【正文】 ，可控硅橋由勵磁變壓器ZB供電。ZB并接于機端，GLH串接于發(fā)電機出口側(cè)或中性點側(cè)。發(fā)電機空載時由可控硅橋單獨供給勵磁電流，發(fā)電機負載時，由可控硅橋與硅整流橋共同供給勵磁電流。其中硅整流橋的輸出電流與發(fā)電機定子電流成正比，可控硅橋的輸出電壓受勵磁調(diào)節(jié)器的控制，起電壓校正作用。圖37直流側(cè)并聯(lián)的自復(fù)激勵磁系統(tǒng)這種直流側(cè)并聯(lián)的自復(fù)激方式，在我國一些中、小型汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機上采用較早，有一定的運行經(jīng)驗，但未得到推廣。因為在系統(tǒng)中短路時，復(fù)勵部分與自并勵部分協(xié)調(diào)配合較差，此外，勵磁變流器副方尖峰過電壓問題也比較嚴重。圖38交流側(cè)并聯(lián)的自復(fù)激勵磁系統(tǒng)圖39交流側(cè)串聯(lián)的自復(fù)激勵磁系統(tǒng)3) 交流側(cè)電壓疊加的自復(fù)勵方式勵磁變壓器的輸出與勵磁變流器的輸出，先疊加再經(jīng)過整流供給發(fā)電機勵磁，則構(gòu)成交流側(cè)疊加的自復(fù)勵方式，如圖39，注意這時勵磁變流器原邊電流要轉(zhuǎn)換成副邊電壓信號，變流器鐵芯必須加有空氣隙，這將大大增加變流器的體積。圖38為交流側(cè)并聯(lián)的自復(fù)勵方式。勵磁變壓器ZB串聯(lián)一個電抗器X之后與勵磁變流器GLH并聯(lián)，經(jīng)硅整流橋GZ整流后，供給發(fā)電機的勵磁。圖39為交流側(cè)串聯(lián)的自復(fù)勵方式，勵磁變壓器ZB的副方電壓與勵磁變壓器GLH的副方電壓相聯(lián)（相量相加），然后加在可控硅整流橋KZ上，經(jīng)整流后供給發(fā)電機的勵磁。當發(fā)電機負載情況變化時，例如電流增大或功率數(shù)降低，則加到可控硅整流橋上的陽極電壓增大，故這各種勵磁方式具有相復(fù)勵作用。交流側(cè)疊加的自復(fù)勵方式，由于反應(yīng)發(fā)電機的電壓、電流及功率因數(shù)，故又稱為相補償自復(fù)勵方式。直流勵磁機系統(tǒng)用專門的直流發(fā)電機向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路提供勵磁電流的系統(tǒng)稱為直流勵磁機系統(tǒng)。其中的直流發(fā)電機被稱為直流勵磁機。直流勵磁機一般與發(fā)電機同軸。直流勵磁機系統(tǒng)又分為自勵與它勵兩種方式。1) 自勵直流勵磁機系統(tǒng)自勵直流勵磁系統(tǒng)原理圖如圖310所示 圖310直流勵磁機系統(tǒng)接線原理一發(fā)電機（F）的轉(zhuǎn)子繞組由專門的自勵式直流勵磁機（L）供電，Rc為勵磁機磁場調(diào)節(jié)電阻，該勵磁系統(tǒng)可以用手動調(diào)節(jié)Rc的大小，改變勵磁機的磁場電流，達到手動調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流的目的；也可以由自動勵磁調(diào)節(jié)器改變勵磁機磁場電流，達到自動調(diào)節(jié)發(fā)電機端電壓的目的。2) 它勵直流勵磁機系統(tǒng)帶副勵磁機的直流勵磁機系統(tǒng)稱為它勵直流勵磁機系統(tǒng)。其原理如圖311所示。通常副勵磁機和主勵磁機都與發(fā)電機同軸。圖311 直流勵磁機系統(tǒng)接線原理二顯然，它勵直流勵磁機系統(tǒng)比自勵直流勵磁機系統(tǒng)多了一臺副勵磁機（FL）。主勵磁機有2個勵磁繞組。LQ為主勵磁繞組，LLQ為附加勵磁繞組，用作AVR的輸入。這里它勵與自勵的區(qū)別是對勵磁機的勵磁方式而言的。它勵直流勵磁機方式多用于水輪發(fā)電機。