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[转载]励磁调节器的电压静差率和调压精度分析

(2015-06-23 20:36:06)
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分类: 博览科技
可以借鉴啊!

    在学习发电机电压调差率这一道坎中,往往需要了解调节器电压静差率或调压精度,但也只是仅仅了解一下即可,因为静差率或调压精度都只是表示调节器的稳压精度指标,不像电压调差率那样具有实用价值。

    我一直很少研究静差率和调压精度这两个指标,因为我知道,随着微机励磁调节器的兴起,控制速度的加快以及积分的投入,调节器的稳压精度已经很少,甚至根本不需要测试,一定是满足国家标准的。

    但是,这两个指标谁高谁低,究竟有什么区别,一直模模糊糊。在我的印象中,电压静差率指标高(比如0.5%),而调压精度指标低(比如1%)。然而,最近我学习日本三菱MEC7000励磁调节器,令我大吃一惊,MEC7000DE 电压静差率至少不低于1%,而调压精度至少不低于0.5%。

[转载]励磁调节器的电压静差率和调压精度分析

    是MEC7000搞错了,还是我的印象错了。我赶紧打开 DLT583_2006大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件,这个技术条件我参与过编制,是我的首选标准。

[转载]励磁调节器的电压静差率和调压精度分析

[转载]励磁调节器的电压静差率和调压精度分析

 

    仔细比较上述2个概念,相同之处是:励磁调节器投入AVR,调差不投,电压给定值不变,让发电机有功大幅度变化,看电压的变化率。不同之处是:静差率仅仅是额定功率因素下有功大幅变化,而调压精度还需要考虑环境温度、电源电压的波动等其他因素。由于调压精度考虑的因素多,因此调压精度的指标不可能比静差率高,这就是我原来的看法。

    造成我原来的看法还有2个主要原因:

    (1)是那个注解:“由于测量困难,通常用发电机电压静差率的测试来替代发电机的调压精度”。给我的感觉是调压精度很难测试,静差率很好测试。且只要静差率测试满足要求,调压精度就一定满足要求,于是乎得出静差率指标高于调压精度指标;

    (2)是那个括号:“发电机电压静差率(负载变化的调压精度)”。给我的感觉是影响调压精度的指标有很多,而静差率仅仅代表负载变化下的调压精度,因为调压精度指标不可能高于电压静差率指标。

    学习和研究完 DLT583_2006后,我又开始学习国标GBT7409.1-2008同步电机励磁系统定义。这个标准很狡猾,完全不提调压精度,好像这个指标不存在。特别令人不解的是,静差率试验只是要求退出调节器的负载电流补偿(有功和无功),不管励磁调节器的给定值是否变化,完全将读者引入一个不解的死胡同。高,实在是高。

[转载]励磁调节器的电压静差率和调压精度分析

    

    每当标准不能解决我的问题,我们幸亏还有李基成老师的书。于是我仔细寻找,仔细梳理。现在,让我们大家一起看一看李老师书中关于静态误差的内容:在图1-3这个闭环调节系统中,给定和反馈的差值E(s)就是静态误差。在给定不变的情况下,这个误差就是最终的调节误差。对于励磁调节器来说,这个误差就是电压的静差率。 [转载]励磁调节器的电压静差率和调压精度分析

 

当给定有一个阶跃输入或改变,其误差就会变化并最终稳定,其值等于调节器放大倍数的倒数。注意,这里是比例放大倍数。

[转载]励磁调节器的电压静差率和调压精度分析

 

    经过学习和比较,已经搞清楚上述问题,其分析和结论如下:

1、电压给定和反馈比较后,经过一段时间稳定后的误差称为稳态误差。在给定电压不变的情况下,其稳态误差就是反馈电压的误差,这个误差用额定电压的百分比来表示,就是电压静差率。

2、电压静差率和调压精度,都是励磁调节器稳压精度的指标,可以分别使用这两个指标,也可以只有静差率这一个指标,现在有点乱。

3、如果只用静差率这一个指标,如国标GBT7409.1-2008,其静差率是指调节器无论采用什么控制方式,求最后的稳态误差:调节器运行在AVR模式,给定电压不变,大幅变化有功,看发电机电压在比较稳定情况下的电压变化率。但是,如果励磁调节器特性不好,电压一直小幅摆动,比如摆动的幅值和频率引起积分和微分环节动作,就超出了稳态定义的范围,此时试验的结果就不是稳态误差,也就不是静差率。因此,国标下的静差率定义不科学,其实质是调压精度这个概念。

