电力系统自动化第三版(王葵孙莹编)第二章同步发电机励磁自动控制系统.ppt

第七节 励磁控制系统仿真 1. 对第五节中励磁自动控制系统的稳定性算例进行MATLAB仿真 已知开环传递函数为 闭环传递函数为 其中, 1.1 求当K=0~1315变化时的根轨迹 指令如下： num =1; den = [1 26.95 49.475 18.125]; figure (1), rlocus(num, den); axis([-30 5 -10 10]) 结果如图2-73所示。 与课本图2-54比较，完全一致。 1.2 用matlab指令求阶跃响应 指令如下： kA=50; numc=0.725*kA*[1 25]; denc=[1，26.95，49.475， 18.125+18.125*kA]; t=0:.05:20; c=step(numc, denc, t); figure(2), plot(t, c), xlabel(t, s), grid title(Terminal voltage step response) 机端电压阶跃响应如图2-74。其中时域特性指标为： 在simulink中建立模型框图2-75，使其运行结果与图2-74相同。 2. 添加电压负反馈 把参数代入图2-63的框图，并取 ， 得开环传递函数和闭环传递函数为 闭环传递函数为 取 ，代入上式得 稳态响应为 denc=[1，27.5+0.805*kA ，64.298+20.527*kA， 45.336+28.175*kA，9.969+10.062*kA]; t=0:.05:10; c=step(numc, denc, t); figure(2), plot(t, c), xlabel(t, s), grid title(Terminal voltage step response) 在simulink中建立模型框图2-77，使其运行结果与图2-76相同。 结果表明暂态响应特性还是比较好的，超调量只有3.85%，稳定时间大约为7s。 例2.1 一个发电单元的简化线性AVR系统如图2-78。（a）利用劳斯判据，求使控制系统稳定的 的取值范围。（b）用MATLAB中rlocus函数求出根轨迹。（c）置放大器增益为 。求系统的闭环传递函数，并用MATLAB求阶跃响应。（d）在SIMULINK中建立仿真框图，求出阶跃响应。 解：AVR系统的开环传递函数为 （c）当 时，系统闭环传递函数为 用下面的MATLAB指令求阶跃响应 阶跃响应如图2-80所示 （d）建立SIMULINK仿真框图2-81，运行可得阶跃响应。 例2.2 把一个速度反馈稳定器增加到例2.1的AVR系统，如图2-82。稳定器时间常数为 =0.04秒，微分增益调整到 。 （a）求系统的闭环传递函数并用MATLAB求阶跃响应。 （b）建立SIMULINK仿真模型，并求阶跃响应 解：（a）系统闭环传递函数为 用下面的命令求阶跃响应如图2-83所示。 （b）建立SIMULINK仿真框图，如图2-84所示，运行可得阶跃响应。 解：（a）闭环传递函数 用下面的命令求阶跃响应如图2-86所示。 numc=1280*[0.17 1 0.15]; denc=[1 240.6 1342 232]; t=0:.01:10; step(numc, denc,t), grid; xlabel(‘t, s’) title(‘Terminal voltage step response’)（2）建立SIMULINK仿真框图如图2-70，调整 ， ， ，运行可得阶跃响应。 图2-29的励磁系统中，在没有自动励磁调节装置前，发电机依靠人工不断调整Rc的大小，以达到维持其端电压不变的目的。当运行人员发现发电机电压偏高了，就去操作Rc ，加大其数值，使 IEF减小，使电压回复到额定值附近；反之，电压偏高了，仍由人工去调整Rc ，使IEF加大，使电压回升到额定值附近。这样，人工直接参与了发电机的正常运行。 在人工调压的过程中，可以说人工和发电机形成了一个“封闭回路”。人通过测量仪表对发电机电压进行观察，然后按图2-30的规律作出判断，进行操作，去改变转子电流IEF，这样就达到了调压的目的。 我们将人的调节规律控制系统来自动实现，也即，当发电机端电压下降时，就增大励磁电流，发电机的感应电动势 随即增大，使端电压重新回到基准值附近；反之，当发电机端电压升高时，就减小励磁电流，又使端电压重新回到基准值附近。从而实现闭环比例调节自动控制。 将测得的发