【正文】 用永磁發(fā)電機作為副勵磁機，可簡化調(diào)節(jié)設(shè)備，提高了可靠性。2．旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)(無刷勵磁)： 無刷勵磁系統(tǒng)的定義：勵磁系統(tǒng)的整流器為旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，取消了轉(zhuǎn)子滑環(huán)后，無滑動接觸元件的勵磁系統(tǒng)。 ，滑環(huán)：滑動接觸元件，隨著發(fā)電機容量的增大，加大了正常運行和維護的困難。 方法：取消滑環(huán)，采用無刷勵磁系統(tǒng)，提高勵磁系統(tǒng)的可靠性。原理接線：特點：用永磁發(fā)電機作副勵磁機，磁極旋轉(zhuǎn)，電樞靜止。主勵磁機的電樞是旋轉(zhuǎn)的，它發(fā)出的三相交流電，經(jīng)二極管整流橋后，直接送至發(fā)電機的轉(zhuǎn)子回路作勵磁電源。因為勵磁機的電樞與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子在同一軸上旋轉(zhuǎn)，不需要任何滑環(huán)與電刷，實現(xiàn)了無刷勵磁。因此，轉(zhuǎn)子電流不再受接觸部件技術(shù)條件的限制，適合于大容量發(fā)電機組。(1) 無炭刷和滑環(huán)，減小了維護工作量。(2) 發(fā)電機由勵磁機獨立供電，可靠性高，無刷的特點提高了勵磁系統(tǒng)的可靠性。(3) 提高勵磁系統(tǒng)的響應(yīng)速度，可采用：轉(zhuǎn)子用疊片結(jié)構(gòu)，減小繞組電感、取消極面阻尼繞組等方法。還可采用：增加勵磁機勵磁繞組頂值電壓，引入轉(zhuǎn)子電壓深度負反饋以減小勵磁機等值時間常數(shù)。(4) 同軸，不能接入滅磁設(shè)備，無法實現(xiàn)直接滅磁，也無法實現(xiàn)對勵磁系統(tǒng)的常規(guī)檢測，須采用特殊的測試方法。（待查）(5) 要求旋轉(zhuǎn)整流器和快速熔斷器有良好的機械性能，能承受高速旋轉(zhuǎn)的離心力。(6) 沒有接觸部件的磨損，沒有炭粉和銅末引起的繞組污染，電機的絕緣壽命較長。(7) 由于其特殊的結(jié)構(gòu)，在運行維護上有些不方便之處，另外也不便于實現(xiàn)某些穩(wěn)定運行的措施。將來的發(fā)展趨勢有待運行經(jīng)驗的進一步積累。(二) 自勵式：勵磁機在供給發(fā)電機勵磁電流的同時，給本身提供勵磁電流。和自勵式直流勵磁機的區(qū)別：直流：用磁場電阻進行電壓調(diào)整。 交流：改用可控整流元件來維持端電壓恒定（交流電流經(jīng)可控整流后輸送給發(fā)電機轉(zhuǎn)子） 根據(jù)整流器的類型分為：1．自勵式交流勵磁機靜止可控整流器勵磁系統(tǒng)：：啟勵電源――電壓啟勵元件――交流勵磁機AE――晶閘管整流裝置VS――發(fā)電機　　　　　　　　　　　(晶閘管自勵恒壓元件) 電子AVR 特點：(1)采用電子勵磁調(diào)節(jié)器及晶閘管整流裝置，電子AVR直接控制晶閘管整流裝置時間常數(shù)很小，響應(yīng)速度快。 (2)晶閘管勵磁的勵磁機的容量比硅整流勵磁（）的大，前者額定工作電壓滿足強勵頂值電壓的要求，后者的額定工作電壓遠小于頂值電壓，只有在強勵情況下才短時達到頂值電壓。2．自勵式交流勵磁機靜止整流器： 啟勵電源――電壓啟勵元件――交流勵磁機AE――硅整流器裝置V――發(fā)電機 晶閘管整流裝置VS　　　　　　　　　 　　　電子型勵磁調(diào)節(jié)器特點：(1)勵磁調(diào)節(jié)器控制晶閘管整流VS，達到調(diào)節(jié)勵磁的目的。(2)與第一種方式相比，增加了交流勵磁機自勵回路環(huán)節(jié)，響應(yīng)速度較慢。發(fā)電機的主軸長度長，造價高。(3)自并勵方式簡化了勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用于汽輪發(fā)電機。三、靜止勵磁系統(tǒng)(發(fā)電機自并勵系統(tǒng)):發(fā)電機勵磁電源由發(fā)電機本身提供，無勵磁機。原理接線：－19原理：1. 不用勵磁機作勵磁電源，由發(fā)電機本身機端勵磁變供電給整流器電源，經(jīng)三相全控整流橋直接控制發(fā)電機的勵磁，稱發(fā)電機自并勵系統(tǒng)。2．