【正文】 路還存在一些不足，諸如輸出的脈動還嫌大，變壓器副方繞組利用率較低，整流元件承受的反向電壓較高等，所以在大功率整流中多采用下面將介紹的三相全波全控整流電路 。 以后，帶大電感負(fù)載的輸出電壓的平均值就比帶純電阻負(fù)載時小。 以后，例如ω t2以后 a相的電壓 u2α 過零變負(fù)，已經(jīng)導(dǎo)通的 SCR1由于電感 L的反電壓作用處于正向偏置，繼續(xù)導(dǎo)通。 同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材 南京南瑞電氣控制公司 17 、帶電感性負(fù)載的三相半波可控整流電路 圖 219帶電感負(fù)載的三相半波可控硅整流電路 (a)原理圖 (b)相電壓波形 (c)觸發(fā)脈沖 (d)Ud波形 帶電感性負(fù)載的三相半波可控整流電路如圖 219（ a）所示。 ≤α≤ 30176。 時是連續(xù)的，α＞ 30176。下一周期只要依次 對應(yīng)地加上觸發(fā)脈沖，則三相的可控硅管將輪流導(dǎo)電。直到 e 點之后延遲α角的ω t2時刻， b 相的 SCR2被加上觸發(fā)脈沖 ug2后才導(dǎo)通。它換流不一定在自然換流點（ d、 e、 f、g 等處），而要決定于控制脈沖的相位。對于接在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁回路中的三相全控橋式整流電路，除了將交流變換成直流的正常任務(wù)之外，在需要迅速減磁時還可以將儲存在轉(zhuǎn)子磁場中的能量，經(jīng)全控橋迅速反饋給交流電源，進(jìn)行逆變滅磁。 24 可控整流原理 利用電力半導(dǎo)體器件可以進(jìn)行電能的變換，其中整流電路可將交流電轉(zhuǎn)變成直流電供給直流負(fù)載，逆變電路又可將直流電轉(zhuǎn)換成交流電供給交流負(fù)載。 與模擬量采樣對應(yīng)的是交流采樣，通過交流接口將發(fā)電機(jī)電壓、電流互感器的二次電壓和電流信號轉(zhuǎn)換成與原信號在數(shù)量上成正比，但幅值較低的交流電 壓，供計算機(jī)進(jìn)行采樣處理，并經(jīng)運(yùn)算求出相關(guān)的發(fā)電機(jī)電壓、電流以及有功和無功功率。 變送器把交流量轉(zhuǎn)換成直流量時，為了保證足夠的精度，一般需要濾波電路；從提高勵磁調(diào)節(jié)器的響應(yīng)速度方面考慮，應(yīng)盡量減少變送器的濾波時間常數(shù)。還有一些輔助的電源回路等，具體簡介如下： 14 為了實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)勵磁的調(diào)節(jié)、控制與限制功能，在勵磁調(diào)節(jié)器中須取得與機(jī)組狀態(tài)變量有關(guān)的運(yùn)行參數(shù)作為反饋量，并依此進(jìn)行運(yùn)算。同時，由于采用軟件代替硬件使原先半導(dǎo)體器件存在的零漂、電位器的不準(zhǔn)確性、 電容參數(shù)的變化等等問題不復(fù)存在，也使得勵磁控制的調(diào)試維護(hù)工作變得方便、容易。FsetIFsetUk1F1g1+T S1C1+T S電流控制器1+T SUgI勵磁電流限制器VsM 圖 23發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器手自動控制原理簡圖 當(dāng)勵磁調(diào)節(jié)器工作在自動方式時，還有許多輔助限制保護(hù)功能（如圖 22所示）。當(dāng)調(diào)節(jié)器運(yùn)行在手動方式時，如果發(fā)電機(jī)的勵磁電流 高于設(shè)定值，則調(diào)節(jié)器減小控制電壓，既增大可控硅的控制角，進(jìn)而減小發(fā)電機(jī)勵磁電流，使發(fā)電機(jī)勵磁電流回到設(shè)定值；如果發(fā)電機(jī)勵磁電流低于設(shè)定值時，調(diào)節(jié)器增大控制電壓，既減小可控硅的控制角，增大發(fā)電機(jī)勵磁電流，維持發(fā)電機(jī)勵磁電流為設(shè)定值。當(dāng)調(diào)節(jié)器運(yùn)行在自動方式且沒有發(fā)生欠勵限制時，如果發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓高于參考值，則調(diào)節(jié)器減小控制電壓，進(jìn)而增大可控硅的控制角，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓下降，減小發(fā)電機(jī)勵磁電流，使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓回到參考值；如果發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓低于參考值時，調(diào)節(jié)器增大控制電壓，進(jìn)而減小可控硅的控制角，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓上升，增大發(fā)電機(jī)勵磁電流，維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為參考值。 