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发电机励磁系统原理 第一部分 励磁的基本概念 什么是励磁？ 导体切割磁力线感生电动势e 励磁就是提供一个磁场B E=4.44fNΦ 对于发电机来说，励磁就是产生磁通Φ Governor调速 Static or Brushless Excitation励磁 同步发电机的两个基本控制：励磁调速 电能质量：电压频率 励磁的基本任务 水轮发电厂原理 大坝、水电厂、水轮机、发电机定子、转子、励磁系统 水电厂其他控制设备：继电保护、调速、计算机监控、仪表 励磁与其他控制设备的最大区别：连续反馈控制 vs 离散控制；365 x 24小时在线、发电机快速连续调节的唯一手段！ 汽轮发电机调节原理 发电机空载特性 发电机升压试验：额定转速、Ug＝f（If） 励磁作用重要体现之一 发电机短路特性 发电机升流试验：额定转速、Ig＝f（If） 励磁作用重要体现之二  Excitation System Excitation Control System Synchronous Machine Regulator Exciter Synchronous Machine Power System Blockdiagramm according IEEE 励磁系统 励磁控制系统 励磁重要概念 Generator U , I f f U , I E E Voltage Regulator AVR Main Exciter 自并励励磁系统 励磁机励磁与自并励 IGBT 自并励磁系统 励磁装置就是提供发电机磁场电流的装置，包括所有调节与控制元件，还有磁场放电或灭磁装置及保护装置 励磁控制系统是包括控制对象的反馈控制系统 励磁控制系统对电力系统的安全、稳定、经济运行都有重要的影响 待续 发电机励磁系统原理 第二部分 现代励磁基础 同轴直流发电机（体积大、效率低、容量小） 电力电子器件：二极管、晶闸管（可控硅）、IGBT等 PN结、单相导通特性、可控硅伏安特性 可控硅导通条件：正向电压、正向脉冲 可控硅关断条件：反向电压 同步电压、触发脉冲、脉宽调制 开关励磁 开关励磁原理 AC变DC DC变AC 非相控电路不需要同步小功率小励磁 开关励磁原理示意 可控硅励磁原理 三相全控桥电路α=00:强励状态，AC变DCα=α0:整流状态，AC变DCα=1500:逆变状态，DC变AC 全控桥与半控桥 全控桥：整流与逆变整流特征相同能够逆变也能续流Uf反相恒定If线性衰减灭磁快半控桥：整流与续流整流特征相同不能逆变只能续流Uf＝0If非线性衰减灭磁慢续流二极管 可控硅组件与整流柜 三相全控桥电路要点 SCR导通顺序：1234561234561234…… 整流状态 交流变直流，能量供给 00a900 Ud0 逆变状态 直流变交流，能量反送 900a1500 (1800-0) Ud0 Ud=1.35U2cosa I2＝0.816Id 三相全控桥实际电路波形 因电感引起换弧角带来的过电压尖峰，逆变颠覆 实际电路器件介绍：快熔、阻容、分流器、表记、均流、开关、脉冲变等 同步发电机励磁的作用 从发电厂角度研究励磁 调节发电机电压（空载） 调节发电机无功功率（负载） 多台发电机无功功率分配（调差） 安全可靠运行 从电力系统角度研究励磁 提高系统的静态稳定性（小扰动稳定） 提高系统的动态稳定性（小扰动失稳） 提高系统的暂态稳定性（大扰动稳定） 改善系统的电压稳定性 二次电压控制 安全可靠运行。 励磁对静态稳定的影响 (a)Eq恒定(励磁电流恒定)，内功率特性曲线(Eq=常数)（ECR） (b)当Eq恒定,Eq’及U的变化 (c)  Eq’恒定(发电机暂态电势恒定) (d)当Eq’恒定，Eq及U的变化 (e) U恒定(发电机机端电压恒定) (f)当U恒定，Eq及Eq’的变化 (c) 和(e)分别维持Eq’和U为恒定时，发电机的功角特性曲线（AVR） 维持Eq‘近似不变的外功率特性曲线 静态稳定功率达到极限，功角大于900 励磁对暂态稳定的影响 (a)单机无限大母线系统 (b)短路故障下，功率特性曲线的变化：初始工作曲线1；短路后3；故障切除2 暂态稳定性决定于加速面积abedabcd是否小于或等于减速面积dfed。 提高暂态稳定性有两种方法 1、减小加速面积：加快故障切除时间 2、增大减速面积：提高励磁电压响应比；提高强励电压倍数，使故障切除后的发电机内电势Eq迅速上升，增加功率输出，以达到增加减速面积的目的。 正常工作曲线1；短路曲线3；强励使功率特性曲线增加到bc‘段（减少了加速面积）；δ2时故障切除；强励使曲线2的dehg增加到de’h’g （增大减速面积）；转子功角最大值由δm’降到δm。 励磁顶