采用大功率晶閘管元件，除掉轉(zhuǎn)子本體及其滑環(huán)這些屬于發(fā)電機的部件外，沒有因供應(yīng)勵磁電流而采用機械轉(zhuǎn)動或機械接觸類元件的，無同軸轉(zhuǎn)動部分，又稱靜止式勵磁系統(tǒng)，用于大型發(fā)電機組，尤其是水輪發(fā)電機組。特點：1．接線和設(shè)備簡單，無轉(zhuǎn)動部分，維護費用省，可靠性高。簡化了結(jié)構(gòu)，常用于汽輪發(fā)電機組。2．不需同軸勵磁機，縮短主軸長度，減小投資。3．直接用晶閘管控制轉(zhuǎn)子電壓，勵磁電壓響應(yīng)速度快。4．由發(fā)電機端取得勵磁能量，靜止系統(tǒng)輸出的勵磁電壓　正比于　轉(zhuǎn)速?！⊥S系統(tǒng)輸出的勵磁電壓　正比于　轉(zhuǎn)速的平方?！‘?dāng)機組甩負荷時靜止勵磁系統(tǒng)機組的過電壓就低。 5．在發(fā)電機近端短路而切除時間又較長的情況，缺乏足夠的強行勵磁能力，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響不如其他勵磁方式有利。 6．上述特點使得該勵磁系統(tǒng)受到相當(dāng)重視，例如在發(fā)電機與系統(tǒng)間有升壓變壓器的單元接線和抽水蓄能機組等勵磁系統(tǒng)中得到不少應(yīng)用。思考題1．勵磁方式2．無刷勵磁系統(tǒng)3．勵磁調(diào)節(jié)方式4．同步發(fā)電機的勵磁方式有哪幾種？各有何特點？10．比較他勵、自勵直流勵磁系統(tǒng)的區(qū)別。11．他勵交流勵磁機兩種類型勵磁系統(tǒng)的性能及特點。作業(yè)題：1．同步發(fā)電機的兩種勵磁方式是什么？有什么區(qū)別？具體有哪些類型？思考題：1．勵磁方式，勵磁方式分類2．各種類型勵磁系統(tǒng)的基本組成，實現(xiàn)方式的區(qū)別。　第三節(jié)　勵磁系統(tǒng)中的整流電路本節(jié)內(nèi)容：勵磁系統(tǒng)中可控整流電路的作用、工作原理及工作特性。本節(jié)的學(xué)習(xí)路線：在理解勵磁系統(tǒng)中可控整流電路的作用的基礎(chǔ)上，進而分析勵磁系統(tǒng)中常用的三相半控橋式整流電路和三相全控橋式整流電路的工作原理和工作特性。整流電路的作用：將交流電壓整流成直流電壓，提供給發(fā)電機或勵磁機的勵磁繞組。整流電路的分類： 三相橋式不可控整流電路、三相橋式半控整流電路、三相橋式全控整流電路具體采用的類型：　　　　大型發(fā)電機的轉(zhuǎn)子勵磁回路(EW) 三相橋式不可控　　　　發(fā)電機自并勵 三相橋式全控　　　　勵磁機勵磁回路(EEW) 三相橋式半控或全控一、三相橋式不可控整流電路三相變壓器的二次側(cè)――整流元件――直流側(cè)負載Rf(交流勵磁機電樞繞組) (二極管) (發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈、勵磁機勵磁繞組)：組成：六個二極管 共陰極組――V1,V5,V3 共陽極組――V2,V6,V4 負載電壓是線電壓波形的包絡(luò)線，以為脈動周期，輸出空載電壓平均值為 (38)二、三相橋式半控整流電路 ：組成：三個二極管、三個晶閘管 共陰極組：VS1,VS3,VS% 共陽極組：V2,V4,V6 任一相晶閘管的觸發(fā)脈沖應(yīng)在滯后本相相電壓30176。相角的180176。區(qū)間內(nèi)發(fā)出，晶閘管的觸發(fā)脈沖，應(yīng)按電源電壓的相序，每隔120176。的電角度依次發(fā)出。觸發(fā)脈沖應(yīng)與晶閘管的交流電壓保持同步。脈沖：以“自然換相點”為基準(zhǔn)2．輸出電壓與α的關(guān)系 (1) 當(dāng)α=，輸出電壓波形連續(xù) （39）（2） 當(dāng)α≤，波形不連續(xù) (310)三相橋式半控整流電路輸出電壓與控制角的關(guān)系可表示為3．失控現(xiàn)象與續(xù)流二極管的作用 “電感” 換流 “瞬時” “理想” 前述為電阻性負載的情況，如負載為電感性且電感量很大時，就會出現(xiàn)失控現(xiàn)象，其結(jié)果是得不到原有的輸出電壓波形，使整流輸出電壓值降低。為防止失控，負載并聯(lián)一反向續(xù)流二極管，選擇正向壓降小的，以確保晶閘管的可靠關(guān)斷。三、三相橋式全控整流電路1． 組成：六個晶閘管2． 對晶閘管觸發(fā)脈沖的要求：晶閘管觸發(fā)脈沖應(yīng)順序發(fā)出，且依次間隔60176。