1、本科生毕业论文（设计）中文题目同步发电机的发电及并网运行（实验室内）英文题目GENERATIONANDGRIDOPERATIONOFSYNCHRONOUSGENERATORINLABORATORY学生姓名班级651105学号65110536学院仪器科学与电气工程学院专业电气工程及其自动化指导教师职称副教授摘要在当前电网供电系统中，旨在提供高质量电能的前提下，需要将多台同步发电机进行并网运行，其优点突出，可通过仿真和实际实验操作两方面来探讨分析并网条件及整个并网过程。前者主要采用MATLAB软件中SIMULINK内包含的电力系统模块PSB来构建仿真模型，构建一单机无穷大系统，在SIMULINK环
2、境下，能对所构建的系统进行各项参数计算，并且能够显示各项参数的波形输出，其中主要包括不同频差，不同压差，不同相位差时冲击电流的波形以及各种状态电网端与同步发电机端两侧的电压波形；在实际实验室内操作中，采用准确整步法中灯光旋转法来确定并网合闸的最佳时刻，通过改变并网后的有功功率来测取并网后的三相电流、三相功率、功率因数等数值并以此分析其运行状态，通过调节运行时无功功率来测取三相电流和励磁电流，作出其关系图即V形曲线。关键词单机无穷大系统冲击电流准确整步法V形曲线TITLEGENERATIONANDGRIDOPERATIONOFSYNCHRONOUSGENERATORINLABORATORYABS
3、TRACTINTHEPOWERSUPPLYSYSTEM,INORDERTOPROVIDESTHEHIGHQUALITYELECTRICALENERGYUNDERTHEPREMISE,NEEDMULTIPLESYNCHRONOUSGENERATORGRIDCONNECTEDOPERATION,THEUTILITYMODELHASTHEADVANTAGESOFPROMINENT,THROUGHSIMULATIONANDACTUALEXPERIMENTALOPERATIONTWOASPECTSTODISCUSSANDANALYZETHENETWORKCONDITIONSANDTHEWHOLEPROC
4、ESSOFGRIDSIMULATIONOFPOWERSYSTEMBYTHEMATLABMODULEINTHEPSBTOBUILDTHESIMULATIONMODEL,THECONSTRUCTIONOFASINGLEMACHINEINFINITEBUSSYSTEM,UNDERTHEENVIRONMENTOFSIMULINK,SIMULATIONOFTHEPOWERSYSTEM,ANDCANBECONVENIENTFORGRAPHICALDISPLAYOFVARIOUSWAVEFORMS,INCLUDINGDIFFERENTFREQUENCYDIFFERENCE,DIFFERENTPRESSURE
5、,DIFFERENTPHASEDIFFERENCEOFIMPULSECURRENTTHEWAVEFORMANDVARIOUSSTATEPOWERGRIDANDENDONBOTHSIDESOFTHESYNCHRONOUSGENERATORTERMINALVOLTAGEWAVEFORMINTHEACTUALOPERATIONOFTHELABORATORY,TODETERMINETHEBESTTIMESTEPINTHEWHOLELIGHTINGGRIDUSINGACCURATEROTATIONMETHOD,BYADJUSTINGTHETHREEPHASESYNCHRONOUSGENERATORACT
6、IVEPOWERMACHINEISCONNECTEDINPARALLELWITHTHEPOWERGRIDOPERATIONBYMEASURINGTHREEPHASECURRENT,POWER,POWERFACTORANDGRIDTHEANALYSISOFOPERATIONSTATE,BYREGULATINGTHEOPERATIONOFREACTIVEPOWERTOMEASURETHREEPHASECURRENTANDEXCITATIONCURRENT,MAKETHEDIAGRAMNAMELYVCURVEKEYWORDSSINGLEMACHINEINFINITEBUSSYSTEMIMPACTCU