22 勵磁調(diào)節(jié)器基本組成原理 、 微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的基本工作原理 早期的勵磁調(diào)節(jié)器無論是銀針式、碳阻式還是磁盤式，都屬于電磁反饋式的控制器，都是通過引入發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和電流的方式 實現(xiàn)電磁式反饋，從而改變發(fā)電機(jī)磁場回路電阻的大小，進(jìn)而改變發(fā)電機(jī)的勵磁電流，以保持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在設(shè)定值附近。而采用非線性電阻滅磁時，可以同時兼顧轉(zhuǎn)子的過電壓保護(hù)。對于大型機(jī)組的自并激勵磁系統(tǒng)中的自動電壓調(diào)節(jié)器，多采用基于微處理器的微機(jī)型數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器。整流橋并聯(lián)支路數(shù)的選取原則為：（ N+1）（也有采用 N+2的，但考慮到現(xiàn)在可控硅以及 可控硅整流橋制造技術(shù)的日益成熟，采用 2橋冗余似乎已經(jīng)沒有必要）。 可控硅整流橋采用相控方式。這種接法的優(yōu)點是半導(dǎo)體元件承受的電壓低，勵磁變壓器的利用率高。對于大容量的勵磁變壓器，往往采用三個單相干式變壓器組合而成。大多小容量勵磁變壓器一般自己不設(shè)保護(hù)。對于自并激勵磁系統(tǒng)的勵磁變壓器，通常不設(shè)自動開關(guān)。 10 第二章 發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的組成原理 167。國內(nèi)一些制造單位曾分別在 萬 KW及以下的小容量機(jī)組上進(jìn)行研究試驗。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載增加或功率因數(shù)降低時，諧波繞組電勢隨之增高；反之，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載減小或功率因數(shù)增高時，諧波繞組電勢隨之降低。 、 諧波勵磁系統(tǒng) 除了上述幾種勵磁方式外，還有一種介于自勵與它勵二者之間的所謂諧波勵磁系統(tǒng)。主勵磁機(jī)的磁場繞組是靜止的，即它是一個磁極靜止、電樞旋轉(zhuǎn)的交流發(fā)電機(jī)。其原理圖見圖 19?；h(huán)是一種轉(zhuǎn)動的接觸部件，仍然是勵磁系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。國外某些公司甚 至把這種方式列為大型機(jī)組的定型勵磁方式。 KZPT ZB 調(diào)節(jié)器自動勵磁FLQ FCT 圖 18自并激勵磁系統(tǒng)接線原理 自并激方式的優(yōu)點是：設(shè)備和接線比較簡單：由于無轉(zhuǎn)動部分，具有較高的可靠性；造價低；勵磁變壓器放置自由，縮短了機(jī)組長度；勵磁調(diào)節(jié)速度快。 自動勵磁調(diào)節(jié)器FACLFLQZBCTPT 圖 17交流勵磁機(jī)系統(tǒng)接線原理圖（兩機(jī)一變） 、 自并勵 勵磁系統(tǒng) 這是自勵系統(tǒng)中接線最簡單的勵磁方式。也有用永磁發(fā)電機(jī)作副勵磁機(jī)的，亦稱三機(jī)它勵勵磁系統(tǒng)。 12 勵磁系統(tǒng)分類 同步發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)種類很多，目前在電力系統(tǒng)中廣泛使用的有以下幾種類型。 解決電壓調(diào)節(jié)精度和動態(tài)穩(wěn)定性之間矛盾的有效措施，是在勵磁控制系統(tǒng)中增加其它控制信號。勵磁控制系統(tǒng)中的自動電壓調(diào)節(jié)作用，是造成電力系統(tǒng)機(jī)電振蕩阻尼變?nèi)?(甚至變負(fù) )的最重要的原因之一。h’ g 等于面積 def’ f,則可使轉(zhuǎn)子功角最大值由δ m’ 降到δ m,明顯地提高了暫態(tài)穩(wěn)定性。如在此時提供強(qiáng) 行勵磁以迅速提高發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢 Eq,使功率特性曲線由 bc段增加到 bc39。h39。 提高暫態(tài)穩(wěn)定性有兩種方法 ,減小加速面積或增大減速面積。