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中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0093-01
1 概况
江苏***有限公司1号发电机励磁系统属于自并励励磁系统， 2013年1月6～7日对发电机进行励磁系统模型和参数测试。
2 试验目的
确定励磁系统模型及参数，为电力系统分析计算提供依据。
3 试验标准
3.1 《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》DL/T843-2010
3.2 《同步发电机励磁系统建模导则》Q/GDW142-2012
4 试验仪器
5 试验应具备的条件
5.1 发电机空载试验
发电机出口开关处于断开位置，发电机保持额定转速。
5.2 励磁系统最大最小α角校核试验
用自动励磁调节器调整发电机电压为80%额定电压，进行20%阶跃（上、下）试验，用记录分析仪测录发电机电压、转子电压和电流。
5.3 发电机空载电压阶跃试验
励磁调节器工作方式为自动，调整发电机电压为95%额定电压。
6 试验内容
6.1 发电机空载试验
发电机保持额定转速且稳定，合上励磁开关MK，缓慢增加励磁，将发电机电压从零升至1.05倍额定，同时录制发电机电压及转子电流曲线。
6.2 励磁系统最大最小α角校核试验
用自动励磁调节器调整发电机电压为80%额定电压，进行20%阶跃（上、下）试验，用记录分析仪测录发电机电压、转子电压和电流。
6.3 发电机空载电压阶跃试验
发电机维持额定转速，用自动励磁调节器调整发电机电压为95%额定电压，进行5%阶跃试验，用记录分析仪记录发电机电压、转子电压和电流即发电机空载阶跃响应曲线。
7 试验结果及分析
7.1 发电机电压测量环节时间常数的测量
测量环节的时间常数为0.01秒，满足电压测量环节的时间常数不大于0.03秒的标准技术条件要求。
7.2 发电机空载试验
发电机维持额定转速，录制发电机电压及转子电流曲线，并将发电机电压升至1.05倍额定。依据试验数据求出发电机空载特性气隙线方程为y=0.0219x+0.1469，在发电机额定电压20kV时，转子电流为1023.7A。
7.2.1 计算基值
发电机励磁电流的基准值IfB为发电机空载特性气隙线上产生一个额定电压所需的励磁电流，IfB =906.53A。
发电机磁场绕组电阻的基准值RfB为发电机额定工况下发电机励磁回路电阻，取为发电机额定励磁电压除以额定励磁电流的数值， RfB=Ufn/Ifn=356/2756=0.1292 （Ω）。
发电机励磁电压的基准值UfB为励磁电流的基准值乘以磁场绕组电阻的基准值，转子电压基值为UfB=RfB×IfB=117.12V。
7.2.2 输出电压（URMAX）和最小输出电压（URMIN）
厂家提供的可控硅最小控制角、最大控制角分别为15°和150°，励磁变二次电压UET为720V。
换向压降系数KC=0.0949。
7.2.3 调节器内部最大及最小输出电压计算
调节器最大内部电压UAMAX和最小内部电压UAMIN指AVR的PID环节总输出的内部限幅值，UAMAX=10pu，UAMIN=-10pu。
7.3 励磁系统最大最小α角校核试验
调整发电机电压为80%额定电压，进行20%阶跃（上、下）试验，用记录分析仪测录发电机电压、转子电压和电流。
从录波图可以计算出调节器最大输出电压为794.6V，此时对应的发电机电压为18.12kV，转子电流为1978.1A；调节器最小输出电压为-842.6V， 此时对应的发电机电压为19.995kV，转子电流为500.08A；调节器输出限幅计算如下。
7.4 发电机空载电压阶跃试验
发电机维持额定转速，用自动励磁调节器调整发电机电压为95%
额定电压，进行5%阶跃试验，用波形记录分析仪记录发电机电压、转子电压和电流即发电机空载阶跃响应曲线，调整励磁调节器PID参数使发电机电压阶跃响应的超调量、振荡次数和调节时间等性能指标满足要求，通过试验确定PID的参数如图1。PID参数确定后发电机5%阶跃响应的试验结果见图2。由图2可计算出发电机电压5%阶跃响应的超调量为2.3%，满足超调量不大于30%的国标要求；上升时间为0.192秒，满足上升时间不大于0.6秒的国标要求；振荡次数为0.5次，满足振荡次数不大于3次的国标要求；调节时间为1.393秒左右，满足调节时间不大于5秒的国标要求。
7.5 自动电压调节器的数学模型
在忽略励磁调节器移相整流环节的时间常数时，1号机组自动电压调节器模型采用12型，如图3。其中，Uref为参考电压，Ut为发电机电压，Ur为调节器输出电压。URMAX和URMIN是调节器的最大输出电压和最小输出电压。根据图3的模型和励磁调节器的PID参数可得到综合稳定程序用AVR参数。
采用“电力系统分析综合程序”进行发电机空载5%阶跃仿真，，“仿真结果”各项指标与“实测结果”接近，偏差在允许范围内。该仿真模型能很好的模拟励磁控制系统特性，参数可以作为实用参数用于稳定计算。
8 结论
