【正文】 ，發(fā)電機(jī)最大可能產(chǎn)生的勵(lì)磁電流為額定勵(lì)磁電流的 3倍，即 3900A以上。 、滅磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮工況 滅磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需考慮的工況，目前在國(guó)內(nèi)有些爭(zhēng)議?？紤]到這種情況，一般在轉(zhuǎn)子兩端設(shè)置電子跨接器或機(jī)械跨接器，甚至兩者都設(shè)置。 由于以上滅磁方式的缺陷，業(yè)內(nèi)人士希望能夠?qū)⒖煽毓枵鳂蛑苯雨P(guān)斷，將機(jī)械開關(guān)移至勵(lì)磁變低壓側(cè)。目前使用的機(jī)械開關(guān)主要有 DM DM DMX、 E3H、 E4H、 UR、 PHB、 MM7 CEX等。 在設(shè)計(jì)和調(diào)試三相全控橋時(shí)，應(yīng)考慮到上述這些問(wèn)題。即后一應(yīng)開通的元件（ SCR2）不能導(dǎo)通，前一應(yīng)關(guān)斷的元件（ SCR6）反而繼續(xù)導(dǎo)通，一直由感應(yīng)電勢(shì)е L+ → SCR6 → SCR1 →е L+ 繼續(xù)構(gòu)成通路。逆變角必須大于某一最小逆變?chǔ)?min，即控制角ɑ不能大于（ 180176。 ,假想情況 )。 時(shí)輸出電壓的波形。在半導(dǎo)體勵(lì)磁裝置中，如采用三相全波全控整流電路，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)能進(jìn)行逆變滅 磁，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)原來(lái)儲(chǔ)存的能量迅速反饋給交流電源去，以減輕發(fā)電機(jī)損壞的程度。在ω t2以后，雖然 b相電位高于 a相電位，即ц ab＜ 0，但電感 L上的感應(yīng)電勢(shì) ??L的絕對(duì)值高于 Uab的絕對(duì)值，實(shí)際加在 SCR1與 SCR6元件上的陽(yáng)極電壓仍然為正，維持原來(lái)電流 Jd的通路。在負(fù)載電阻 R上得到線電壓 臂元件以觸發(fā)脈沖，就可依次換流。 上述波形分析及計(jì)算，對(duì)于帶續(xù)流二極管的電感性負(fù)載電路同樣適用 。一直持續(xù)到ω t4時(shí)刻， b相才觸發(fā)導(dǎo)通。依此類推，輸出電壓 ud的波形處于連續(xù)的臨 界情況，每周內(nèi)有三個(gè)波頭。即每周期內(nèi)的六次換流中，只有三次自然換流，另有三次觸發(fā)換流。時(shí)，表達(dá)式為： ?????? ???? ???????? ??????? ??? 6c o s16 7 i n2321262 UttdU　U d 即 ? ?? ??????????? ?????????? ?????? ??????? 150306c o 300c o 2 ?????UU d (24) 可控硅元件承受的最大正向電壓為相電壓幅值 22U ，承受的最大反向電壓為線電壓的幅值 22 UU ?? 。過(guò) e點(diǎn)后， b 點(diǎn)電位高于 a點(diǎn)， SCR2開始承受正向電壓，但尚未加觸發(fā)脈沖，故 SCR2暫不導(dǎo)通，而 SCR1在正向電壓（ u2α ＞ 0） 作用下繼續(xù)導(dǎo)通。模擬量變送器的不足之處在于電路硬件復(fù)雜，調(diào)整和維護(hù)量較多。 1SCR1+T SPIFDU39。 12 4) 滅磁及轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù) 對(duì)于采用線性電阻或采用滅弧柵方式滅磁時(shí)，須設(shè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)裝置。 2) 可控硅整流橋 自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中的大功率整流裝置均采用三相橋式接法。 另外，勵(lì)磁系統(tǒng)方式還包括 P棒勵(lì)磁，直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁等其他方式。無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)中的副勵(lì)磁機(jī)（ PMG）是一個(gè)永磁式中頻發(fā)電機(jī)，它與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)。這種勵(lì)磁方式又稱為簡(jiǎn)單自勵(lì)系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)比較普遍地稱為 自并勵(lì)（自并激）方式。因此提高電壓調(diào)節(jié)精度的要求和提高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的要求是不相容的。 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材 南京南瑞電氣控制公司 5 ppabocdefghe39。 (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。近似不變 ,則隨著負(fù)載增加 ,Eq是上升的。調(diào)差特性由自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器中附加的調(diào)差環(huán)節(jié)整定。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。2 5 滅磁及過(guò)壓原理 ......................................................................................... 29 167。調(diào)差率小的分配的無(wú)功多 ,調(diào)差率大的分配到的無(wú)功少。近似為 常數(shù) ,由于隨負(fù)載變化時(shí) ,內(nèi)電勢(shì) Eq 亦隨勵(lì)磁調(diào)節(jié)而變化 ,此時(shí)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(diǎn)所組成 , 如圖 11(c)中曲線所示。 圖 12 極限放大倍數(shù) (陰影部分為穩(wěn)定工作區(qū) ) 2） 勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)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。 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。勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的自動(dòng)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。 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器FACLFLQZBCTPT 圖 17交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)接線原理圖（兩機(jī)一變） 、 自并勵(lì) 勵(lì)磁系統(tǒng) 這是自勵(lì)系統(tǒng)中接線最簡(jiǎn)單的勵(lì)磁方式。其原理圖見(jiàn)圖 19。國(guó)內(nèi)一些制造單位曾分別在 萬(wàn) KW及以下的小容量機(jī)組上進(jìn)行研究試驗(yàn)。對(duì)于大容量的勵(lì)磁變壓器，往往采用三個(gè)單相干式變壓器組合而成。對(duì)于大型機(jī)組的自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中的自動(dòng)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。當(dāng)調(diào)節(jié)器運(yùn)行在手動(dòng)方式時(shí)，如果發(fā)電機(jī)的勵(lì)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(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流回到設(shè)定值；如果發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流低于設(shè)定值時(shí)，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(lì)磁電流，維持發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流為設(shè)定值。 變送器把交流量轉(zhuǎn)換成直流量時(shí)，為了保證足夠的精度，一般需要濾波電路；從提高勵(lì)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(shí)間常數(shù)。它換流不一定在自然換流點(diǎn)（ d、 e、 f、g 等處），而要決定于控制脈沖的相位。 ≤α≤ 30176。 由于三相半波整流電路還存在一些不足，諸如輸出的脈動(dòng)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 。在控制角α =600的ω t1瞬間， a相的 SCR1和受觸發(fā)而導(dǎo)通。在α =1200的ω t2時(shí)刻，α相的 SCR1接受觸發(fā)信號(hào)而導(dǎo)通，這以后 b 相的電位雖高于 a 相，但 b相的可控硅管 SCR3尚未被觸發(fā)，仍是截止的。 當(dāng) 600≤α≤ 1800 時(shí)，由圖 224（ b）可見(jiàn)，每塊導(dǎo)通面積的寬度將小于 1200，電壓將出現(xiàn)不連續(xù)的情況，而 ud電壓的平均值為 ???? 3431 )3s i n (2321??????? tdtUU d 22 2c os12c os123 01 ??? ???? dUU (26) 比較式（ 25）與式（ 26）可見(jiàn)，控制角α小于 600與大于 600 的兩種情況，計(jì)算平均電壓的公式是相同的。 