S-812C33AMC表5-4所列为该系统在空载和负载状态时的增益分贝数201gk、各转折频率(wj、wg、ωsp)、增益交接频率ωc、相位延迟qc、相位裕度yg和幅值稳定裕度KG。

表5-4系统的幅频、相频及稳定性有关数据

由图5-33、5-34及表5-4可得如下结论:

不加任何校正环节的该单台发电机调压系统,不论工作在空载状态,还是额定状

态,都是不稳定的,其稳定裕度γG和KG均为负值;

可通过降低系统的开环放大系数K,使幅频特性向下移动,得到正值稳定裕度而

使系统稳定。然而,这样势必牺牲系统的静态精度,即改善了动态稳定性,却增加了静态偏差;

既要使系统稳定,又要保证系统的静态精度,需在系统中增设校正环节。校正环节的选择,可根据系统的传递函数,以及所要求的系统性能,运用自动控制理论有关方法(如系统的零点、极点配置等)来确定。

具有校正电路的系统稳定性,控制系统中,最常用的是串联校正和并联校正,最典型的校正环节是PID调节器(见图5-30)。前面已分析过PID环节的传递函数(见式(5-88)),选择参数使t2>r1>r3,这里选择参数为r1=o.002s,t2=0.02s,r3=0.001s,其幅频特性、相频特性如图5-35PID调节器幅频特性、相频特性所示。显然,这是一个超前滞后网络,它能补偿系统的相位延迟,起到改善系统稳定性的作用。将校正环节加人系统,可以得到系统的开环幅相特性,如图5-36、图5-37所示。由于增设了校正电路,系统的稳定裕度为正。显然,无论是空载还是负载此系统都是稳定的。

在介绍均衡线路之前,我们简单回顾一下《电机学》中同步发电机的功角特性及并联电源中的功率调节原理。

同步发电机的电磁功率和功角特性,同步发电机稳定运行时,原动机输人机械功率P1,扣除电机的机械损耗、定子铁耗p尼和附加损耗py后,余下的功率经电磁感应子PM,即有:

             PM=P1-(pΩ十pFe+pf)

电磁功率扣除定子绕组的铜耗pcu后,就是向负载输出的有功功率P2,即:

                   P2=PM-pcu             (6-8)

一般铜耗很小,可略去不计,于是有:

               PM≈P2=mUIcosq           (6-9)

式中:m 同步发电机的相数;

U、i一发电机相电压和负载相电流有效值;

cosq一负载功率因数。

以隐极电机为例,可推导出电磁功率的物理表达式:

                  pm=me0u/xssinq          (6-10)

式中:E0一发电机的励磁电势,当励磁电流不变时E0也为常数;

u 电网电压,可认为是恒定值;

xs 隐极电机的同步电抗;

q---E0与u之间的相位差角。隐极电机的磁势电势相矢图如图6-7(a)所示。可见,当发电机的励磁电流不变时,电磁功率大小只取决于ε角的大小,为功率角,PM=r(e)曲线称为同步发电机的功角特性,如图6-7(b)所示.

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