的電角度，晶閘管的觸發(fā)脈沖應(yīng)雙脈沖觸發(fā)，觸發(fā)脈沖應(yīng)與相應(yīng)交流側(cè)電壓保持同步。3． 工作原理及兩種工作狀態(tài)6個晶閘管，導(dǎo)通順序(1) 給VS1發(fā)一個寬脈沖(2) 給VS6發(fā)一個補脈沖――雙脈沖ug:α=0 ――寬脈沖　其他：――雙脈沖①α=0：與不可控及α=0半控橋是相同的。②α=60，連續(xù)且大于零③α=90，輸出電壓有正有負，平均電壓＝0④α=150：波形完全在橫軸以下，平均電壓為負。(90α≤180，輸出平均電壓為負)∴當(dāng)α90時，輸出電壓為正，整流橋工作在整流狀態(tài)。(AC－DC) 交流系統(tǒng)向負載(電感性)輸出功率； 當(dāng)α=90時，ud為零，臨界工作狀態(tài)。 當(dāng)α90時，ud為負，整流橋工作在逆變工作狀態(tài)。(DC –AC)　　　　　　　負載向交流系統(tǒng)反送功率。4．輸出電壓與α的關(guān)系：(1) 負載為感性：ud可以分為相同的6段，每段的寬度為π/3。整個區(qū)間：[π/3 +α, π/3 +α] (312) )為正，整流狀態(tài)為負，逆變狀態(tài)逆變角：，三相橋式全控在逆變工作狀態(tài)的反向直流平均電壓為 （313）(2) 負載為純電阻性：當(dāng)α=π/3時， 0176。――120176。當(dāng)απ/3時，――整流狀態(tài)，不存在逆變。 ，最大移相范圍是。四、整流電路的換流壓降及外特性　電感――連續(xù)過程　　　　暫態(tài)過程。換流角――電壓降落?。?7：1． 換流角考慮交流電路各相的電感后，相間換流不是瞬間完成的，即一相的電流從Id下降到0，另一相的電流從0上升到Id時有一逐漸變化的過程，這一段換流期間所對應(yīng)的電角度即為換流角γ。2． 換流壓降由于存在γ，負載上升會因此而下降（電流的變化在換流電抗上產(chǎn)生一個電壓降）。－27 3．外特性： （326） 在一定供電電壓及α下，公式（326）表示整流橋輸出平均電壓與負載電流的關(guān)系。思考題1． 勵磁系統(tǒng)中可控整流電路的作用是什么？2． 在三相半控橋式整流電路中，對晶閘管的觸發(fā)脈沖有何要求？3． 在三相全控橋式整流電路中，對晶閘管的觸發(fā)脈沖有何要求？4． 三相不可控、半控、全控整流電路各由哪些主要電子元件組成？5． 三相全控橋式整流電路的三種工作狀態(tài)是什么？第四節(jié) 勵磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機組間的無功分配本節(jié)內(nèi)容：對勵磁調(diào)節(jié)器靜特性調(diào)整的基本要求和內(nèi)容；具有自動勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機外特性及其影響因素；為保證并聯(lián)運行的發(fā)電機機組間穩(wěn)定運行和無功功率的合理分配；對各種不同外特性機組并聯(lián)運行的分析。一、勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁控制系統(tǒng)組成：同步發(fā)電機、勵磁功率單元、勵磁調(diào)節(jié)器圖 331 勵磁控制系統(tǒng)框圖 1．作用：檢測發(fā)電機電壓、電流或其他狀態(tài)量，按指定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則對勵磁功率單元發(fā)出控制信號。 以比例式勵磁調(diào)節(jié)器進行說明。 主要輸入量：端電壓，輸出：控制勵磁功率單元的輸出。(無調(diào)節(jié)器時)：：如沒有自動調(diào)節(jié)器，人工改變直接勵磁機的RC來調(diào)整端電壓。如偏高――增大――減小――下降――下降――下降（根據(jù)發(fā)電機的外特性）如偏低――減小――增大――增大――增大――增大測量　　　　　　　　　判斷(人工調(diào)節(jié))　　　　　執(zhí)行3．比例式勵磁調(diào)節(jié)器的基本工作特性：基本調(diào)節(jié)特性。Fig 333 比例式勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)特性　　實現(xiàn)過程：升高――調(diào)節(jié)器――下降――減小　　減小――調(diào)節(jié)器――升高――升高4. 