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)。在主發(fā)電機定子槽中嵌有單獨的附加諧波繞組。利用發(fā)電機合成磁場中的諧波分量，通常是利用三次諧波分量，在附加繞組中感應(yīng)出的諧波電勢，作為勵磁裝置的電源，經(jīng)半導(dǎo)體整流后供給發(fā)電機本身的勵磁。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)電機負載變動而改變。當發(fā)電機負載增加或功率因數(shù)降低時，諧波繞組電勢隨之增高；反之，當發(fā)電機負載減小或功率因數(shù)增高時，諧波繞組電勢隨之降低。因此，這種諧波勵磁系統(tǒng)具有自調(diào)節(jié)特性，與發(fā)電機具有復(fù)勵的作用相似。當電力系統(tǒng)中發(fā)生短路時，諧波繞組電勢增大，對發(fā)電機進行強勵。這種勵磁方式的特點是，簡單、可靠、快速。有些問題，例如不同的發(fā)電機三次諧波繞組及發(fā)電機參數(shù)應(yīng)如何合理選擇等，還待進一步研究。諧波勵磁方式，在我國一些小容量發(fā)電機上已經(jīng)采用。另外，勵磁系統(tǒng)方式還包括P棒勵磁等其他方式。167。32 主要勵磁系統(tǒng)配置自并激勵磁系統(tǒng)的基本配置自并激靜止勵磁系統(tǒng)主要由勵磁變壓器、可控硅整流橋、自動勵磁調(diào)節(jié)器及起勵裝置、轉(zhuǎn)子過電壓保護與滅磁裝置等組成。圖312為南瑞電氣控制公司FWL/B型靜止勵磁系統(tǒng)的接線原理框圖。圖312 FWL/B型靜止勵磁系統(tǒng)接線原理圖1) 勵磁變壓器勵磁變壓器為勵磁系統(tǒng)提供勵磁能源。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)。高壓側(cè)可加裝高壓熔斷器，也可不加。勵磁變壓器可設(shè)置過電流保護、溫度保護。容量較大的油浸勵磁變壓器還設(shè)置瓦斯保護。大多小容量勵磁變壓器一般自己不設(shè)保護。變壓器高壓側(cè)接線必須包括在發(fā)電機的差動保護范圍之內(nèi)。早期的勵磁變壓器一般都采用油浸式變壓器。近年來，隨著干式變壓器制造技術(shù)的進步及考慮防火、維護等因素的影響，一般采用干式變壓器。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。勵磁變壓器的聯(lián)接組別，通常采用Y/△組別，Y/Y—12組別通常不用。與普通配電變壓器一樣，勵磁變壓器的短路壓降為4%～8%。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。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。三相橋式電路可采用半控或全控橋方式。這兩者增強勵磁的能力相同，但在減磁時，半控橋只能把勵磁電壓控制到零，而全控橋在逆變運行時可產(chǎn)生負的勵磁電壓，把勵磁電流急速下降到零，把能量反饋到電網(wǎng)。在自并激勵磁系統(tǒng)中多采用全控橋。可控硅整流橋采用相控方式。對三相全控橋，對于電感負載，當控制角在0o～90o之間時，為整流狀態(tài)（產(chǎn)生正向電壓與正向電流）。當控制角在90o～165o之間時，為逆流狀態(tài)（產(chǎn)生負向電壓與正向電流）。因此當發(fā)電機負載發(fā)生變化時，通過改變可控硅的控制角來調(diào)整勵磁電流的大小，以保證發(fā)電機的機端電壓恒定。對于大型勵磁系統(tǒng)，為保證足夠的勵磁電流，多采用數(shù)個整流橋并聯(lián)。整流橋并聯(lián)支路數(shù)的選取原則為：（N+1）個橋。N為保證發(fā)電機正常勵磁的整流橋個數(shù)。即當一個整流橋因故障退出時，不影響勵磁系統(tǒng)的正常勵磁能力。