转速频率控制

图2所示为该系统的原理图。系统中将频率电压变换器改为比周器进行周期比较，将给定频率和转速反馈频率直接变换为误差电压信号输出，不同于频率电压变换器分别将给定频率和转速反馈频率变换成电压信号的频率电压变换器系统。

比周器前面加一差频器，进一步提高稳速精度，可构成如图3所示的差频稳速系统 。

转速频率控制(speed control with frequency signal)是指采用给定频率和转速反馈频率实现电动机稳速控制的技术，转速频率控制的给定频率，可由石英晶体振荡器及频率合成技术得到，可达到很高精度，转速反馈频率可由转速脉冲发生器产生，其转速脉冲变换具有硬性比例，不受温度、电网电压等外界因素的影响，无漂移。它比用测速发电机反馈的转速模拟控制有更高的稳速精度。转速频率控制大致可分为频率电压变换器系统、比周系统、差频系统和监相系统四种控制 。

图1所示为这种稳速系统的原理图。给定频率和转速反馈频率都先通过频率电压变换器(f/N)变换成电压信号，再输入调节器对电动机转速进行控制。由于两个频率电压变换器的漂移在一定程度上可以互相补偿，其稳速精度略高于用测速发电机反馈的模拟控制，一般可达0.1%。常用的频率电压变换器有饱和变压器、电容充放电电路、计数限幅电路等 。

将锁相技术应用到电动机的速度控制上，可以得到转速频率控制中精度最高的一种稳速系统，只要反馈脉冲与给定脉冲的相位锁定，系统的精度就不会低于10。图4为具有锁相环的监相稳速系统原理图。鉴相器(一种相位频率比较装置)采用MC4044电路，其输出经过低通滤波器后加至电动机驱动电路。当反馈信号与输入参考信号锁定时，两者具有相同的频率，且有恒定的相位差。如果相位差偏离了给定的值，甚至有颇率差，则通过鉴相器可以将偏差检测出来，输出一误差信号，经低通滤波器和电动机驱动电路调节电动机的转速，这样使反馈信号与参考信号的频率相一致并具有一定的相位差，这时电动机被锁定在给定的速度值上。鉴相系统虽然精度很高，但适应冲击扰动的能力差，故一般适用于负载平稳的精密机械的稳速控制 。

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频率控制，又称频率调整，是使输出信号频率与给定频率保持确定关系的自动控制方法。频率控制是电力系统中维持有功功率供需平衡的主要措施，其根本目的是保证电力系统的频率稳定。电力系统频率调整的主要方法是调整发电功率和进行负荷管理。按照调整范围和调节能力的不同，频率调整可分为一次调频、二次调频和三次调频。电力系统频率调整也是电力市场的重要组成部分。

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频率控制可采用以下两种措施：

（1）正常运行时，采用自动频率控制(AFC)或自动发电控制AGC)，其主要是在负荷缓慢变化时，调节发电机的输出功率，以保持频率恒定，保持系统中联络线上的功率小于规定值，同时调节发电机功率时，还要考虑按最优经济原则分配机组出力。

（2）紧急状态下频率控制，在系统中有功功率出现大扰动，频率出现大偏差时，尽快恢复频率至正常值，以保证电力系统的安全。

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恒定频率控制电力系统频率控制的必要性

（1）频率对电力用户的影响：

1)电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化，出现次 品和废品。

2)电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备 的准确性和性能，频率过低时有些设备甚至无法工作。

3)电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低，导 致其所带动机械的转速和出力降低，影响电力用户设备的正常运行。

（2）频率对电力系统的影响：

1)频率下降时，汽轮机叶片的振动会变大。

2)频率下降到47-48Hz时，火电厂由异步电动机驱动的辅机(如送风机)的出力随之下降，从而使火电厂发电机发出的有功功率下降。不能及时制止，出现频率雪崩会造成大面积停电，甚至使整个系统瓦解。

3)发电厂的厂用机械多使用异步电动机带动的，系统频率降低将使电动机功率降低，影响电厂正常运行。

4)电力系统频率下降时，异步电动机和变压器的励磁电流增加，使无功消耗增加，引起系统电压下降。

恒定频率控制电力系统有功功率控制的必要性

（1）维持电力系统频率在允许范围之内：

电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有发电机组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗(包括网损)的有功功率总和之间的平衡来维持的。但是电力系统的负荷是时刻变化的，从而导致系统频率变化。为了保证电力系统频率在允许范围之内，就是要及时调节系统内并联运行机组有功功率。

（2）提高电力系统运行的经济性：

当系统频率在额定值附近时，虽然频率满足要求，但没有说明哪些机组参与并联运行，并联运行的机组各应该发多少有功功率。电力系统有功功率控制的任务之一就是要解决这个问题。这就是电力系统经济调度问题。

（3）保证联合电力系统的协调运行：

电力系统的规模在不断地扩大，已经出现了将几个区域电力系统联在一起组成的联合电力系统，有的联合电力系统实行分区域控制，要求不同区域系统间交换的电功率和电量按事先约定的协议进行。这时电力系统有功功率控制要对不同区域系统之间联络线上通过的功率和电量实行控制。