7、RRENTACCURATEINTEGERMETHODVCURVE目录1绪论111本选题背景及意义112同步电机的基本构造及作用原理213本设计完成的主要工作414本章小结52基本原理621同步发电机并网及并网条件622同步发电机并网整步方法723本章小结93基于MATLAB的同步发电机并网仿真1031同步发电机并网模型建立1032同步发电机并网仿真过程分析1233本章小结164实验室内同步发电机的并网1841原理1842设备与接线1843实验方法1944实验结果错误未定义书签。45本章小结245同步发电机并网工作状态分析2551V形曲线意义2552同步发电机欠励状态2653同步发电机过励状态2
8、654本章小结27总结28参考文献29致谢3211绪论11本选题背景及意义改革开放后的30多年，我国工业化发展再上一个新台阶，这其中能源工业的快速发展为下游工业企业拓宽了发展空间，起到了尤为重要的作用。而在能源工业方面，电力行业的不断突破瓶颈式发展表现最为突出。因此对电网供电进行探讨有其作用所在。在当前电网供电系统中，单一的同步发电机对电网供电不能满足要求，这主要表现在以下4个方面（1）单独一台发电机的容量存在限制；从而使得其发电容量也受到限制。（2）负载是经常不断变化的使得在线路负载很小时，发电机的供电效率非常低，不符合经济效益。（3）若发电厂没准备备用电机，一旦电网中发电机需要检修，就必须
9、停止供电。但是若有备用发电机，也等同于经常闲置了一台发电机，这是非常不经济的。（4）在电网中线路负载改变时，因为是单台发电机供电，电网系统容量并不大，此时发电机的频率以及其电压都会受到影响。比如当启动一台大容量的电动机而引起冲击电流时，首先由于电枢反应的存在使电压下降，其次由于线路负载增加，此时和发电机轴联带动其转动的原动机转速下降，同时使得其频率和发电机端电压也下降。这种情况下即使在发电机侧配备有调压装置以及在原动机配备有调速装置，也很难不会发生频率和端电压突然降低。此时会使得灯光发暗，电网中其他电动机转速下降，同时还会产生短时间冲击电流。在电压过低时，本来要起动的大容量电动机，可能会因为起
10、动转矩不足而启动不起来，或者要经过一个非常场时间的启动过2程才能启动，这是很不符合发电的最优化的并且同时设备产生过热现象也易烧坏。由于上述的这些不足，单台发电机运行一般多用在农村或者发电量需求不大的地区，而在广大的工业地区，每个发电厂都是由几台或者十几台发电机并联起来发电。而通过将多台同步发电机并网运行后优点明显，主要表现在（1）提高了供电的可靠性，当电网中只有一台发电机出现故障时需要检修并不需要停电；（2）使得供电更加的灵活经济且便于统一管理。比如当将水电厂与火电厂一起并入电网运行时，在供电旺季和淡季,两种电厂可以按照当前需求,使得各种用以发电能源能得到合理使用。同时也能据此来安排投入电网的
11、发电机数量，这样的话就能极大提高供电的效益；（3）使得供电质量得到加强，电网中一台发电机的使用与否，局部负载的变化，不会对整体产生较大影响。所以在该背景下，探讨分析发电厂电机并网发电模式并对不同条件下的同步发电机并网进行讨论是很有意义的。12同步电机的基本构造及作用原理121同步电机的基本构造同步电机结构主要分为转子、定子、气隙、冷却系统以及励磁系统，其中转子有两种构造型式凸极式和隐极式，定子则包括铁芯、绕组和机座。其结构模型如图11所示。3图11同步电机结构模型122同步电机的作用原理将同步电机与原动机相连，利用原动机带动同步电机转子选装，给其提供机械能。此时同步电机内部随着转轴一起运动的励
12、磁磁场依次切割定子各相绕组即等同于绕组也切割磁场。此时主要磁场与绕组之间发生相对切割，内部电枢绕组中就会感应出规律性变化的三相电势即可提供交流电源。如图12所示。图12同步发电机示意图413本设计完成的主要工作131同步发电机并网过程的仿真在MATLAB仿真软件环境下，在SIMULINK模块集合中的POWERSYSTEMBLOCKSET中选择适合当前仿真的同步发电机模型和同步发电机的调速模型HGT和励磁模块EXCITATIONSYSTEM、变压器、三相电源、三相负载、断路器等搭建仿真模型，模拟同步发电机并网过程，通过示波器显示下列条件下冲击电流波形和变压器两侧同步发电机端以及三相电源端电压波形
13、（1）两端相位，电压一致，频差1；（2）两端相位，电压一致，频差5；（3）两端相位，电压一致，频差10；（4）两端频率，相位一致，存在压差；（5）两端频率，电压一致，存在相位差；由整个仿真过程深刻理解同步发电机并网条件，掌握同步发电机并网原理，为进入实验室测取数据并分析做准备。132同步发电机并网的实验室操作利用学校电机学实验室现有设备条件，采用同步发电机并网准确整步法中的灯光旋转法或者灯光明暗法判断最佳并网时机，使用直流测功机和同步电机通过轴联再在这之前接入励磁和电枢电压模拟同步发电机发电，实验室内三相电源模拟大电网侧，在并网成功后分别改变同步发电机的有功功率和无功功率输出的大小，测取励磁电