1) 整流工作狀態(tài) 先討論控制角α =00的情況。參看圖 229（ b），這時(shí) a相電位最高， SCR1導(dǎo)通； c相電位雖然最低，但 SCR2尚未被觸發(fā)而不會(huì)導(dǎo)通，由 b相的 SCR6繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài)。 時(shí)，輸出平均電壓 Ud為正值，三相全控橋工作在整流狀態(tài)，將交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?。這樣一直進(jìn)行到電感線圈原儲(chǔ)存的能量釋放完畢，逆變過(guò)程才結(jié)束。 )。 圖 231（ b）和ɑ =180176。 ）給 c 相的 SCR2以觸 發(fā)脈沖，應(yīng)該將電流通路從 SCR6換至 SCR2。例如最后導(dǎo)通的元件是 a相的 SCR1與 b相的 SCR6，如圖 232。但是值得注意的是，在不采用滅磁觸頭的滅磁系統(tǒng)里，需要認(rèn)真核算ZNO的滅磁殘壓與 ZNO的荷電率。將 PTC電阻或鉬棒與開關(guān)并聯(lián)，利用材料在溫度升高時(shí)電阻急 劇增加的特點(diǎn)，建立比較高的電壓，打通滅磁電阻回路，實(shí)現(xiàn)滅磁。事實(shí)上，封脈沖是一種簡(jiǎn)便易行的方法，而其作用非常顯著，因此在采用交流滅磁的場(chǎng)合，封脈沖措施是必須的。 滅磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 由于當(dāng)今大多采用氧化鋅非線性電阻滅磁，所以以下的討論 都是基于氧化鋅非線性電阻。 1）滅磁容量的計(jì)算 根據(jù) ZnO閥片的試驗(yàn)結(jié)果， ZnO閥片的最大能容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 其標(biāo)稱容量。也就是說(shuō)，當(dāng) ZnO并聯(lián)支路數(shù)滿足要求時(shí)，一般閥片的總能容都遠(yuǎn)遠(yuǎn)在滅磁能容的計(jì)算值之上。 通常認(rèn)為最危險(xiǎn)的工況是空載勵(lì)磁失控誤強(qiáng)勵(lì)。若整流裝置交流側(cè)故障，只要整流橋臂熔斷器選擇合理，是能夠降低此類故障幾率的，所以這些異常工況也不必考慮。主要是因?yàn)檗D(zhuǎn)子的電感的值比較小，阻尼繞組作用比較明顯。主要是利用電容的放電過(guò)程，使可控硅的電流到零，并形成反壓使之關(guān)斷。 滅磁用電阻可以是線性電阻，可以是非線性氧化鋅滅磁電阻，也可以是非線性碳化硅電阻。 左右）去觸發(fā) c相的 SCR2，在這段時(shí)間內(nèi) Ubc＞ 0,即 b相電位高 ,c相電位低 ,SCR6承受反向電壓的作用易于關(guān)斷 ,SCR2在正向電壓作用下易于開通 ,使逆變電流的通路順利地從 SCR6換流到 SCR2,實(shí)現(xiàn)逆變工作狀態(tài)。如果導(dǎo)通中的可控硅元件加上反向電壓的時(shí)間小于δ角對(duì)應(yīng)的時(shí)間，則可控硅管的正向阻斷能力不能完全恢復(fù)，如再如上 正向電壓，即使在沒(méi)有觸發(fā)的情況下也會(huì)重新導(dǎo)通，失去正向阻斷能力。由于ɑ＞ 90176。 ，每隔 60176。 圖 230與圖 231分別代表ɑ =120176。 SCR1此時(shí)仍繼續(xù)導(dǎo)通， b 相電位此時(shí)雖高于 a,但因 b 相的 SCR3尚未加觸發(fā)脈沖而不會(huì)導(dǎo)通。負(fù)載電阻 R上得到線電壓 uac. 余類推，每隔 600依次向共陰極組或共陽(yáng)極組的可控硅元件以觸發(fā)脈沖，則每隔 600有一個(gè)臂的元件觸發(fā)換流，每周期內(nèi)每臂元件導(dǎo)電 1200。它不同于三相全波半控整流電路，可控硅元件都要靠觸發(fā)換流，并且一般要求觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于 600，但小于 1200，一 般取 8001000，即所謂“寬脈沖觸發(fā)”。這時(shí)輸出電壓的平均值 ud大幅度下降。在α =1200的ω t2時(shí)刻， a相的 SCR1接受觸發(fā)信號(hào)而導(dǎo)通，這以后 b 相的電位雖高于 a 相，但 b相的可控硅管 SCR3尚未被觸發(fā)，仍是截止的。設(shè)在控制角α =30O的Βω t1時(shí)刻觸發(fā) SCR1， SCR1因受正向陽(yáng)極電壓而觸發(fā)導(dǎo)通。 時(shí)，輸出電壓ud的波形與純電阻性負(fù)載一樣。流過(guò)負(fù)載的電流才從 SCR1換流到 SCR2。 交流接口分別為電壓接口和電流接口兩種，兩者均為前置模擬通道，由信號(hào)幅度變換裝置、隔離屏蔽、模擬式低通濾波等部分組成。這一參考值與發(fā)電機(jī)端電壓的誤差再與發(fā)電機(jī)的欠勵(lì)限制值做比較取其中的較大者（模型中的高值門）作為電壓控制器的輸入。國(guó)內(nèi)使用較多的為高能氧化鋅閥片；而國(guó)外使用較多的為碳化硅電阻。