第四章 同步发电机的励磁控制.ppt

第四章 同步发电机的励磁控制 §4-1 对同步发电机励磁的基本要求 1. 在电力系统正常运行情况下供给同步发电机所需的励磁电流。 2. 使并联运行的各发电机之间无功功率合理分配。 3. 励磁装置应动作快速，调节过程稳定，没有失灵区，以利于提高系统的静态稳定性。 4. 当电力系统发生短路故障或其他故障使系统电压严重下降使能对发电机进行快速强行励磁，以提高电力系统的暂态稳定性。 5. 有可能引入按发电机转速偏差对励磁进行校正以改善系统的动态稳定性。 6. 当发电机突然甩负荷时实行强行减磁，以限制发电机端电压的速度升高。 7. 当发电机内部出现短路故障时进行灭磁，以减小故障的破坏程度。 §4-2 它励式励磁系统 1.直流机励磁方式 用直流机励磁是同步发电机的传统励磁方式。最简单是用直流并励发电机作励磁机，利用手动或自动电压调节器通过调节励磁机励磁回路中的等效电阻 来实现调压。 直流励磁机结构复杂，维护困难，反应速度较慢，且易产生火花。 极限容量小，最大只能做到500~600千瓦，不能满足大型汽轮发电机的要求。 最简单的他励励磁系统 当电网电压下降， 将被短接，励磁电压 上升，发电机的励磁电流加大。 强励过程受励磁机时间常数的限制，电压上升速度不快，对于低速大容量水轮发电机，难以达到要求。 带有副励磁机的他励系统 该系统有两台励磁机，短接电阻 ，可迅速提高 ，使主励磁机的端电压得到较高的上升速度。 由于有两台励磁机，增加了结构的复杂度，影响厂房设计。 2. 交流励磁机方式 对电机容量较大，采用直流机励磁有困 难或要求快速性较高的场合，可采用交流励 磁机再经过半导体整流后作为发电机的励磁 电源。根据半导体整流配套方式的不同可分 为： 配静止半导体整流器的交流励磁机方式 配置旋转半导体的交流励磁机无刷励磁 (1) 配静止半导体整流器的交流励磁机方式 该方式的原理图如下图所示。它包括一台交流励磁机L， 一台交流副励磁机FL和三台整流装置。 系统说明 为了提高可靠性，两台交流励磁机都是同轴的。 为了减小励磁电流的纹波机励磁时间常数，交流励磁机一般采用100赫兹以上的高频。 其输出的电流经整流后由滑环送如主发电机励磁绕组。 交流副励磁机一般采用500赫兹中频，现多用永磁式，也可采用自励。 晶闸管自动励磁调节器 晶闸管自动励磁调节器是交流机励磁系 统的关键部分。它一般由测量比较，综合放 大，移相控制和功率输出（可控整流桥）等 几个部分组成。 下面着重说明其测量调差部分，它是由电 流调差环节和电压测量环节组成。原理图如 下图所示： a.电流调差环节 （a） 调差系数（静差度） 式中 ——发电机的空载电压 ——额定无功电流下发电 机的端电压。 （b）输入输出关系： 电压测量环节 主要作用是迅速、准确可靠地将电流调差环节的三相输出电压变换成适合的直流信号电压，以便与给定值相比较。 由电压测量环节计及调差系数的电压反馈信号与给定信号相比较后经综合放大器去控制可控整流桥，调节励磁电流，综合放大器除了作为电压调节器外，它同时还可接受其他保护信号，也可接受电力系统稳定器的控制。 (2)配置旋转半导体的交流励磁机无 刷励磁方式 交流励磁机为转枢式，整流器的直流输出直接接到发电机励磁绕组而省去碳刷和滑环等结构，变成无刷、无接触式。 无刷励磁方式与静止半导体交流励磁方式的电气性能相似，其主要优点是取消了碳刷和滑环，减小了维修工作量，但却增加了结构的复杂性。 §4-3 自励式半导体励磁系统 概述： 自励式半导体励磁方式与交流机励磁方式的差别主要在于励磁功率不是来自专门的励磁机，而是直接从主发电机所发出的功率中取得，采用自励式可以省去励磁机，简化设备，但一般不能作到恒压，当负载变动时为保持恒压，需要靠励磁调节器进行调节。 1.自并励方式 励磁过程： 主发电机1的励磁功率由发 电机端的励磁变压器2经过可 控整流器3整流后供给，发电 机的励磁调节由自动励磁调节 器4通过改变可控整流桥的输 出来实现。发电机刚开始时， 由起励磁装置5建立起始电压。 说明 当电网发生故障时，励磁系统供电电压将严重下降，一般不能保持自励。 不能进行强励，而且有失磁的趋向。 此方式可应用于某些大中型电机中。 为使机端电压严重下降时励磁系统仍能工作，调节器应具有低压出发单元。 2. 自复励方式 为了克服自并励系统的缺点，一般中小容 量 发电机中常用下图所示的自复励系统。 系统结构 该系统有两套并联工作的整流装置： 一套是利用发电机的机端电压经过励磁 变压器向可控硅