14、流、功率因数、三相定子电流等数值，分析同步发电机在与三相电源并联运行之后的工作状态并由此延5伸探讨。14本章小结首先介绍了本设计选题的背景和意义，从中可以看出该设计课题的意义所在，接着简单说明了同步发电机的基本构造及其作用原理，为后续工作提供一定的理论基础，最后详细述说了本设计课题的主要工作任务和目标。62基本原理21同步发电机并网及并网条件211同步发电机并网将同步发电机并联接入电网运行称为同步发电机并网，其示意图如图21所示。图21同步发电机并联成大电网212同步发电机并网条件令同步发电机和大电网进行并联在一起运行时的过程叫做整步。在并网时考虑到要不能使同步发电机受到损伤同时要避免电网受到
15、重大干扰，避免较大的电流产生。因此，并车前应保证同步发电机能满足下列三个条件（1）二者的相序必须保持一致；（2）二者频率保持相近；（3）同步发电机电压E和电网电压U，两者大小相等。722同步发电机并网整步方法221自整步法（粗整步法）主要分为以下四个步骤（1）首先在同步发电机端和电网端相序一致的情况下将同步发电机励磁绕组通过适当的电阻短接；（2）接着由调节直流电机转速使同步发电机的转速调整到其额定转速即保持同步发电机与电网端二者频率一致；（3）在接通励磁电流之前将同步发电机与电网进行并网合闸操作；（4）随即接通励磁电流并调节其大小，此时利用发电机内部转子磁场和定子磁场二者的电磁转矩将转子拉入同
16、步转速，则二者并网结束。自整步法的关键在于同步发电机励磁绕组需要采用一电阻短接，若励磁绕组直接开路，则会在其中感应出很高的电压，若同时直接短路，则会在发电机内部的定、转子绕组间产生一个非常大的冲击电流。222准确整步法主要分为灯光明暗法和灯光旋转法两种，如图22所示。8图22A为灯光明暗法B为灯光旋转法灯光明暗法并网操作如下（1）首先由改变发电机励磁电流大小使同步发电机端的电压与电网端电压相等；（2）将同步发电机和电网两端的电压调节一致后，若二者相序一致，灯光显示明暗交替，若三灯光不表现出明暗交替，则表明同步发电机端与电网端相位是不一致的，此时要改变三相电源的输出线或者同步发电机的引入线，直到
17、观察到明暗现象，接着保持二者相序不变；（3）接着改变同步发电机的转速使其发电频率变化，直到观察到（2）中所述现象非常缓慢时说明此时二者频率非常相近，此时等到三灯完全熄灭的时刻，就能闭合并网开关。为保证选择并网时机，可以使灯光明暗多循环几次，选择最佳并网时刻。灯光旋转法并网步骤与明暗法基本一致，在判断相序是否一致时应该是看三灯明暗是否按规律旋转，同时确定最佳的并网时机是在3号灯完全熄灭的时刻。9223两种并网方法比较自整步法因为其操作简单方便，所以能迅速达到使同步发电机与电网进行并联运行的目的，但是会在并网瞬间可能产生较大的冲击电流；而准确整步法在进行并网时需要对每一个并网的条件都进行检查，耗时
18、较多。考虑到在实验室内实际情况以及操作力求准确稳定等因素，选择使用准确整步法中的灯光旋转法。23本章小结本小结主要介绍了同步发电机并网、并网条件以及并网方法，并由并网方法具体比较分析了准确整步法和自整步法（粗整步法）两者各自的优缺点，结合实际选取了合适的并车方法。103基于MATLAB的同步发电机并网仿真31同步发电机并网仿真模型的建立同步发电机并网模型采用单机无穷大系统，由此来分析发电机并网的动态过程。如图31所示。发电机无穷大系统变压器负荷负荷图31单机无穷大系统311仿真模型各模块介绍（1）单机即同步发电机，选用SYNCHRONOUSMACHINES。参数PN200MWVN138KVFN
19、60HZXD1305XD0926XD0252XQ0474XQ0243XL018TD101TD0053TQO01同时选用同步发电机的调速系统模型HYDRAULICTURBINEANDGOVERNOR和同步发电机的励磁调节器EXCITATIONSYSTEM便于对发电机的各参数设定和检查。（2）变压器模型选择THREEPHASETRANSFORMER接法为YY，参数PN210MWFN60HZV1/V2138KV/230KVR1R20027L1L2008RM500LM500（3）无穷大系统选择三相电源THREEPHASESOURCE代替。参数V230KVFN60HZX/R1011（4）变压器两端负载选
