內容簡介
本書以問答的形式簡明扼要地介紹了與電網穩定密切相關的發電機勵磁控制技術及典型事故分析。本書共四章，第一章介紹發電機勵磁技術概述；第二章介紹發電機勵磁控制器的基本概念，主要包括自動控制原理、電力電子技術、發電機技術、發電機滅磁技術、轉子過電壓技術等；第三章介紹發電機勵磁系統試驗，主要包括勵磁系統靜態和動態調試試驗、勵磁系統參數測試試驗、電力系統穩定器（PSS）試驗、發電機進相試驗；第四章介紹發電機勵磁系統典型事故分析；附錄部分收錄了與發電機勵磁控制相關的各種試驗的試驗措施和試驗報告。作者簡介
孟凡超，電氣工程師，2002年畢業於河南理工大學電氣系，畢業後在河南鄭州從事電廠循環水泵變頻調速工作。2003年考入華北電力大學攻讀碩士學位，進行發電機控制與檢測研究。2006年進入河北省電力研究院從事發電機勵磁試驗研究工作。作為第一課題人完成《電力系統穩定器參數辨識及其對電網穩定的影響》課題，並在國內期刊上發表論文多篇。吳龍，高級工程師，十多年來一直從事大中型發電機勵磁產品的研製開發及工程套用，參與首台600MW機組自並勵系統國產化改造的工程設計及現場試驗，目前主要從事發電機勵磁工程技術的研究及套用方面的工作。
目錄
前言第一章概述
1.1什麼是發電機勵磁系統？
1.2發電機勵磁系統如何分類？
1.3發電機勵磁控制系統有哪些任務？
1.4維持發電機的電壓在給定水平有何意義？
1.5勵磁系統主要由哪幾部分構成？
1.6勵磁系統的主要技術指標有哪些？
1.7勵磁系統試驗常用的依據有哪些？
1.8國內生產勵磁調節器的廠家有哪些？
1.9國外生產勵磁調節器的廠家有哪些？
1.10發電機勵磁控制技術主要與哪幾個學科相關？
1.11發電機勵磁相關的試驗有哪些？
1.12勵磁系統的發展趨勢是什麼？
第二章發電機勵磁控制的基本概念
第一節自動控制的基本概念
2.1什麼是自動控制？
2.2什麼是自動控制原理？
2.3自動控制理論如何分類？
2.4自動控制系統是如何分類的？
2.5什麼是穩定系統和不穩定系統？
2.6控制系統由哪幾部分組成？
2.7控制裝置由哪些基本元件組成？
2.8什麼是控制系統的輸出量和輸入量？
2.9什麼是反饋？
2.10什麼是反饋控制系統？
2.11什麼是開環控制系統？
2.12開環控制系統如何分類？
2.13開環控制系統有何特點？
2.14什麼是閉環控制系統？
2.15閉環控制系統如何分類？
2.16閉環控制系統有何特點？
2.17什麼是閉環控制系統的誤差信號？
2.18什麼是複合控制方式及複合控制系統？
2.19複合控制系統的工作原理是什麼？
2.20常見的複合控制方式有哪些？
2.21控制系統的輸入有幾類？
2.22控制系統產生誤差的主要因素有哪些P
2.23什麼是自動控制系統的過渡過程？
2.24在階躍擾動作用下控制系統的過渡過程有哪些基本形式？
2.25哪些過渡過程能滿足控制要求？
2.26什麼是發電機的勵磁控制系統？
2.27勵磁控制系統性能的評價指標主要有哪些？
2.28勵磁控制系統如何分類，其區別是什麼？
2.29什麼是系統的物理模型？
2.30什麼是系統的數學模型？
2.31控制系統的數學模型包括哪幾種？
2.32建立控制系統數學模型的方法有哪些？
2.33分析法建立控制系統的數學模型有哪幾個步驟？
2.34試驗法建立控制系統數學模型有哪些步驟？
2.35控制系統性能的分析方法有哪些？
2.36什麼是時域分析法？
2.37什麼是控制系統的靜態與動態？
2.38為什麼說研究控制系統的動態比研究其靜態更有意義？
2.39控制系統的動態性能指標是什麼？
2.40什麼是頻率特性？
2.41什麼是頻域分析法？
2.42頻域分析法有何特點？