比例式勵磁調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制示意圖勵磁調(diào)節(jié)器與勵磁機配合組成閉環(huán)控制回路，控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)子電流，實現(xiàn)對發(fā)電機端電壓的自動調(diào)節(jié)。各種類型比例式AVR具有的調(diào)節(jié)特性，負斜率調(diào)節(jié)特性，才能穩(wěn)定運行。Fig 334 比例式勵磁調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制示意圖：，不同類型有較大差異，但構(gòu)成環(huán)節(jié)大致相同。 (1)調(diào)差單元：調(diào)整調(diào)差系數(shù)　(2)測量比較元件：測量發(fā)電機的電壓，與整定值比較。－33所示特性進行調(diào)節(jié)　下降――調(diào)節(jié)器增加――升高――升高――升高 (3)綜合放大單元：將比較的結(jié)果與其他合成、放大。 (4)移相觸發(fā)單元：發(fā)出觸發(fā)脈沖。二、勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性：以模擬式AVR為例 調(diào)整發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器靜特性的原因是為了改變發(fā)電機的外特性；當(dāng)發(fā)電機加裝自動勵磁調(diào)節(jié)器后，發(fā)電機的外特性與勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性和發(fā)電機的調(diào)整特性有關(guān)，由于同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)運行中情況各異，對發(fā)電機的外特性作出了不同的要求，所以要求發(fā)電機的外特性是可調(diào)的，即要求勵磁調(diào)節(jié)器的靜特性是可調(diào)的。(一)　靜態(tài)工作特性的合成模擬式：硬件組成靜態(tài)特性。數(shù)字式：軟件算法實現(xiàn)。先分析模擬型，簡化框圖。 α 測量 綜合放大 移相觸發(fā) 可控整流 1．測量單元 (328) －發(fā)電機電壓的整定值2．放大單元 (329)3．三相橋式全控整流電路：線性特性的觸發(fā)電路 (330)4．：靜態(tài)工作特性(綜合特性) （1）特性綜合： ：(a)(d)(a) (b) (c) 合成為(d) （2）特性分析 如圖（d），線段ab為勵磁調(diào)節(jié)器的工作區(qū)， ，ab內(nèi)發(fā)電機電壓變化極小，可達到維持機端電壓目的。 （3）特性平移：測量工作特性 ，當(dāng)變化時，圖a移動圖d移動5．調(diào)節(jié)器的性能指標(biāo)：　　放大倍數(shù)： (331)K與各單元增益的關(guān)系為：　　　　　　　　　　　　 (332)整定值的改變實現(xiàn)特性曲線的左右移動(在工作點附近移動)陡度：(二)發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)靜態(tài)特性勵磁系統(tǒng)＋發(fā)電機 以他勵交流勵磁機系統(tǒng)為例，說明勵磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性的形成。1．發(fā)電機的無功調(diào)節(jié)特性的形成：勵磁控制系統(tǒng)的運行特性（帶自動勵磁調(diào)節(jié)功能的發(fā)電機的無功調(diào)節(jié)特性）(1) ：發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性 (2)：勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)特性 綜合成(3)――帶自動勵磁調(diào)節(jié)功能的發(fā)電機的無功調(diào)節(jié)特性 可以通過改變(2)來調(diào)整(3)，變動時，通過調(diào)節(jié)勵磁可以使發(fā)電機電壓基本不變。發(fā)電機的無功調(diào)節(jié)特性（無功電流和電