20、择三相RLC负载即THREEPHASEPARALLELRLCLOAD。系统负荷分别为5MW，10MW。（5）选用断路器THREEPHASEBREAKER来设定同步发电机与三相电源并网时机。（6）采用一个多路选择器BUSSELECTOR从发电机的M端口引出其各项参数接回其励磁以及调速模型。（7）在仿真中放入一个POWERGUI模块来进行仿真模型初始工作状态各项参数设定。312仿真模型的确立及初步运行将发电机设为PU节点，BUSTYPE选择为PVGENERATOR，建立发电机并网模型如图32所示。图32同步发电机并网的仿真模型仿真模型确定后首先对仿真模型进行潮流计算和初始状态设置，使其工作在稳定状
21、态，便于进行下一步运行，操作如下12（1）点击进入POWERGUI模块，在其中选项点击STEADYSTATEVOLTAGESANDCURRENTS按钮，从而能看到当前时刻下各项参数值，同时能选择查看的还有状态变量、电压电流值等；（2）点击INITIALSTATESETTING选项可完成模型运行初始状态的设定，可以将状态变量参数全部设为零或者设为稳定状态或手动输入给定值，从而可以针对不同初始条件来进行仿真分析；（3）通过MACHINELOADFLOW选项用来挖妙脆角鞥模型中三相同步发电机节点的设置，此处设节点为PVGENERATOR，同时还可对三相同步发电机的功率和电压进行设定，在窗口中可查看三
22、相同步发电机的各项参数。32同步发电机并网过程仿真分析通过改变三相同步发电机和系统的的参数设置，可对多种条件下的并网进行仿真分析，考虑到变压器是YY型连接，本设计主要分析比较在同步发电机与三相电源两端频差为1、5、10时发电机的运行情况以及在两端存在相位差，压差时进行研究分析。仿真算法采用ODE45，波形显示皆为其标幺值。观察在正常条件下运行后三相同步发电机的转子转速如图33所示，可以看到整个仿真模型系统在运行60秒左右后稳定。所以断路器设定在运行70秒后闭合闭合，即70秒时刻实现并网操作。13图33同步发电机转速321存在频差时的仿真结果（1）两端相位和电压一致，频差1（正常条件下并网）时，
23、三相同步发电机的A相电流即冲击电流波形如图34所示，并网前后两端电压波形如图35所示。图34三相同步发电机A相电流14图35并网前后变压器两侧电压从图示可以看出，正常条件下的并网70秒时刻冲击电流为03,而稳态时A相电流为025，冲击电流在稳态电流的12倍范围内，属于正常，变压器两侧电压在并网前后几乎没有变化，说明并网契合度很高。（2）两端相位和电压一致，频差5时，并网冲击电流波形如图36所示。图36三相同步发电机A相电流可以观察到尽管三相同步发电机最终能稳定下来，但是其在70秒并网时刻冲击电流高达6，为稳态时的电流的24倍，此时冲击电流是极高的，在实际中属于非常危险的并网，可能会烧坏电网内设
24、备。15（3）两端相位和电压一致，频差10时，并网冲击电流波形如图37所示。图37三相同步发电机A相电流从冲击电流波形能看出此种条件下并网后系统无法稳定，并网时刻冲击电流高达8，为稳态时的32倍，在实际操作过程中，这种并网时不允许的。322存在压差时的仿真结果将三相同步发电机端电压由138KV修改为128KV，同时也改变了发电机端三相负载的额定电压，冲击电流波形如图38所示。图38三相同步发电机A相电流可以观察到并网时刻冲击电流为07，约为稳态时电流的3倍，冲击电16流较大，并网稳定后，三相同步发电机的A相定子稳态电流增大。333存在相位差时的仿真结果在变压器两端电压和频率都一致的情况下，设置
25、相位差，此时冲击电流和两端电压波形如图39和图310所示。图39三相同步发电机A相电流图310并网前后变压器两侧电压并网时冲击电流为065，是稳态时的约3倍，之后系统也能快速达到稳定状态。33本章小结基于MATLAB对同步发电机的并网过程进行了系统性的仿真分析，充分讨论了不同频率，相位，压差的条件下并网的情况，以此更加深入理解了17同步发电机并网条件以及并网中系统的运行状态，为进入实验室内操作打好了理论基础。184实验室内同步发电机的并网41原理以21中所述同步发电机并网条件为理论基础，采用准确整步法中灯光旋转法为并网方法实现电机与电网并联运行。42设备与接线421实验设备实验设备如表41所示
