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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）13.8功率因数：0.85效率：（%）98.35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）6.9转子电阻(75℃)(Ω)：0.175(R75℃=1.24R15℃)电压降之和:ΔU=3KC=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.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=13.8KV变压器副边电压-------U2N按强励工况选择XK=UK%UN2/100SN=0.065ΩULQ=2ULM=2×265=530(V)ULQ=1.35U2COSαMIN－3/∏×XKULQ/R75℃－ΔUU2=534.1VU2N=U2/0.8=667.6V(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)额定电流下容量的选择---(全控桥)I2N=(2/3)?ILM=(2/3)?×1635=1335AS=3?U2NI2N=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3)变压器接线方式的选择一次侧角接,二次侧星接3.起励问题及计算起励方式:采用厂用电起励方式起励容量SQ=1/40ULMILM=1/40×265×1635=10.832KVA起励电压UQ=1/4ULM=1/4×265=66.25V符号说明:ILM额定满载励磁电流4.整流元件参数的确定及选择---全控桥1)(按强励工况选择)硅元件额定电流整流桥直流侧电流I=KCILM=2×1635=3270A桥臂平均电流IAV=1/3I=1/3×3270=1090A强励正向平均电流I2AV=KI×IAV=2.5×1090=2725A(安全系数KI=2.5)2)可控硅额定电压选择桥臂反向工作电压瞬时值UQF=2?U2N=944V硅元件反向工作电压瞬时值UGF=KUKCGKBUQF=3×1.3×1.05×944=3886V参数说明KU电压裕度系数,取2以上KCG过电压冲击系数,取1.3-1.6KB电源电压升高系数,取1.05-1.13)冷却方式风冷5.主回路保护配置1)整流元件的过电流保护:快速熔断器2)过电压保护:抑制关断过电压交流侧副边的过电压保护采用压敏电阻,阻容吸收电路(压敏电阻:当电阻两端所加的电压达到阈值时呈低电阻特性,可散热)3)转子过电压保护:采用切换采样式一点接地保护6.灭磁问题为了消除励磁回路里残留的磁场能量,励磁回路装设两个灭磁开关MK1,MK2.正常运行时MK1合,MK2开灭磁工作时MK1开,MK2合,利用所串电阻消耗能量性能分析报告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,分析空载情况.自并励励磁控制系统的性能分析(根轨迹分析方法)设图中励磁控制系统的参数如下:TA=0S,TD0=8.38S,TR=0.04S,TZ=1/300S,KQ=KR=KZ=1由图可求得系统的开环传递函数为G0(S)=G(S)H(S)==其中K=895KAKZKG=895KA开环极点为P1=-0.12,P2=-25,P3=-300它们是根轨迹的起始点分母展开的多项式为:S3+325.12S2+7539S+900∑KZ1+TZSKG1+TD0SKR1+TRSUREF+UG（S）－KAKZKG（1+TZS）（1+TD0S）（1+TRS）K（S+0.12）（S+25）（S+300）MATLAB程序如下num=[000895]den=[1325.127539900]rlocus(num,den)根轨迹的图如下系统的稳定性能分析由1+G0(Jω)=0可得-325.12ω2+900+K+Jω(-ω2+7539)=0即ω2—7539=0-325.12ω2+900+K=0此时:ω=86.8K=2450179.68即KA=K/895=2737.6结论:当0KA2737.6时此系统保持稳定.此数据说明同步发电机励磁控制系统主回路采用自并励励磁方式KA的取值较广，稳定性较高.