經(jīng)過反復(fù)的振蕩 ,最后穩(wěn)定在工作點 g 處。在故障瞬間 ,由于慣性的影響 ,轉(zhuǎn)速維持不變 ,功率角δ仍為δ 0,工作點由 a 移至 b。由于線路阻抗由 Xe/2 增加到 Xe,使功率特性曲線的幅值減小到?39。 圖 12 極限放大倍數(shù) (陰影部分為穩(wěn)定工作區(qū) ) 2） 勵磁控制系統(tǒng)對暫態(tài)穩(wěn)定的影響 現(xiàn)以圖 13(a)所示的線路為例 ,討論在短路故障下功率特性的變化。 理論分析研究結(jié)果表明 :勵磁系統(tǒng)的電壓放大倍數(shù) Kou與勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù) Te以及轉(zhuǎn)子功角δ間具有圖 12 所示的關(guān)系。 如果勵磁調(diào)節(jié)器具有更良好的性能 和更高的電壓放大倍數(shù) ,在負(fù)載變化中可維持發(fā)電機(jī)的電壓 U 為恒定值 ,此時的外功率特性曲線將具有更高的斜率 ,如圖 11(e)中所示的外功率特性曲線。靜態(tài)穩(wěn)定功率極限理論值 PM=?dXqUsE39。近似為 常數(shù) ,由于隨負(fù)載變化時 ,內(nèi)電勢 Eq 亦隨勵磁調(diào)節(jié)而變化 ,此時的功率特性己不是一條正弦曲線 ,而是由一組 Eq 等于不同恒定值的正弦曲線族上相應(yīng)工作點所組成 , 如圖 11(c)中曲線所示。 圖 11 發(fā)電機(jī)內(nèi)、外功率特性曲線及端電壓和內(nèi)電勢變化圖 (a) Eq恒定 , (b)當(dāng) Eq恒定 ,Eq’ 及 U的變化 。 當(dāng)無勵磁調(diào)節(jié)時 , Eq=常數(shù) ,相應(yīng)功角特性如圖 11(a)所示。與大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的機(jī)組 ,調(diào)差率 Ku在土 (3%～ 10%)之間調(diào)整。調(diào)差率小的分配的無功多 ,調(diào)差率大的分配到的無功少。勵磁控制系統(tǒng)對靜態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的改善，都有顯著的作用，而且是最為簡單、經(jīng)濟(jì)而有效的措施。 如果發(fā)電機(jī)電壓下降 ,則輸出相同的功率所需的定子電流將增加 ,從而使損耗增加。保持發(fā)電機(jī)端電壓在容許水平上，是保證發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)設(shè)備安全運(yùn)行的基本條件之一，這就要求發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)不但能夠在靜態(tài)下，而且能在大擾動后的穩(wěn)態(tài)下保證發(fā)電機(jī)電壓在給定的容許水平上 。2 5 滅磁及過壓原理 ......................................................................................... 29 167。1 2 勵磁系統(tǒng)分類 ............................................................................................... 6 第二章 發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的組成原理 ................................. 10 167。1 1 勵磁系統(tǒng)作用 ............................................................................................... 1 167。2 4 可控整流原理 ............................................................................................. 15 167。電力系統(tǒng)中的運(yùn)行設(shè)備都有其額定運(yùn)行電壓和最高運(yùn)行電壓。發(fā)電機(jī)在額定值附近運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的。 第三，提高維持發(fā)電機(jī)電壓能力的要求和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求在許多方面是一致的。 兩臺或多臺有差調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時 ,按調(diào)差率大小分配無功功率。