26、。表41实验设备序号型号名称数量1MET01电源控制屏1台2DD03不锈钢电机导轨、测速系统及数显转速表1件3DJ23校正直流测功机1台4DJ18三相同步电机1台5D342智能型功率、功率因数表1件6D52旋转灯、并网开关、同步机励磁电源1件422实验接线实验设备接线图如图41所示。19图41同步发电机并网试验线路原理图其中直流测功机励磁电阻RST选用D44上的180电阻，电枢电阻RF1选用D44上的1800电阻，同步发电机励磁电阻RF2选用D41设备上的90与90串联然后再加上加上90与90并联共225阻值。43实验方法431有功功率的调节（1）按222所述准确整步法中灯光旋转法操作把同步发
27、电机投入电网并联运行；（2）成功并网之后，调节原动机MG的励磁电阻RF1和发电机的励磁电流IF从而使同步发电机的三相定子电流约为零，此时则有同步发电机的励20磁电流IFIF0。（3）保持（2）中电流不变化，接着调节励磁电阻RF1,令其阻值增大，此时三相同步发电机的输出功率也会同样增大。（4）当三相同步发电机的定子电流从零到其额定电流大小的变化范围内读取三相电流、三相功率、功率因数的数值，记录数据。432无功功率的调节测取输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线（1）按222所述准确整步法中灯光旋转法操作将同步发电机投入电网并联运行；（2）使三相同步发电机的输出功率P2稳定约为零；（3）先调节R
28、F2电阻使三相同步发电机的励磁电流上升，（调整办法是先调节串联部分，调至零位后用导线短接，再调节并联部分）使同步发电机定子电流增大到与其额定电流相同，并调节RST保持P2始终约为0。记录此点同步发电机的励磁电流IF、定子电流I；（4）减少同步发电机励磁电流IF使定子电流I减少到最小值并记录此点数据；（5）继续减少同步电机励磁电流，此时定子电流又将开始增大到额定电流；（6）在上述（4）和（5）两种情况下读取三相电流及励磁电流并记录。输出功率为20W和40W时的操作同上，同时记录数据。44实验结果（1）三相同步发电机与电网并联运行时有功功率变化时，三相定子电流、同步发电机输出功率以及功率因数如表4
29、2所示，其中21UIPPPPIIIICBA3/COS3/22，）（U220VIFIF0128AN1500R/MIN表42有功功率调节数据记录序号输出电流I（A）输出功率P2（W）功率因数IAIBICIPIPIIP2COS1007200710090078312192500842013301009901112953332807783018601590150165411101512081440225020190205505195700896502930267025027657247904087960345032031032577930510840875704103803690386921351127
30、2086480480449043904561081373145408379055051605090525122536915940797（2）三相同步发电机与电网并联运行同步发电机输出功率为零时，三相定子电流与励磁电流如表43所示，绘制输出电流平均值与励磁电流关系如图42所示，即输出功率约为零时的V形曲线。U220VN1500R/MINP20W表43输出功率约为零时数据记录序号输出电流I（A）励磁电流IFAIAIBICIIF104490410435043119332030703590386035118323033402960325031817140275023402640258159502110
31、1790204019814886014601101420133135770095006300910083125822800360051003700411094900890114009100980926100134017014601508141102110250214022506711202730314027802880543130343038103503580417图42输出功率约为零时V形曲线（横坐标为IF，纵坐标为I）（3）三相同步发电机与电网并联运行同步发电机输出功率为20W时，三相定子电流如表44所示，V形曲线如图43所示；U220VN1500R/MINP220W表44输出功率为20W