2.43什麼是控制系統的幅頻特性？
2.44什麼是控制系統的幅頻特性曲線？
2.45什麼是控制系統的幅相曲線？
2.46什麼是控制系統的截止頻率？
2.47控制系統的性能指標有哪些？
2.48控制系統的頻寬頻率選擇有何要求？
2.49什麼是控制系統的傳遞函式？
2.50什麼是傳遞函式的前向通道和反饋通道？
2.51控制系統的微分方程和傳遞函式有何異同？
2.52自動控制系統主要包括哪些典型環節？
2.53什麼是比例控制？
2.54比例環節的數學模型是什麼？有何特點？
2.55比例環節參數的作用和影響是什麼？
2.56慣性環節的數學模型是什麼？有何特點？
2.57什麼是微分控制？
2.58微分環節的數學模型是什麼？有何特點？
2.59微分環節參數的作用和影響是什麼？
2.60什麼是積分控制？
2.61積分環節的數學模型是什麼？有何特點？
2.62積分環節參數的作用和影響是什麼？
2.63P1D控制的優點是什麼？
2.64振盪環節的數學模型是什麼？有何特點？
2.65純時間延時環節的數學模型是什麼？有何特點？
2.66什麼是控制系統的穩態誤差？
2.67什麼是控制系統的漸近穩定性？
2.68什麼是控制系統的方塊圖？
2.69控制系統的方塊圖如何繪製？
2.70什麼是方塊圖的等效變換？
2.71信號流圖的性質是什麼？
2.72什麼是擾動信號？
2.73什麼是單位階躍回響？
2.74什麼是單位脈衝回響？
2.75什麼是控制系統的校正？
2.76串聯超前校正的原理是什麼？
2.77串聯滯後校正的優缺點是什麼？
2.78串聯超前校正和滯後校正的區別是什麼？
2.79串聯滯後一超前校正的特點是什麼？
2.80串聯校正和反饋校正有何區別？
2.81控制系統為什麼要採用無源超前校正？
2.82控制系統無源滯後環節有什麼作用？
2.83控制系統為什麼要採用有源校正環節？
2.84什麼是控制系統的穩態誤差？
2.85什麼是電力系統的靜態穩定性？
2.86什麼是電力系統的動態穩定性？
2.87控制系統的穩定性與哪些因素有關？控制系統的穩定判據是什麼？
2.88什麼是奈奎斯特穩定判據？
2.89奈奎斯特穩定判據的特點是什麼？
第二節電力電子基本概念
2.90什麼是電力電子技術？
2.91電力電子技術有何特點？
2.92電力電子變流技術都套用於哪些方面？
2.93電力電子變流技術包括哪些內容？
2.94套用電力電子器件的控制系統一般由哪幾部分組成？
2.95PN結的反向擊穿有哪幾種類型？
2.96什麼是熱電擊穿？
2.97什麼是隧道擊穿？
2.98什麼是雪崩擊穿？
2.99PN結二次擊穿的原因是什麼？
2.100什麼是電力電子器件？
2.101電力電子器件如何分類？
2.102電力電子器件的損耗有哪些？
2.103什麼是晶閘管？它有哪些用途？
2.104晶閘管有哪些主要參數？
2.105什麼是晶閘管的斷態重複峰值電壓、反向重複峰值電壓？
2.106什麼是晶閘管的通態平均電壓？
2.107什麼是晶閘管的通態平均電流、維持電流、擎住電流、浪涌電流？
2.108什麼是晶閘管的斷態電壓臨界上升率？
2.109什麼是晶閘管的通態電流臨界上升率？
2.110什麼是晶閘管的正向特性？
2.111什麼是晶閘管的反向特性？
2.112晶閘管的型號KP200-14表示什麼意義？
2.113晶閘管導通的條件是什麼？
2.114晶閘管正常工作時的特性有哪些？
2.115實際電路中為什麼要採用晶閘管串聯？
2.116晶閘管串聯使用時應採取哪些措施？
2.117在實際電路中，什麼情況下要採用晶閘管並聯使用？
2.118晶閘管並聯使用時應採取哪些措施？
2.119變流裝置中所用的晶閘管額定電壓為什麼比電路電壓值大得多？