 4、如果使用电压静差率和调压精度这两个指标,如水电标准和日本标准(美国标准体系),那么这两个指标应该有严格的区别:静差率是指调节器在纯比例放大作用下的误差,此时调节器的积分和微分环节已经退出,其电压变化率一定就是电压静差率。而调压精度则是指调节器在比例-积分-微分作用下的误差,其误差可能是静态误差,也有可能是动态误差。前者的试验方法:调节器运行在AVR模式,退出积分和微分环节,给定电压不变,大幅变化有功,看发电机电压的变化率;后者的试验方法:调节器运行在AVR模式,给定电压不变,大幅变化有功,看发电机电压的变化率。

5、由于国标的静差率不见得就是稳态误差,也有可能是动态误差,因此水电标准和日本标准将采用两个指标,静差率反映比例稳态误差,调压精度则不管是稳态还是动态,理论上比较科学。但是在工程上也是多此一举。工程上只需要调压精度这个指标,不需要管他是稳态还是动态的过程,其实质是不需要考虑电压偏差的频率范围,这样很简单。水电的静差率试验需要退出积分-微分环节,很麻烦,属于励磁建模试验。

6、电压误差是稳态的还是动态的,还要看电压误差的波动,如果是一个直流量,就是一个纯粹的稳态误差,如果是一个波动量,只要波动频率不会引起积分和微分动作,是一个低频波动(比如频率低于0.2Hz),还是属于稳态误差。如果波动频率较大(比如频率高于0.2Hz),则属于动态误差。

7、水电标准中的注解:“由于测量困难,通常用发电机电压静差率的测试来替代发电机的调压精度”。对于没有积分的古老调节器而言是正确,而现在的调节器都具有积分环节,这句话就错了。我估计这是照搬过去的写法留下来的,我们当时都没有注意到。现在,静差率的试验比调压精度试验还复杂,前者需要退出积分,后者不需要退出积分。前者属于励磁建模试验,后者就是励磁动态试验。

8、水电标准对于静差率定义为负载变化的调压精度是错误的,其目的是想表示影响调压精度的因素有很多,这里仅仅指负荷变化的影响。但是忽略了静差率是纯比例调节器的误差这一关键因数。既然你选择了2个概念,就要区分这两个概念,不能混着用。

9、日本标准按照2个概念(静态率和调压精度)共同度量励磁调节器的稳压能力,MEC7000的静差率是正负1%,这是纯比例调节的结果。如果投入积分,误差会变得更小,调压精度就自然变小了,是0.5%。这样理解,就不会大吃一惊,反而觉得非常正确。

10、由于真正的静差率试验属于建模试验,很复杂。那么工程上则只需进行简单的调压精度试验即可,以满足日益增多的各种检查要求。我建议,如果是工程标准,就只定义调压精度,如果是理论定义,就2个定义都需要。以我的看法,现在的技术标准话语权主要在设计院和设备厂手里,定义了很多现场没有办法执行的标准,需要改革。

11、关于发电机电压调压精度和调差率的关系,主要有:(1)调压精度是指有功变化对电压的影响(不要考虑温度和频率等因素,因为现在微机励磁已经把这2个影响降低为最小,不可能是主要影响,除非异常),调差率是指无功变化对电压的影响;(2)调压精度的影响不能消除,调差率可以投退。由于调压精度试验都要提前退出调差,故调差率不影响调压精度试验;(3)由于调差率试验一般都不能在纯无功下进行,故调压精度对励磁调差试验有影响,但是这种影响(一般都小于0.5%)可以忽略。如果不能忽略,则调压精度影响调差率。消除这种影响,就必须在发电机电压的测量上减去或加上调压精度即可。

12、如果计算发电机电压调压精度,按照我的计算公式计算即可,非常简单。非常简单。

 [转载]励磁调节器的电压静差率和调压精度分析

 

 

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