32、时数据记录序号输出电流I（A）励磁电流IFAIAIBICIIF1056605305630553186520492044804790473173039403603820379156340311028029502951450199018901630184108560278031026202830758703403720329034706072380401043903980413046490438047043404470396图43输出功率为20W时V形曲线（横坐标为IF，纵坐标为I）（4）三相同步发电机与电网并联运行同步发电机输出功率为40W，三相定子电流如表45所示，V形曲线如图44所示。表45
33、输出功率为40W时数据记录序号输出电流I（A）励磁电流IFAIAIBICIIF1067406350662065719442053405053052117923044304080426042616340375034403690363149750311027602802891346024602301970224111370303032102770307858037039603440370605904320457041304340462100462049704460468039824图44输出功率为40W时V形曲线（横坐标为IF，纵坐标为I）45本章小结在实验室内采用三相同步发电机系统的完整的完成了
34、其并车实验，从实验目的、实验项目、设备、接线、实验方法、数据图形整理等六个方面再现了整个发电机的并网过程，同时从改变无功功率和有功功率输出的大小两方面研究了电机的工作状态。255同步发电机并网工作状态分析51V形曲线意义在同步发电机并联接入电网运行时，由于输出电压是前段电网供给的，所示此时若同步发电机所接的负载是感性的，这时会由于电枢反应的存在使得其表现出去磁，要使得输出的电压能够稳定恒定，需要改变发电机的励磁电流使其变大，以此消除其电枢的影响。由第四章实验结果中所绘制的V形曲线可得到一般情况下的V形曲线如图51所示。图51同步发电机的V形曲线由图51可以看出，对于给定的各种有功功率有着不一样
35、的V形曲线，输出有功功率越大，其V形曲线越在图形上方，其中在V形曲线最低位置处为电枢电流最小时刻，此时同步发电机的功率因数COS为1，曲线簇最低点的连线即为COS1线，其左侧为同步发电机工作的欠励状态，右侧为同步发电机工作的过励状态。曲线左侧90线表示同步发电机工作的稳定极限，即对于每一个固定的有功功率，都存在一个同步发电机的最小26励磁受其限制，曲线再往左为同步发电机工作的不稳定区。同时曲线右边部分各条曲线终端一起较集中，产生原因是作图时未纳入磁路饱和的条件。52同步发电机欠励状态在将同步发电机并联接入电网后，若其除了有向电网供给有功功率外，还向电网提供电容性无功功率，这个时候同步发电机的励
36、磁称为欠励状态。欠励状态下工作的同步发电机，改变同步发电机励磁电流使其减小，则其定子电流会增大，并且在相位上要前于电压，此时如果持续的使电流减小，同步发电机电压也将继续变小，此刻同步发电机已经超前的功率因数角和功率因数也将继续变大，同时其定子电流也跟着继续变大，当到达电机功率角为90度的时刻，也代表着稳定运行极限的到来，此时若再继续使励磁变小，会使得电机和电网失去同步。可见发电机欠励的程度不仅要受电枢电流的限制，还要受稳定的制约。在供电线路负载较小的状况下，使发电机在欠励的状态下运转，这样能让其具备吸收一部分相位上滞后的电流，可以有效缓解电网中电压上升的情况，能达到保持电网电压在一个稳定水平上
37、的目的。但是当同步发电机工作在欠励状态下时，效率实在是太低，一般情况下是不允许发电机工作在此状态的，若线路负载实在太轻，可考虑关闭发电机组。53同步发电机过励状态在同步发电机并联接入电网运行时，若发电机除了向电网输出有功功率之外，还供给其感性无功功率，此时发电机的励磁状况称为过励状态。此时若继续改变励磁电流使其变大，则同步发电机电枢电流和已经是滞后状态的功率因数角将会同时变大，发电机将向电网输出更多的感性无功功率。但是同时功率角却是随着同步发电机励磁电流的增大而减小的，27同时发电机的稳定程度提高，过励的程度将受到励磁电流和电枢电流二者的双重限制。在电网中同步发电机属于过励状态工作时，能够吸收
38、电网中的相位超前于电压的电流，能改善工作的功率因数，能更稳定的发电。54本章小结本章在第四章实验结果的基础上讨论了同步发电机V形曲线的意义，并由V形曲线重点延伸分析了同步发电机的两种工作状态即过励和欠励状态。当同步发电机和电网二者并联运行时，通过改变励磁电流的大小，就能使发电机输出的无功功率跟着变化，此时不仅能据此改变无功功率的大小，而且能使无功功率的性质发生变化。当过励时，输出的电枢电流是滞后电流；当欠励时，电枢电流即变为超前电流，此时发出容性无功功率。28总结本设计首先学习了同步发电机的发电原理及其与大电网并网的同期条件和并网方法，接着从仿真和实际实验操作两方面再现了同步发电机并网的整个过