調(diào)差特性由自動電壓調(diào)節(jié)器中附加的調(diào)差環(huán)節(jié)整定。 XdΣ 一發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)間的總電抗。對應(yīng)的功角為 900。假定自動勵磁調(diào)節(jié)是無慣性的 ,并假定在負(fù)載變化時可保持發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢 Eq39。近似不變 ,則隨著負(fù)載增加 ,Eq是上升的。對應(yīng)的功角大于 900。 同步電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定能力提高后，相應(yīng)系統(tǒng)傳輸功率的能力也得到提高。由此引起了如圖 11 (c)和圖 11(e)所示的功率振蕩情況。 (b)短路故障下 ,功率特性曲線的變化 曲線 2 表示切除短路故障線路后的功率特性曲線。 如果發(fā)電機(jī)初始工作點在功率特性曲線 1的 a點 ,短路后工作點將由功率特 性曲線 3所決定。由于慣性的影響 ,轉(zhuǎn)子沿功率特性曲線 2繼續(xù)加速到 f點 ,對應(yīng)的轉(zhuǎn)子功率角為 δ 2。如果減速面積小于加速面積 ,將進(jìn)一步加速 ,失去 暫態(tài)穩(wěn)定性。 同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材 南京南瑞電氣控制公司 5 ppabocdefghe39。當(dāng)發(fā)生短路事故時 ,相應(yīng) 功率特性曲線為曲線 3。 如面積de39。 3） 勵磁控制系統(tǒng)對 動態(tài) 穩(wěn)定的影響 電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性問題，可以理解為電力系統(tǒng)機(jī)電振蕩的阻尼問題。因此提高電壓調(diào)節(jié)精度的要求和提高動態(tài)穩(wěn)定性的要求是不相容的。 167。副勵磁機(jī)是自勵式的，其磁場繞組由副勵磁機(jī)機(jī)端電壓經(jīng)整流后供電。 壓裝置自動恒自動勵磁 調(diào)節(jié)器PTACLFLQFCT 圖 16兩機(jī)自勵恒壓勵磁系統(tǒng) 同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材 南京南瑞電氣控制公司 7 、兩機(jī)一變勵磁系統(tǒng) 勵磁系統(tǒng)沒有副勵磁機(jī)，交流勵磁機(jī)的勵磁電源由發(fā) 電機(jī)出口電壓經(jīng)勵磁變壓器后獲得，自動勵磁調(diào)節(jié)器控制可控硅磚觸發(fā)角，以調(diào)節(jié)交流勵磁機(jī)勵磁電流，交流勵磁機(jī)輸出電壓經(jīng)硅二極管整流后接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其原理圖見圖 17。這種勵磁方式又稱為簡單自勵系統(tǒng)，目前國內(nèi)比較普遍地稱為 自并勵（自并激）方式。自并勵方式愈來愈普遍地得到采用。雖然由硅整流元件或可控硅代替了機(jī)械式換向器，但是靜止的勵磁系統(tǒng)需要通過滑環(huán)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路相連。這種勵磁方式整個系統(tǒng) 沒有任何轉(zhuǎn)動接觸元件。無刷勵磁系統(tǒng)中的副勵磁機(jī)（ PMG）是一個永磁式中頻發(fā)電機(jī)，它與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)。這些都是需要研究解決的問題。諧波勵磁方式有一個重要的有益的特性，即諧波繞組電勢隨發(fā)電機(jī)負(fù)載變動而改變。這種勵磁方式的特點是，簡單、可靠、快速。 另外，勵磁系統(tǒng)方式還包括 P棒勵磁，直流勵磁機(jī)勵磁等其他方式。 勵磁變壓器定子CT機(jī)端 電壓儀用PT 勵磁PT機(jī)端 電壓 定子 電流轉(zhuǎn)子電流CT同 步 電 壓同 步 電 壓初勵控制部分 AC380V湛江奧里油600MW汽輪發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)圖 圖 21FWL/B型靜止勵磁系統(tǒng)接線原理圖 同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材 南京南瑞電氣控制公司 11 1) 勵磁變壓器 勵磁變壓器為勵磁系統(tǒng)提供勵磁能源。容量較大的油浸勵磁變壓器還設(shè)置瓦斯保護(hù)。近年來，隨著干式變壓器制造技術(shù)的進(jìn)步及考慮防火、維護(hù)等因素的影響，一般采用干式變壓器。 2) 可控硅整流橋 自并激勵磁系統(tǒng)中的大功率整流裝置均采用三相橋式接法。在當(dāng)今的自并激勵磁系統(tǒng)中幾乎全部采用全控橋。