2.120怎樣選取晶閘管的額定電流？
2.121晶閘管在運行中燒壞的原因有哪些？
2.122為什麼晶閘管在夏天比冬天容易出故障？
2.123晶閘管在使用中門極長加負電壓，有何利弊？
2.124主電路電源電壓正常，門極加上觸發電壓後晶閘管不導通的原因有哪些？
2.125引起晶閘管發熱的原因有哪些？
2.126影響晶閘管散熱的因素有哪些？
2.127晶閘管的額定電流與其他電氣設備的額定電流有什麼不同？
2.128電力電晶體有哪些特點？
2.129電力場效應電晶體有哪些特點？
2.130GT0安全工作區指什麼？
2.131影響GT0導通的主要因素有哪些？
2.132G1的對門極觸發信號的要求是什麼？
2.133G1、0門極觸發方式有哪幾種？
2.134IGBT構成的功率控制電路具有哪些特點？
2.135IGBT柵極驅動電路應滿足的條件是什麼？
2.136可控整流電路有哪些型式？
2.137什麼是觸發延遲角？
2.138什麼是導通角？
2.139什麼是移相與移相範圍？
2.140什麼叫同步？
2.141同步發電機單相半波自勵電路在額定轉速下運行，什麼原因會使勵磁電壓下降？
2.142晶閘管整流電路為什麼要使用整流變壓器，三相整流變壓器為什麼都用Dy聯結？
2.143三相半控橋與三相全控橋整流電路相比，有哪些特點？
2.144三相半波整流電路和三相橋式全控整流電路在電阻性負載時的移相範圍是什麼？
2.145晶閘管整流電路為什麼要進行過電壓保護，通常有哪些方法？
2.146晶閘管整流電路過電流的原因是什麼？如何進行過電流保護？
2.147調試晶閘管整流裝置時，應注意哪些問題？
2.148電壓上升率婦／df升高的原因是什麼？
2.149整流電路中產生過大的di／出的原因有哪些？
2.150為什麼要限制斷態電壓臨界上升率和通態電流臨界上升率？
2.151電壓上升率如／出的限制方法有哪些？
2.152常用的觸發電路有哪幾種？
2.153晶閘管對觸發電路有哪些要求？
2.154觸發電路的型式有哪幾種？
2.155為什麼晶閘管多用脈；中觸發？
2.156什麼是觸發電路的定相？
2.157實現正確觸發的同步定相的步驟有哪些？
2.158什麼是移相觸發？主要缺點是什麼？
2.159餘弦移相的工作原理是什麼9
2.160數字移相的工作原理是什麼？
2.161什麼是過零觸發？主要缺點是什麼？
2.162觸發角為零時整流電壓、電流中的諧波有哪些規律？
2.163一般在電路中採用哪些措施來防止晶閘管產生誤觸發？
2.164三相橋式全控整流電路有何特點，其觸發脈衝有何要求？
2.165三相全控橋觸發脈衝順序是怎樣的？
2.130GT0安全工作區指什麼？
2.131影響GT0導通的主要因素有哪些？
2.132G1的對門極觸發信號的要求是什麼？
2.133G1、0門極觸發方式有哪幾種？
2.134IGBT構成的功率控制電路具有哪些特點？
2.135IGBT柵極驅動電路應滿足的條件是什麼？
2.136可控整流電路有哪些型式？
2.137什麼是觸發延遲角？
2.138什麼是導通角？
2.139什麼是移相與移相範圍？
2.140什麼叫同步？
2.141同步發電機單相半波自勵電路在額定轉速下運行，什麼原因會使勵磁電壓下降？
2.142晶閘管整流電路為什麼要使用整流變壓器，三相整流變壓器為什麼都用Dy聯結？
2.143三相半控橋與三相全控橋整流電路相比，有哪些特點？
2.144三相半波整流電路和三相橋式全控整流電路在電阻性負載時的移相範圍是什麼？
2.145晶閘管整流電路為什麼要進行過電壓保護，通常有哪些方法？
2.146晶閘管整流電路過電流的原因是什麼？如何進行過電流保護？