39、程。在基于MATLAB的仿真中，主要分析了不同并网条件下并网时刻冲击电流和变压器两端电压变化，通过观察分析不同并网条件下的二者波形再次确立同步发电机并网准同期条件的重要性。在实际实验室内操作方面结合实验室现有条件选择合适并网方法及线路图，主要测取了两种情况下同步发电机的工作状态，一是调节同步发电机有功功率，一是调节同步发电机无功功率，其中详细测取了在调节同步发电机无功功率时的V形曲线。最后就实验测取的同步发电机并网V形曲线得到一般情况下的曲线并对之进行了详细的分析。根据上述工作获得结论，同步发电机在并网时根据其励磁状况分为三种工作状态即过励状态、正常状态、欠励状态（1）当同步发电机并网后励磁状
40、况是欠励时，此时其工作效率很低，电机运行的同时还能吸收一部分相位滞后的电流，能降低电网中上升的电压，是不经济运行；（2）当同步发电机并网后励磁状况是过励时，电机除了能向电网输出有功功率外，还能提供感性无功功率，同时能吸收电网中相位超前于电压的电流，能起到改善电机工作时的功率因数，利于发电；（3）尽管前两种情况下对并网电机运行有着可取之处，实际中总是尽可能并网的的发电机能工作在正常的稳定状态下，电网中无论出现相位超前或滞后的电流都不是最优条件下的发电，具体情况需要从实际和理论两方面考虑。29参考文献1汤蕴璆，史乃电机学机械工业出版社2001TANGYUNMIU,SHINAIELECTRICALM
41、ACHINERYPRESSOFMACHINERYINDUSTRY20012郑立平,张晶，王文一电机与拖动技术大连理工大学出版社2012DDENGLIPING,ZHANGJING,WANGWENYIMOTORANDDRAGTECHNOLOGYDALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYPRESS20123曾翔君，刘国伟，申忠如，霍大谓发电机并网的仿真研究西北电力技术200161315ZENGXIANGJUN,LIUGUOWEI,SHENZHONGRU,HUODAWEISIMULATIONSTUDYOFGENERATORGRIDCONNECTIONNORTHWESTPOWERTECHN
42、OLOGY2001613154刘慧娟，张威电机学与电力拖动基础国防工业出版社2007LIUHUIJUAN,ZHANGWEIMOTORANDELECTRICDRIVEFOUNDATIONNATIONDEFENSEINDUSTRYPRESS20075张莹工厂供配电技术电子工业出版社2011ZHANGYINGFACTORYPOWERSUPPLYTECHNOLOGY20116付巍同步发电机并网运行的研究J机械管理开发2005FUWEIRESEARCHONGRIDCONNECTEDOPERATIONOFSYNCHRONOUSGENERATORJDEVELOPMENTOFMACHINERYMANAGEME
43、NT20057钟清同步发电机并网实训设计现代企业教育2012ZHONGQINGTHEDESIGNOFTHESYNCHRONOUSGENERATORANDTHENETTRAININGMODERNENTERPRISEEDUCATION20128赵倩基于同步发电机模型的逆变器并网研究青岛科技大学2012ZHAOQIANRESEARCHONGRIDCONNECTEDINVERTERBASEDONSYNCHRONOUSGENERATORMODELQINGDAOUNIVERSITYOFSCIENCETECHNOLOGY20129姚致清，赵倩，刘喜梅基于准同步原理的逆变器并网技术研究电力系统保护与控制201
44、1YAOZHIQING,ZHAOQIAN,LIUXIMEIRESEARCHONGRIDCONNECTEDTECHNOLOGYBASEDONQUASISYNCHRONIZATIONPRINCIPLEPOWERSYSTEMPROTECTIONANDCONTROL201110VASILADIOTISMANALYSIS,IMPLEMENTATIONANDEXPERIMENTAL30EVALUATIONOFCONTROLSYSTEMSFORAMODULARMULTILEVELCONVERTERSWEDENDPARTMENTOFELECTRICALENGINEERINGOFROYALINSTITUTEOF
