不同于同步转速时,二者就在转子上产生相对运动,阻尼绕组中就感应出一个转差频率的感应电流,并产生感应电动机那样的转矩,即阻尼转矩。在单机-无穷大系统简化线性模型的电磁转矩矢量图图1-6中,△MD1是不考虑调节器负阻尼情况下的阻尼转矩,△M1能抑制系统振荡。 

在考虑励磁装置的负阻尼情况下,阻尼转矩就有了正负之分。当励磁装置产生的负阻尼大于阻尼绕组产生的正阻尼时,阻尼转矩就变成图1-6中的△MD2,△M2则不能抑制系统振荡。我们知道,自动电压调节器按照发电机端电压偏差△Ut调节,当系统发生振荡时,

△δ的变化就会引起△Ut变化,调节器就会依据△Ut进行调节,由于发电机转子绕组具有较大的时间常数,其励磁输出所产生的转矩相对于输入信号△δ必然有一定的延时,正是这种延时才使励磁装置产生的负阻尼转矩。 

当然,并不是所有励磁装置都产生负阻尼,理论和实践都证明,在单机-无穷大系统的完整的线性模型,又称Phillips-Heffron模型中,只有当参数K5为负时,阻尼转矩才为负。在远距离重负荷输电的单机-无穷大系统中,由于K5可能变负值,并且由于高放大倍数快速响应励磁系统的存在,可能导致系统中的阻尼为负,这时如果实际存在的发电机电气的和机械的正阻尼较小,则该系统可能发生低频振荡。


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