发电机励磁系统的数学模型及P ID 控制仿真 一设计意义、任务与要求 1.1 电力系统建模的重要意义 1.2 设计任务 建立同步发电机、电压测量单元、功率放大单元与PID 调速器的传递函数； 通过Matlab 的建模及仿真，对阶跃响应情况进行分析； 加入PID 调节环节，使励磁控制系统的动态特性曲线满足动态指标。 1.3设计要求 我国国标《大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件》（GB7409-1987）对同步发电机动态响应的技术指标作如下规定： 1） 同步发电机在空载额定电压情况下，当电压给定阶跃响应为±10％时，发电机电压超调量应不大于阶跃响应的50％，摆动次数不超过3次，调节时间不超过10s。 2） 当同步发电机突然零起升压时，自动电压调节器应保证其端电压超调量不得超过额定值的15%，调节时间不应该超过10s,电压摆动次数不大于3次。 二 方案设计与论证 现代电力系统的稳定性是电力系统安全运行的主要问题之一。随着我国电力工业的迅速发展，单机系统容量不断增大，区域间互联增多，电源点远离负荷中心，线路长趋于重负荷运行之下，以及电力系统与发电机组控制复杂化等因素都造成电力系统的稳定性下降，使得稳定问题成为我国电力系统中相当突出而又迫切需要解决的任务。 大量的理论分析和实践经验证明，为了提高电力系统稳定性而采取的措施中，发电机的励磁控制具有明显的作用，是一个经济而又有效果的手段。通过对发电机施加合适的励磁控制，可以使之工作在人工稳定的区，提高输送功率的极限，提高系统稳定储备，改善系统静态稳定性能。通过附加控制，增加阻尼，可以改善系统的动态稳定性。因此，改善发电机励磁控制技术，使之跟有效的服务于电力系统安全稳定运行，便成为一个重要的课题。 因为本设计主要针对PID 调节在励磁控制中的作用，因此设计方案设有无PID 调节励磁控制和有 PID 调节控制两个方案，并进行对比，分出优劣，选取效果极佳的方案。 同步发电机励磁系统是指向同步发电机提供励磁的所有部件的总和，包括励磁功率部件、励磁控制部分、发电机电压测量和无功电流补偿部分，以及电力系统稳定器（简称PSS），见图2-1。 图2-1 发电机励磁系统组成 2.1 方案一 该方案中引入了励磁自动控制系统的控制单元有：测量比较单元、综合放大单元、励磁机和同步发电机。其励磁调节器的构成环节如图 2-2。图中每个环节的具体电路及工作特性在不同类型的励磁器中可能有相当大的差异，但其构成环节所呈现的静态特性还...