45、TECHNOLOGY200911BORGESCLT，MARTINSVFMULTISTAGEEXPANSIONPLANNINGFORACTIVEDISTRIBUTIONNETWORKSUNDERDEMANDANDDISTRIBUTEDGENERATIONUNCERTAINTIESJELECTRICALPOWERANDENERGYSYSTEMS,2012,3610711612TOMLPARTICIPATIONOFINVERTERCONNECTEDDISTRIBUTEDENERGYRESOURCESINGRIDVOLTAGECONTROLDLEUVENKATHOLIEKEUNIVERSITY2011
46、13党向东风力发电机组并网运行研究华北电力大学（河北）2009DANGXIANGDONGRESEARCHONTHEGRIDOPERATIONOFWINDTURBINENORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITYHEBEI200914刘平，李辉，刘鹏龙基于MATLAB的发电机并网过程仿真分析2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集2009LIUPING,LIHUI,LIUPENGLONGSIMULATIONANDANALYSISOFGENERATORNETWORKPROCESSBASEDONMATLAB2009SYSTEMSIMULATIONTECHNOLOGYANDIT
47、SAPPLICATIONINCONFERENCEPROCEEDINGS200915吕新福，高宏，张学军相灯法并网在实际生产中的应用现代电子技术2007LVXINFU,GAOHONG,ZHANGXUEJUNAPPLICATIONOFPHASELIGHTMETHODINACTUALPRODUCTIONMODERNELECTRONICTECHNOLOGY200716刘兴杰，田建设基于MATLAB的发电机并网动态仿真分析电力科学与工程2003LIUXINGJIE,TIANJIANSHESIMULATIONANDANALYSISOFGENERATORNETWORKDYNAMICSIMULATIONBAS
48、EDONMATLAB200317胡文双馈风力发电机系统及并网研究湖南工业大学2013HUWENRESEARCHONTHESYSTEMANDGRIDOFDOUBLYFEDWINDGENERATORHUNANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY201318马春山，史剑发电机并网前出现定子电流原因分析煤炭科技2014MACHUNSHAN,SHIJIANANALYSISOFSTATORCURRENTCAUSEDBEFOREGENERATORGRIDCONNECTIONCOALTECHNOLOGY201419保志荣风电并网对传统电网的影响分析机电信息201431BAOZHIRONGANALYSI
49、SOFTHEINFLUENCEOFWINDPOWERGRIDCONNECTEDTOTHETRADITIONALPOWERNETWORKELECTROMECHANICALINFORMATION201420雷敏,杨万里,李丹,张骏杰分布式电源并网对配电网的影响湖南工业大学学报2014LEIMIN,YANGWANLI,LIDAN,ZHANGJUNJIETHEEFFECTOFDISTRIBUTEDPOWERSUPPLYNETWORKONTHEDISTRIBUTIONNETWORKJOURNALOFHUNANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY201432致谢在经过了为期大约一学期的毕业设计之后，我希望能借此机会，对各位帮助我的人送上最诚挚的感谢。首先感谢仪器科学与电气工程学院四年来对我的辛苦培育，让我在丰富多彩的大学生活中学到很多东西。感谢学院为我提供这么优秀的学习环境和科研氛围。感谢学院里的各位老师们，每当我们遇到困难的时候，老师们都会倍加关心的为我们解决难题。在这里我要特别感谢的是我得指导老师老师。作为我的毕设指导老师，李老师给予了我很多专业方面的指导，并且对我的学习态度进行的更正，给我未来的道路指引了方向。每次设计中遇到问题时，李老师不辞辛苦的讲解才
