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自动励磁装置的系统结构

    同步发电机的励磁装置是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机的励磁电源的一套系统。励磁装置一般由两部分组成，一部分用于向发电机提供直流电流以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分；另一部分用于在正常运行或发电机发生故障时调节励磁电流以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分。

在发电机正常工作时，励磁电源由接在发电机机端的励磁变压器提供，由三相全控桥整流后供给发电机励磁电流。控制部分负责将电量采集进入计算机，经过控制规律运算后输出控制量即三相全控桥的可控硅的触发角，通过改变触发角来调节发电机励磁电流的大小。励磁装置系统结构如图1-1所示。当发电机机端电压的测量值高于整定值时，自动励磁调节器发出的信号脉冲推迟，可控硅的触发角增大，励磁电流减小，此时机端电压下降。当发电机的端电压测量值低于整定值时，自动励磁调节器发出的脉冲提前，可控硅的触发角a变小，励磁电流增大，从而使发电机的端电压升高。励磁系统是一种闭环控制系统，它控制着同步发电机的电动势，所以，它不仅控制发电机的端电压，还控制发电机的无功功率、功率因数和电流等参量。

同步发电机励磁控制系统组成

  概述

    目前，在我国中小型同步发电机组中，采用的励磁方式大致有两种：一种是自励直流励磁机励磁，这是一种较为原始的方式，虽然原理简单，便于理解，但是直流励磁机励磁系统工程投资较大，运转噪音高，反应速度慢，故障率高，整流子和碳刷维护困难，而且维修周期长，己远远不能满足现代电网对发电机提出的快速励磁的要求。

    另一种方式是，由半导体元件构成的调节器共同组成的所谓半导体励磁系统。采用该种方式，具有投资少，使用灵活，反应速度快，便于维修的特点，己成为同步发电机励磁发展的方向。而其中全静态启并励接线简单，可靠性高，一次投资少等特点应用广泛。采用微机数字技术，调节器的操作逻辑电路，晶闸管的触发电路，机械或电子的电压整定机构都可以简化或取消。调节器插件少，装置可靠性高。

    对于中小型同步发电机组，宜采用自并励静止励磁系统。所谓静止励磁系统是指有接于发电机端的励磁变压器作为励磁功率电源的晶闸管励磁系统。这种励磁方式在性能上的显著特点是具有高起始励磁电压响应速度，可靠性较高。

自励晶闸管励磁系统主电路采用典型接线方式，即将励磁电源的励磁变压器连接在同步发电机的出口端，这种接线方式比较简单，励磁系统的大功率整流装置采用三相全控桥式接线。这种接线的优点是晶闸管元件承受的电压低，而变压器的容量利用率高。图2-1为同发电机励磁控制系统组成框图。

    同步电机的励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成：一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流电场，通常称作励磁功率输出部分(主回路)。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分(调节器)。

励磁控制是一种控制系统，它控制同步电动机发出的电势，所以它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机的无功功率，功率因数和电流等参量。由于大型机组的这些参量直接影响系统的运行状态，因此在某种程度上也可以说，励磁装置也控制着系统的运行状态，特别是系统的稳定和励磁控制方式密切相关。

无论是何种励磁调节器，其核心部分的构成都是很相似的。它由基本控制和辅助控制两大部分组成。基本控制由测量比较、综合放大和移相触发三个主要单元构成，实现电压调节和无功功率分配等基本调节功能。辅助控制是为了满足发电机不同工况，改善电力系统稳定性，改善励磁控制系统动态性能而设置的单元，包括励磁系统稳定器，电力系统稳定器及励磁限制、保护器等。

测量比较单元的作用是测量发电机的端电压，综合无功调差信号后与给定的基准电压相比较，得出电压的偏差信号，供后级环节使用。测量比较电路应具有足够高的灵敏度与优良的动态性能，即要求测量精确、反应迅速、电路的时间常数要小。测量比较单元的性能如何将直接影响到发电机电压调节精度与励磁系统的动态性能。

综合放大单元对测量单元输出的电压偏差起综合和放大的作用。为了得到调节系统良好的静态和动态性能，除了由电压测量比较单元来的电压偏差信号外，有时还根据要求综合来自其他装置的信号，如励磁系统稳定器信号、**大、**小励磁限制信号等。放大的作用是为了消除电压的静态偏差，改善励磁系统的动态性能。综合放大后的控制信号输出到移相触发单元。

移相触发单元包括同步、移相、脉冲形成及放大环节。移相触发环节根据输入控制信号(U)的大小，改变输送到晶闸管的脉冲触发角a，以控制晶闸管整流电路的输出，从而调节发电机的励磁电流。为了使触发脉冲能可靠地工作，还需采用脉冲放大环节。移相触发单元和整流桥相当于信号转换、功率放大及控制器的执行机构。