2.147調試晶閘管整流裝置時，應注意哪些問題？
2.148電壓上升率婦／df升高的原因是什麼？
2.149整流電路中產生過大的di／出的原因有哪些？
2.150為什麼要限制斷態電壓臨界上升率和通態電流臨界上升率？
2.151電壓上升率如／出的限制方法有哪些？
2.152常用的觸發電路有哪幾種？
2.153晶閘管對觸發電路有哪些要求？
2.154觸發電路的型式有哪幾種？
2.155為什麼晶閘管多用脈中觸發？
2.156什麼是觸發電路的定相？
2.157實現正確觸發的同步定相的步驟有哪些？
2.158什麼是移相觸發？主要缺點是什麼？
2.159餘弦移相的工作原理是什麼？
2.160數字移相的工作原理是什麼？
2.161什麼是過零觸發？主要缺點是什麼？
2.162觸發角為零時整流電壓、電流中的諧波有哪些規律？
2.163一般在電路中採用哪些措施來防止晶閘管產生誤觸發？
2.164三相橋式全控整流電路有何特點，其觸發脈衝有何要求？
2.165三相全控橋觸發脈衝順序是怎樣的？
……
第三章發電機勵磁系統試驗
第四章發電機勵磁系統典型事故分析
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前言
隨著全國電力系統的快速發展及近幾年大量大容量發電機組逐步投運，全國性的大電網已初步形成，全國性電力系統運行的動態品質、安全穩定和經濟性的改善與提高成為電力科技工作者肩負的重要任務。發電機勵磁控制技術是電網穩定控制的重要手段之一，是一門集電機學、自動控制原理、電力電子技術等多種學科為一體的綜合性技術。為了使電力工作者儘快掌握這門技術，本書以問答的形式予以講解，期望能夠為發電機勵磁和繼電保護工作者提供幫助。本書的特點是：（1）實用性強。既講述了發電機勵磁系統的基本原理，又講解了發電機勵磁試驗技術的依據及難點，最後對發電機勵磁的常見事故進行了分析。（2）簡明扼要，通俗易懂。適合發電機勵磁初學者使用，也可以為專業工作者提供幫助，還可作為發電機勵磁調節器生產廠家改進設備性能的依據。本書主要內容是：第一章介紹發電機勵磁技術概述。第二章介紹發電機勵磁控制器的基本概念，主要包括自動控制原理、電力電子技術、發電機技術、發電機滅磁技術、轉子過電壓技術等。第三章介紹發電機勵磁系統試驗，主要包括勵磁系統靜態和動態調試試驗、勵磁系統參數測試試驗、電力系統穩定器（PSS）試驗、發電機進相試驗。第四章介紹發電機勵磁系統典型事故分析。精彩書摘
第一章 概述1.1 什麼是發電機勵磁系統？
問：什麼是發電機勵磁系統？
答：發電機勵磁系統（excitation system）是提供發電機磁場電流的裝置，包括勵磁變壓器、勵磁調節與控制元件、磁場放電或滅磁裝置、起勵裝置、保護裝置等。
1.2發電機勵磁系統如何分類？
答：同步發電機勵磁系統的分類方法有很多種。主要的方法有兩種，即按同步發電機勵磁電源的提供方式和勵磁電壓回響速度。
按勵磁電源提供方式的不同，同步發電機勵磁系統可以分為直流勵磁機勵磁系統、交流勵磁機勵磁系統和靜止勵磁機勵磁系統。
按勵磁電壓回響速度的不同，同步發電機勵磁系統可以分為常規勵磁系統、快速勵磁系統和高起始勵磁系統。
1.3發電機勵磁控制系統有哪些任務？
答：發電機勵磁控制系統的任務主要有：
（1）維持發電機或其他控制點（如發電廠高壓側母線）的電壓在給定水平，維持電壓在給定水平是勵磁控制系統最主要的任務。
（2）控制並聯運行機組無功功率合理分配。
（3）提高發電機和電力系統靜態穩定的能力。
（4）提高電力系統傳輸功率極限．
（5）提高發電機和電力系統動態穩定的能力，故障切除後，勵磁系統的強勵、強減相互配合，平息振盪。
