第17單元同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)

一、勵磁系統(tǒng)的作用與要求電壓控制控制無功功率的分配提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性強行勵磁改善電力系統(tǒng)的運行條件對水輪發(fā)電機組實行強行減磁（一）勵磁系統(tǒng)的作用（二）勵磁系統(tǒng)的基本要求同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)勵磁功率單元勵磁調(diào)節(jié)器G發(fā)電機電力系統(tǒng)1對勵磁調(diào)節(jié)器的要求2對勵磁功率單元的要求勵磁控制系統(tǒng)框圖同步發(fā)電機勵磁功率單元勵磁調(diào)節(jié)器手動自動勵磁調(diào)節(jié)器在自動控制中檢測發(fā)電機的電壓、電流或其它狀態(tài)量，然后按指定的調(diào)節(jié)準則對勵磁功率單元發(fā)出控制信號，實現(xiàn)控制功能。勵磁系統(tǒng)其他信號勵磁調(diào)節(jié)器:檢測和綜合系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息,以產(chǎn)生相應的控制信號,經(jīng)放大后控制勵磁功率單元以得到所要求的發(fā)電機勵磁電流。其基本要求：1對勵磁調(diào)節(jié)器的要求1）系統(tǒng)正常運行時,勵磁調(diào)節(jié)器應能反映發(fā)電機電壓高低以維持發(fā)電機電壓在給定水平；2）勵磁調(diào)節(jié)器應能合理分配機組的無功功率；3）對遠距離輸電的發(fā)電機組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運行，要求勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)；4）勵磁調(diào)節(jié)器應能迅速反應系統(tǒng)故障，具備強行勵磁等控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運行條件；5）具有較小的時間常數(shù)，能迅速響應輸入信息的變化。6）要求能長期可靠地工作。2對勵磁功率單元的要求1）要求勵磁功率單元有足夠的可靠性并具有一定的調(diào)節(jié)容量。2）具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度勵磁功率單元:受勵磁調(diào)節(jié)器控制，并向同步發(fā)電機轉子提供勵磁電流。其基本要求勵磁頂值電壓：是勵磁功率單元在強行勵磁時可能提供的最高輸出電壓值。強勵倍數(shù)：勵磁頂值電壓與額定勵磁電壓之比稱為強勵倍數(shù)。或勵磁頂值電流與額定勵磁電流之比。一般取1.6~2。勵磁電壓響應比：通常將勵磁電壓在最初0.5S內(nèi)上升的平均速度定義為勵磁電壓響應比。它粗略反映勵磁系統(tǒng)的動態(tài)指標勵磁電壓上升速度：衡量勵磁功率單元動態(tài)行為的一項指標。二、勵磁系統(tǒng)中的整流電路（功率單元）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（一）基本整流電路同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中整流電路的主要任務是將交流電壓整流成直流電壓供給發(fā)電機勵磁繞組或勵磁機的勵磁繞組。（1）三相橋式不可控整流電路+-RfeaebecV1V3V5V4V6V2eaeceb

teabacbcbacacbabacbc161232345456161232u

t輸出電壓負載電壓時線電壓波形的包絡線，以2π/6為其脈動周期，輸出空載電壓平均值RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2V（2）三相橋式半控整流電路eaeceb