3) 勵磁控制裝置控制裝置包括自動電壓調(diào)節(jié)器和起勵控制回路。對于大型機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型數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器。勵磁調(diào)節(jié)器測量發(fā)電機機端電壓，并與給定值進行比較，當機端電壓高于給定值時，增大可控硅的控制角，減小勵磁電流，使發(fā)電機機端電壓回到設(shè)定值。當機端電壓低于給定值時，減小可控硅的控制角，增大勵磁電流，維持發(fā)電機機端電壓為設(shè)定值。4) 滅磁及轉(zhuǎn)子過電壓保護對于采用線性電阻或采用滅弧柵方式滅磁時，須設(shè)單獨的轉(zhuǎn)子過電壓保護裝置。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。因此，非線性電阻滅磁方式在大型發(fā)電機組，特別是水輪發(fā)電機組中得到了大量應(yīng)用。國內(nèi)使用較多的為高能氧化鋅閥片；而國外使用較多的為碳化硅電阻。 他勵交流勵磁機靜止硅整流器方式（三機他勵勵磁系統(tǒng)）他勵交流勵磁機靜止硅整流器勵磁方式，即交流勵磁機供給主機勵磁回路中的整流裝置采用靜止硅整流器。交流勵磁機的勵磁電流通常由中頻副勵磁機（400或500HZ）經(jīng)可控整流橋供給。主發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器隨著主機運行參量的變化，改變交流勵磁機勵磁回路中可控硅的控制角，以改變交流勵磁機的磁場電流，這樣就改變了交流勵磁機的端電壓，從而調(diào)節(jié)了主發(fā)電機的勵磁。由于調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁是通過調(diào)整加到交流勵磁機的勵磁電壓來實現(xiàn)的，這就引進了交流勵磁機勵磁繞組的時滯，使調(diào)節(jié)作用不夠快速。其調(diào)節(jié)的快速性比起慢響應(yīng)的直流勵磁機方式稍好一些，但比起主機勵磁回路中采用可控硅橋的快速響應(yīng)的他勵可控硅勵磁方式來要差些。為了加快勵磁系統(tǒng)的響應(yīng)，通常交流勵磁機采用100250Hz的頻率，以減小其勵磁繞組的電感及時間常數(shù)。交流副勵磁機多采用中頻感應(yīng)式同步發(fā)電機。如果需要兼作勵磁調(diào)節(jié)器中的中頻磁放大器電源，則用400～500HZ。交流副勵磁機本身的勵磁，通常采用可控硅自勵恒壓方式，先借外部電源起勵，當建立起一定的電壓后轉(zhuǎn)為自勵，并靠勵磁調(diào)節(jié)器保持其端電壓恒定。為提高副勵磁機運行的可靠性，常采用永磁式發(fā)電機作為副勵磁機，因為永磁發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單，又不需要勵磁設(shè)備。但是，永磁發(fā)電機輸出電壓的特性較軟。他勵靜止硅整流器勵磁系統(tǒng)中，具有中頻副勵磁機的他勵半導(dǎo)體勵磁方式目前在我國大型汽輪發(fā)電機組，如10萬（）、20萬、30萬kW機組上已普遍采用。硅整流柜采用三相橋式硅二極管整流電路。通常用幾個整流柜并聯(lián)運行。交流勵磁機靜止硅整流器勵磁方式，其勵磁能源取自主軸功率，不受電力系統(tǒng)擾動的影響，工作可靠，并且高速大容量交流勵磁機容易制造，故這一勵磁方式比較適合在大型汽輪發(fā)電機上采用。存在的問題是副勵磁機帶可控硅整流橋負載后，輸出電壓的波形不好，可能出現(xiàn)發(fā)電機調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，無功跳動或擺動，或副勵磁機自勵恒壓不穩(wěn)定等現(xiàn)象?，F(xiàn)在有的制造廠采取增加帶通濾波器，加大副勵磁機容量等改進措施。