
1 引言
大型发电机组的励磁系统可以改善发电机及电网的运行特性,当系统发生大扰动时,可减小电网电压的波动,尽快排除发电机的故障能量,保证发电机的稳定运行,加快故障后系统电压的恢复[1]。但对于单台并网运行的小功率同步发电机,由于受容量的限制,通过小机组励磁控制提高电压水平,进而改善系统的稳定性是不现实的[2,3]。如果小机组在发出有功的同时,不承担一定的无功出力,必然造成所在区域的无功缺额扩大,使区域电压水平严重下降。因此,确保小机组在发出一定有功的同时,发出相应量的无功,即功率因数恒定是具有实际意义的[4]。发电机的功率因数由有功功率和无功功率共同决定,有功功率通过原动机调速器来调节,其平衡程度通过电压频率来反映,而无功功率可以通过励磁电流直接调节,其平衡程度决定了传输线上电压的分布情况,因此功率因数的恒定对于发电机及电网的运行特性起着至关重要的作用。以往的励磁系统一般采用励磁电流或机端电压的单闭环控制,其优点是系统结构简单,静态性能指标较好。但其存在的缺点也是非常明显的,一是系统起励建压过程中的动态性能指标不理想,比如:超调量过大,响应时间过长;二是电力系统对功率因数的准确性要求极高,并网运行时功率因数由发电机向电网输出的有功功率和无功功率共同决定。无功功率的大小主要取决于流过发电机励磁线圈的励磁电流,可通过励磁系统来调整;有功功率取决于原动机施加于发电机轴上的机械功率,可通过调速系统来调节。由于有功功率和无功功率由两个环节来调节,当两个环节配合不当时,就造成功率因数的波动。为了克服系统的这一--缺点,本文针对小功率同步发电机采用励磁电流一功率因数双闭环控制系统[5],并网前调节励磁电流使机端电压满足并网条件,并网后调节励磁使功率因数恒定形成恒功率因数控制。以TMS320F2812DSP作为核心器件,充分发挥了它运算速度快,外设功能强大的优点,设计出了一套简单、实用励磁调节器。
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