teugabacbcbacacbabacbc161232345456161232

tu

t1）脈沖控制角=0135ug1ug3ug5113355113622446622t0t1t224632）脈沖控制角=30°euguL

t

t

t135=30°eaebecug1ug3ug5t0t13）脈沖控制角=60°uguL

t

te

teaebec=60°ug1ug3ug5135電路受觸發(fā)的晶閘管和最低電壓相的二極管導通。各元件持續(xù)導通時間仍為120

，輸出電壓仍以2/3為周期。VS5VS1VS3VS5V6V2V4V6t0t24)脈沖控制角=120°uguL

t

te

teaebec=120°ug1ug3ug5ug5輸出電壓波形不連續(xù)，各整流元件導通時間小于120

。135246

VS5

VS1

VS3

V6

V2

V4

t0t3t44)脈沖控制角=120°uguL

t

te

teaebec=120°ug1ug3ug5ug5輸出電壓波形不連續(xù)，各整流元件導通時間小于120

。

135246

VS5

VS1

VS3

V6

V2

V4

t0t3t4輸出電壓與控制角關系時，輸出波形連續(xù)，周期為2π/3時，輸出波形不連續(xù)，周期為2π/3三相半控整流電路輸出電壓與控制角α的關系式為：結論：1）2）（3）三相橋式全控整流電路ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L由于上、下兩組晶閘管必須各有一只晶閘管同時導通電路才能工作，六只晶閘管的導通順序應為1，2，3，4，5，6。它們的觸發(fā)脈沖相位依次相差60

；又為了保證開始工作時，能有兩個晶閘管同時導通，需用寬度大于60

的觸發(fā)脈沖，也可用雙觸發(fā)脈沖，例如在給VS1脈沖時也補給VS6一個脈沖。euLug

t

t

tug

tReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L1）脈沖控制角=0°各晶閘管的觸發(fā)脈沖在它們對應自然換向點時刻發(fā)出，輸出電壓波形與不可控橋的一樣，各元件每周導通持續(xù)120

。eaebecug1ug3ug5ug2ug4ug6135246ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L2）脈沖控制角=60°euLug

t

t

tug

tug1ug3ug5ug2ug4ug62eaebec當控制角

<60

時，共陰極組輸出的陰極電位在每一瞬間都高于共陽極組的陽極電位，輸出電壓的瞬時值都大于零，波形是連續(xù)的。

ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L3）脈沖控制角=90°uL

tug

tug

te

tt1t2eaebecug1ug3ug5ug2ug4ug6當電流連續(xù)

＝90

時輸出電壓的波形面積正負兩部分相等，電壓的平均值為零。輸出電壓與控制角關系假設電流連續(xù)（或電感性負載）在

<90

時，輸出平均電壓Ud為正,三相全控橋工作在整流狀態(tài)，將交流轉為直流.90<

≤180時，輸出平均電壓Ud為負值，三相全控橋工作在逆變狀態(tài)，將直流轉為交流.勵磁系統(tǒng)的發(fā)展直流勵磁機勵磁系統(tǒng)換流困難交流勵磁機勵磁系統(tǒng)(交流發(fā)電機和半導體整流元件組成）靜止勵磁系統(tǒng)(發(fā)電機自并勵系統(tǒng))為縮短主軸長度，降低造價，減少環(huán)節(jié)。三、勵磁系統(tǒng)的基本類型三、勵磁系統(tǒng)的基本類型（1）直流勵磁機系統(tǒng)（2）交流勵磁機系統(tǒng)靜止整流器勵磁、旋轉整流器勵磁（3）自并勵勵磁系統(tǒng)（自勵）（4）三次諧波勵磁系統(tǒng)（自勵）（一）直流勵磁機勵磁關于直流電機的缺點。100MW以下的同步發(fā)電機采用的勵磁方式。

晶閘管自勵恒壓裝置主要由測量比較環(huán)節(jié),觸發(fā)控制環(huán)節(jié)及勵磁主回路三大環(huán)節(jié)組成晶閘管自勵恒壓裝置圖晶閘管自勵恒壓裝置原理圖（三）交流勵磁機勵磁——旋轉整流器永磁電機關于旋轉電樞式和旋轉勵磁式。（四）自并勵勵磁系統(tǒng)靜止勵磁系統(tǒng)(發(fā)電機自并勵系統(tǒng))中發(fā)電機的勵磁電源不用勵磁機，而由機端勵磁變壓器供給整流裝置。G

勵磁調(diào)節(jié)器滑環(huán)電壓起勵元件VS起勵電源