MUN221L单台发电机调压系统的原理组成,图5-22所示为单台无刷交流发电机调压系统的原理方块图。其中发电机为三级无刷交流发电机,包括主发电机、交流励磁机和永磁式副励磁机。副励磁机的输出电压供给电压调节器及电源保护电路。

电压调节器,永磁发电机,主发电机,图5-22 三级无刷交流发电机调压系统原理方框图

动态研究内容及一般研究方法,建立系统模型。系统模型是指反映系统内各物理量之间关系的一组数学方程,也称系统的数学模型。

对系统进行动态研究之前,一般需要知道它的数学模型。系统数学模型建立的方法可以是物理建模,也可以是辨识建模。前者是根据系统中各变量之间的物理关系,列出系统的数学方程式。后者先要对系统进行适当的测试,然后根据测试过程中输人、输出变量的变化关系,按一定的数学方法,确定该系统的模型。

本节采用物理建模方法,先确定系统中各环节模型,然后根据各环节之间的输人、输出物理量关系,综合求出系统模型。

确定系统组成环节参数。系统模型建立后,其结构类型也就确定了,而开展具体系统的特性研究,还需知道系统的结构参数,它们由系统中各环节部件参数确定。这些参数,有的由实验测量直接求得,有的则需数学运算。由实验求参数时,要注意实验条件,以保证所测参数的正确与准确。

计算机应用技术的发展,使任何复杂系统的模型结构参数都可以由专用软件进行估计,但还要与系统实测特性相比较。估计是一个迭代的过程,仅当计算结果与实测特性之间的偏差小于允许精度范围之后,才可以得到系统模型参数的最终取值。

一般研究方法。研究系统的动态品质及其稳定性,一般有两种方法,即频域法和时域法。采用频域法时,系统的数学模型要用传递函数来表示,它可根据幅相特性来判断系统的稳定性,求得系统的幅值裕度和相位裕度,为系统设计及改善其动态品质提供实用依据。

时域法实为数字模拟,系统模型是描述系统中各变量之间物理关系的一组状态方程,它能直观地确定出系统变量的超调、振荡频率和次数、过渡过程时间等一系列动态品质。两种方法各有所长和不足,可视具体的场合与要求选用。本节的单台发电机调压系统的动态研究采用频域法。

调压系统的特点,图5-22所示发电机调压系统的主要特点有两个:其一,是非线性调节系统;其二,又是一个脉冲调宽系统。

系统的非线性。系统组成环节中存在有非线性部件,如主发电机,它的励磁特性是具有磁饱和的非线性曲线。

用频域法讨论非线性系统稳定性时,一般采用小干扰法,即在该工作点对系统进行小增量线性化处理,并由系统各组成环节的增量方程建立系统的线性化传递函数。

脉冲调宽特性。系统中调压器采用了脉冲调宽方式,致使系统中的许多变量不呈现连续形式,然而,对系统工作特性起作用的仅是它们的平均值,所以称这种系统为准连续调节系统,且仍可采用连续系统的分析方法。

在此以电感L和电阻R的串联电路为例说明,如图5-23所示。这是一个惯性环节。时间常数为r=L/R。电路两端加阶跃电压叽电流F按指数曲线上升,即:

                 i(t)=u/r(1-e-t/t)                      (5-34)

图5-23 不同激励时RL电路的电流,(a)直流电压激励 (b)突加脉冲列激励

若电路突加幅值为U0、直流分量为U的连续脉冲电压,则电流J(彦)将如图5-23

(b)所示曲线上升。图中曲线1、2、3分别表示电流的峰点、谷点和平均值。

支路平均电流曲线2的变化规律与图(a)中的J(r)相同,所以该电路可等效为图

(a)所示的连续系统。如电路参数不变,则等效阶跃电压:

              U=ton/tu0          (5-35)

实际晶体管调压器的控制执行回路见图5-24(a),该电路时间常数t1=ljj/Rjj。续流时间常数r2=ljj/rjj+rd.电路所加电压是脉冲电压,故为一开关非线性电路。

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