发电机励磁系统参数测试及仿真结果表明，其各项性能指标均符合国家标准要求；所提供的励磁系统模型和参数可用于电力系统稳定计算。
1 概况
江苏***有限公司1号发电机励磁系统属于自并励励磁系统， 2013年1月6～7日对发电机进行励磁系统模型和参数测试。
2 试验目的
确定励磁系统模型及参数，为电力系统分析计算提供依据。
3 试验标准
3.1 《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》DL/T843-2010
3.2 《同步发电机励磁系统建模导则》Q/GDW142-2012
4 试验仪器
5 试验应具备的条件
5.1 发电机空载试验
发电机出口开关处于断开位置，发电机保持额定转速。
5.2 励磁系统最大最小α角校核试验
用自动励磁调节器调整发电机电压为80%额定电压，进行20%阶跃（上、下）试验，用记录分析仪测录发电机电压、转子电压和电流。
5.3 发电机空载电压阶跃试验
励磁调节器工作方式为自动，调整发电机电压为95%额定电压。
6 试验内容
6.1 发电机空载试验
发电机保持额定转速且稳定，合上励磁开关MK，缓慢增加励磁，将发电机电压从零升至1.05倍额定，同时录制发电机电压及转子电流曲线。
6.2 励磁系统最大最小α角校核试验
用自动励磁调节器调整发电机电压为80%额定电压，进行20%阶跃（上、下）试验，用记录分析仪测录发电机电压、转子电压和电流。
6.3 发电机空载电压阶跃试验
发电机维持额定转速，用自动励磁调节器调整发电机电压为95%额定电压，进行5%阶跃试验，用记录分析仪记录发电机电压、转子电压和电流即发电机空载阶跃响应曲线。
7 试验结果及分析
7.1 发电机电压测量环节时间常数的测量
测量环节的时间常数为0.01秒，满足电压测量环节的时间常数不大于0.03秒的标准技术条件要求。
7.2 发电机空载试验
发电机维持额定转速，录制发电机电压及转子电流曲线，并将发电机电压升至1.05倍额定。依据试验数据求出发电机空载特性气隙线方程为y=0.0219x+0.1469，在发电机额定电压20kV时，转子电流为1023.7A。
7.2.1 计算基值
发电机励磁电流的基准值IfB为发电机空载特性气隙线上产生一个额定电压所需的励磁电流，IfB =906.53A。
发电机磁场绕组电阻的基准值RfB为发电机额定工况下发电机励磁回路电阻，取为发电机额定励磁电压除以额定励磁电流的数值， RfB=Ufn/Ifn=356/2756=0.1292 （Ω）。
发电机励磁电压的基准值UfB为励磁电流的基准值乘以磁场绕组电阻的基准值，转子电压基值为UfB=RfB×IfB=117.12V。
7.2.2 输出电压（URMAX）和最小输出电压（URMIN）
厂家提供的可控硅最小控制角、最大控制角分别为15°和150°，励磁变二次电压UET为720V。
换向压降系数KC=0.0949。
7.2.3 调节器内部最大及最小输出电压计算
调节器最大内部电压UAMAX和最小内部电压UAMIN指AVR的PID环节总输出的内部限幅值，UAMAX=10pu，UAMIN=-10pu。
7.3 励磁系统最大最小α角校核试验
调整发电机电压为80%额定电压，进行20%阶跃（上、下）试验，用记录分析仪测录发电机电压、转子电压和电流。
从录波图可以计算出调节器最大输出电压为794.6V，此时对应的发电机电压为18.12kV，转子电流为1978.1A；调节器最小输出电压为-842.6V， 此时对应的发电机电压为19.995kV，转子电流为500.08A；调节器输出限幅计算如下。
7.4 发电机空载电压阶跃试验
发电机维持额定转速，用自动励磁调节器调整发电机电压为95%
额定电压，进行5%阶跃试验，用波形记录分析仪记录发电机电压、转子电压和电流即发电机空载阶跃响应曲线，调整励磁调节器PID参数使发电机电压阶跃响应的超调量、振荡次数和调节时间等性能指标满足要求，通过试验确定PID的参数如图1。PID参数确定后发电机5%阶跃响应的试验结果见图2。由图2可计算出发电机电压5%阶跃响应的超调量为2.3%，满足超调量不大于30%的国标要求；上升时间为0.192秒，满足上升时间不大于0.6秒的国标要求；振荡次数为0.5次，满足振荡次数不大于3次的国标要求；调节时间为1.393秒左右，满足调节时间不大于5秒的国标要求。
7.5 自动电压调节器的数学模型
在忽略励磁调节器移相整流环节的时间常数时，1号机组自动电压调节器模型采用12型，如图3。其中，Uref为参考电压，Ut为发电机电压，Ur为调节器输出电压。URMAX和URMIN是调节器的最大输出电压和最小输出电压。根据图3的模型和励磁调节器的PID参数可得到综合稳定程序用AVR参数。
采用“电力系统分析综合程序”进行发电机空载5%阶跃仿真，，“仿真结果”各项指标与“实测结果”接近，偏差在允许范围内。该仿真模型能很好的模拟励磁控制系统特性，参数可以作为实用参数用于稳定计算。
8 结论
发电机励磁系统参数测试及仿真结果表明，其各项性能指标均符合国家标准要求；所提供的励磁系统模型和参数可用于电力系统稳定计算。