這兩者增強(qiáng)勵(lì)磁的能力相同，但在減磁時(shí)，半控橋只能把勵(lì)磁電壓控制到零，而全控橋在逆變運(yùn)行時(shí)可產(chǎn)生負(fù)的勵(lì)磁電壓，把勵(lì)磁電流急速下降到零，把能量反饋到電網(wǎng)。圖 21為南瑞電氣控制公司 FWL/B型靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的接線原理框圖。但旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體無(wú)刷勵(lì)磁方式對(duì)硅元件的可靠性要求高，不能采用傳統(tǒng)的滅磁裝置進(jìn)行滅磁，轉(zhuǎn)子電流、電壓及溫度不便直接測(cè)量等。國(guó)內(nèi)外的分析和試驗(yàn)表明，這些問(wèn)題在技術(shù)上是可以解決的。這種控制信號(hào)不影響電壓調(diào)節(jié)通道的電 6 壓調(diào)節(jié)功能和維持發(fā)電機(jī)端電壓水平的能力，不改變其主要控制的地位，因此，稱為附加勵(lì)磁控制。123δ 1 δ 2 δ M δ M’ δ 圖 14 功率特性曲線 由圖 14可看出 ,正常時(shí) ,發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)在功率特性曲線 1的 a處 。曲線 3 表示故障中的功率特性曲線。 ，具體數(shù)值取決于微動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的條件。 Us一受端電網(wǎng)電壓 。 第二，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。2 1 勵(lì)磁系統(tǒng)的配置 ......................................................................................... 10 167。 、 控制并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組無(wú)功功率合 理分配 并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組無(wú)功功率合理分配與發(fā)電機(jī)端電壓的調(diào)差率有關(guān)。 (c) Eq’ 恒定 , (d)當(dāng) Eq’ 恒定 ,Eq及 U的變化 。由此圖可看出 :在同一轉(zhuǎn)子功角條件下 ,隨時(shí)間常數(shù) Te的增加 ,為保證發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行所允許的電壓放大系數(shù)是增加的 。同前所述 ,暫態(tài)穩(wěn)定性決定于加速面積 abed 是否小于或等于減速面積 dfed。顯然 ,勵(lì)磁頂值電壓越高 ,電壓響應(yīng)比越快 ,勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)改善暫態(tài)穩(wěn)定的效果越明顯。 、 兩機(jī)自勵(lì)恒壓勵(lì)磁系統(tǒng) 交流主勵(lì)磁機(jī)經(jīng)過(guò)可控硅整流裝置向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路提供勵(lì)磁電流；自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制可控硅的觸發(fā)角，調(diào)整其輸出電流。隨著巨型發(fā)電機(jī)組的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)子電流大大增加，可能產(chǎn)生個(gè)別滑環(huán)過(guò)熱和冒火的現(xiàn)象。因此，這種諧波勵(lì)磁系統(tǒng)具有自調(diào)節(jié)特性，與發(fā)電機(jī)具有復(fù)勵(lì)的作用相似。變壓器高壓側(cè)接線必須包括在發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)范圍之內(nèi)。 N為保證發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁的整流橋個(gè)數(shù)。其控制簡(jiǎn)圖如圖 22所示。對(duì)這些反饋量的處理有兩種方式，即模擬量采樣和交流采樣。此外，在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的測(cè)量單元中使用的多相（三相、六相或十二相）整流電路，則主要是將測(cè)量到的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。 時(shí)是斷續(xù)的。為了避免α＞ 30176。在ω t4的ɡ點(diǎn)， a 相電位又開始低于c相電位，又發(fā)生自然換流，電流從 D2換至 D4，導(dǎo)通元件為 SCR3和 D4，輸出電壓為 依次在α =300的時(shí)刻，給陽(yáng)極電壓最高一相的可控硅管引入觸發(fā)脈沖，使可控硅元件觸發(fā)換流，共陽(yáng) 極組