這種勵磁系統(tǒng)在國內(nèi)外的運行經(jīng)驗較豐富，是大型汽輪發(fā)電機主要的勵磁方式之一。其缺點是要求廠房長度大，造價高，另外機組往往存在著振動問題。 他勵交流勵磁機兩機勵磁系統(tǒng)在他勵交流勵磁機靜止硅整流器勵磁方式中省略副勵磁機，交流勵磁機勵磁電源由發(fā)電機機端經(jīng)勵磁變壓器后獲得。其原理說明圖如圖313所示。由于同軸只有主發(fā)電機交流勵磁機和機端變壓器故簡稱為兩機一變勵磁系統(tǒng)。這種勵磁系統(tǒng)具有下列特點：圖313兩機勵磁系統(tǒng)原理說明圖1) 勵磁系統(tǒng)中無副勵磁機，從而簡化了勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并消除了因副勵磁機故障而引起主機失磁的可能性。2) 這種勵磁系統(tǒng)中的交流勵磁機，是一臺帶硅整流橋負載的自并勵發(fā)電機，因而在適當選擇勵磁參數(shù)的條件下，兩機系統(tǒng)比三機系統(tǒng)有更高的勵磁電壓響應(yīng)比。3) 在兩機勵磁系統(tǒng)中，主發(fā)電機和交流勵磁機二者勵磁回路的時間常數(shù)相差一個數(shù)量，另外，勵磁回路中又加入勵磁變壓器，因而對這種勵磁控制系統(tǒng)，要注意勵磁調(diào)節(jié)的參數(shù)配置及協(xié)調(diào)問題。4) 兩機勵磁系統(tǒng)在國內(nèi)外已實際應(yīng)用。其主要配置為：(a) 發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器；(b) 可控硅整流裝柜；(c) 二極管硅整流裝置，一般幾臺并列運行；(d) 機端勵磁變壓器。 他勵交流勵磁機靜止可控硅勵磁方式（兩機勵磁）他勵交流勵磁機靜止可控硅勵磁方式與起他勵靜止硅整流器勵磁方式相比，除具有他勵方式的一般優(yōu)點，如不受電力系統(tǒng)擾動的影響，強勵頂值與短路點無關(guān)，廠房布置占地面積減小等，此外還有一個突出的優(yōu)點是調(diào)節(jié)快速，動態(tài)性能好。這是因為可控硅橋位于主發(fā)電機的勵磁回路，少了交流勵磁機勵磁繞組這個具有時滯的中間環(huán)節(jié)，一經(jīng)改變可控硅觸發(fā)信號的相位，便可改變主機勵磁電壓，幾乎沒有時間延遲。因而當電力系統(tǒng)中發(fā)生事故，發(fā)電機電壓突然降低時，可控硅控制角α受勵磁調(diào)節(jié)器的作用,移相到接近于零,主機勵磁電壓幾乎立即上升到強勵頂值電壓,勵磁電壓的響應(yīng)是很快的。這種快速勵磁方式對輸電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,有較大幫助。另外,當可控整流采用三相全控橋式接線時,還可以進行逆變滅磁,圖314為他勵可控硅勵磁系統(tǒng)原理接線圖?？煽毓枞嗳卣餮b置可以用幾組橋并聯(lián)運行，視勵磁容量大小而定。其交流電源由同軸的交流勵磁機供給。交流勵磁機本身的勵磁，不再用副勵磁機，一般采用自勵恒壓方式。即交流勵磁機在各種負載情況下以及在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，其端電壓基本上是恒定的，這就為主機可控硅整流橋的運行創(chuàng)造了良好的條件。交流勵磁機的起勵電源是由廠用電經(jīng)感應(yīng)調(diào)壓器和硅整流橋供給的。 圖314他勵可控硅勵磁系統(tǒng)原理接線圖主機勵磁調(diào)節(jié)器反應(yīng)發(fā)電機的端電壓等狀態(tài)量，改變主可控硅的控制角，即可調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁。當發(fā)電機內(nèi)部故障，繼電保護動作需要滅磁時，由滅磁信號繼電器控制調(diào)節(jié)器使觸發(fā)脈沖的控制角后移到大于90O（例如α=150O,β=30O）,使可控硅橋從整流運行變?yōu)槟孀冞\行狀態(tài)，進行滅磁。本方式勵磁系統(tǒng)配置相對比較復(fù)雜，對于自勵恒壓系統(tǒng)和發(fā)電機勵磁系統(tǒng)其配置為：1) 交流勵磁機自勵恒壓系統(tǒng): (a) 自勵恒壓勵磁調(diào)節(jié)器(b) 可控硅整流裝置(c) 勵磁機轉(zhuǎn)子滅磁裝置2) 發(fā)電機勵磁系統(tǒng):(a) 發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器(b) 可控硅整流裝置(c) 發(fā)電機轉(zhuǎn)子滅磁裝置 他勵旋轉(zhuǎn)硅整流器勵磁方式(無刷勵磁系統(tǒng))他勵旋轉(zhuǎn)硅整流器勵磁方式,由于主發(fā)電機轉(zhuǎn)子不用滑環(huán)和炭刷的突出優(yōu)點,現(xiàn)在已經(jīng)用于大型發(fā)電機組上。他勵旋轉(zhuǎn)硅整流器勵磁方式的工作原理和運行性能與他勵靜止硅整流器勵磁方式相似，只不過勵磁主回路的硅整流二極管是與交流勵磁機電樞和主機轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)的，勵磁電流不需要經(jīng)過炭刷及滑環(huán)引入轉(zhuǎn)子勵磁繞組。因此這種勵磁系統(tǒng)又稱為旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)，或稱無刷勵磁系統(tǒng)。圖315為主回路原理圖，圖中虛線框內(nèi)為旋轉(zhuǎn)部份。交流勵磁機JL是一臺電樞旋轉(zhuǎn)式交流發(fā)電機，其感應(yīng)電勢一般為三相正弦波。國外有的制造廠也有把電勢設(shè)計為多相矩形波或梯形波的，這對整流有利，而且可使每相繞組所接的二極管并聯(lián)支路數(shù)減少。為了減少勵磁調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，交流勵磁機的頻率一般作成150HZ或200HZ。交流勵磁機的輸出，經(jīng)快速熔斷器KPD接到硅二極管整流橋，經(jīng)整流后直接通到主發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組中去，取消了滑環(huán)及炭刷。旋轉(zhuǎn)二極管組成三相橋式整流電路，一般分成兩組，分別安裝在兩個同軸旋轉(zhuǎn)的與軸絕緣的金屬圓盤上（稱為散熱盤）。一組為陰極型硅二極管，陰極固定在同一個散熱盤上，稱為共陰極組；另一組用陽極型硅二極管，其陽極固定在另一個散熱盤上，稱為共陽極組。每臂的硅二極管可以串聯(lián)和并聯(lián)。硅二極管的并聯(lián)個數(shù)，應(yīng)根據(jù)額定勵磁電流，再加上20%的裕度，還要考慮15%左右的電流不平衡來選擇，以保證當一個并聯(lián)支路的快速熔斷器燒斷后，仍能維持發(fā)電機額定出力運行。此外，對于短時的強勵電流以及發(fā)電機突然短路產(chǎn)生的過電流，也應(yīng)加以考慮。硅二極管的串聯(lián)個數(shù)，應(yīng)根據(jù)惡劣條件下產(chǎn)生的反向電壓的數(shù)值來選擇。圖315 旋轉(zhuǎn)勵磁系統(tǒng)回路原理圖由于硅元件裝在旋轉(zhuǎn)圓盤周圍，因此必須考慮承受強大離心力的機械強度。連接在硅整流元件上的并聯(lián)電阻、電容等元件，也要采用耐離心力的材料，用環(huán)氧樹脂固定。為了簡單和可靠，有的旋轉(zhuǎn)勵磁系統(tǒng)取消了與硅二極管并聯(lián)的阻容抑制回路，而選用反向峰值電壓高的二極管，這個措施經(jīng)實踐證明是合理的，運行是成功的。為了簡化過電壓保護，一般僅在硅整流器直流側(cè)裝設(shè)