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1、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)控制劉連光華北電力大學電氣工程學院1一.勵磁系統(tǒng)的構成與工作原理§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構成形式§1.2勵磁控制系統(tǒng)的主要任務§1.3對勵磁控制系統(tǒng)的基本要求§1.4勵磁系統(tǒng)的保護措施2§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構成形式根據勵磁電源的不同類型，勵磁系統(tǒng)可以分為三種方式：（1）直流勵磁機方式：用具有整流子的直流發(fā)電機作為勵磁電源。一般該勵磁機與同步機同軸，一起由原動機帶動旋轉，因而勵磁功率獨立于交流電網，不受電力系統(tǒng)非正常運行狀況的影響。（2）交流勵磁機方式：用交流勵磁機取代直流勵磁機，經半導體可控整流后供給給發(fā)電機勵磁。其勵磁功率同樣獨立于交
2、流電網，因此又稱他勵半導體勵磁系統(tǒng)。根據半導體整流器是靜止的還是旋轉的該勵磁系統(tǒng)又可分為他勵靜止半導體勵磁系統(tǒng)和他勵旋轉半導體勵磁系統(tǒng)。（3）靜止勵磁方式：用接于發(fā)電機出口或廠用母整個母線上的變壓器作為交流勵磁電源，經半導體整流后供給給發(fā)電機勵磁。因該勵磁方式在個勵磁系統(tǒng)中無旋轉元件，常稱為“全靜止勵磁方式”。由于勵磁功率取自交流電網本身，故又稱之為自勵半導體勵磁系統(tǒng)，它受電力系統(tǒng)非正常運行狀況的影響要注意分析。3§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構成形式一.直流勵磁機系統(tǒng)直流勵磁機系統(tǒng)的接線有自勵式和他勵式[由圖1—1(a)、(b)]。在自勵式接線中，應用并激
3、直流發(fā)電機作為勵磁機，利用剩磁自勵；在他勵式接線中，除主勵磁機外，還有副勵磁機，副勵磁機供給主勵磁機的勵磁。勵磁機、副勵磁機大多與主機同軸旋轉。自勵和他勵接線中(圖1—1)，勵磁回路部裝有調節(jié)電阻R，改變R大小，即可改變直流勵磁機的電壓，從而改變發(fā)電機的勵磁電流。有的接線圖中，在勵磁回路中加入旋轉放大器或者引入附加控制電流，改變放大器電勢或控制電流大小，也可調節(jié)勵磁。直流勵磁機勵磁優(yōu)點：1)勵磁機一般和發(fā)電機同軸相連，勵磁系統(tǒng)中發(fā)生短路或電壓發(fā)生劇變時，主機的慣性很大，勵磁機轉速不受影響，能夠照常勵磁；2)勵磁機可以改變極性，在切斷負荷時能快速去磁；
4、3)當系統(tǒng)發(fā)生故障時，在發(fā)電機勵磁繞組上感應的交流電形成閉環(huán)回路，不會發(fā)生轉子過電壓。4§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構成形式直流勵磁機勵磁缺點：1)整流子集電環(huán)電刷的維護工作量較大，且往往是故障的根源；2)同軸高速勵磁機由于受到機械強度和換向困難等限制，極限容量在300一500kw之間，所以不能用于大型機組(150Mw)；3)直流勵磁機有較大的時間常數(shù)，因此電壓響應速達度較慢。5§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構成形式二.靜止勵磁系統(tǒng)1.自并勵勵磁系統(tǒng)圖1—2表示自并勵半導體勵磁系統(tǒng)原理圖。勵磁變壓器LB接在發(fā)電機機端，通過可控硅整流裝置KZ供給發(fā)電機勵磁。當發(fā)電機
5、電壓變化時，自動電壓調節(jié)器ZLT可以改變可控硅KZ的控制角α的大小，保證機瑞電壓恒定。自并勵半導體勵磁系統(tǒng)的優(yōu)缺點如下；(1)制造簡單、經濟、布置方便。(2)由于沒有轉動部分，工作可靠、維護簡單。(3)由于沒有勵磁機的時滯，反應速度快，有高速響應特征(響應時間一般小于0.05s)。6§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構成形式(1－1)(1－2)(4)在負荷變化而引起速率變化時，端電壓只反應速率的一次方；而同軸勵磁機時，勵磁機的電壓反應速率的一次方，因而發(fā)電機的端電壓要反應速率的二次方。因此，這種系統(tǒng)對抑制水輪發(fā)電機甩負荷引起的過電壓特別有利。(5)系統(tǒng)發(fā)生短路時
6、，端電壓下降，從而使強勵能力受影響，在最不利的情況下可能引起失磁。(6)由于短路電流迅速衰減，帶時限的繼電保護可能會拒絕動作。2.自復勵勵磁系統(tǒng)根據勵磁變壓器和串連變壓器的組合方式又可以分為交流側和直流側串連、并聯(lián)幾大類。(1)直流側疊加自復勵勵磁系統(tǒng)圖1—3表示直流側并聯(lián)和串聯(lián)自復勵勵磁系統(tǒng)的原理圖。從圖上可看到，發(fā)電機的勵磁電流Ifd或勵磁電壓Ufd由兩部分組成：并聯(lián)時[圖1－3(a)]得式1－1，串連時[圖1－3(b)]得式1－2。7§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構成形式8§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構成形式當發(fā)電機空載運行時，定于電則If＝0，僅由自勵部分
7、KZ供給空載勵磁電流，改變可控橋KZ的控制角可以調節(jié)發(fā)電機的端電壓。當發(fā)電機帶負荷運行時，可控橋KZ和二極管GZ共同供給發(fā)電機的勵磁。當負荷增加時，GZ供給的部分自動增加；當發(fā)電機端短路時，可控橋KZ失去交流電源，IXZ或UKZ等于零，但這時由于復勵橋GZ供給勵磁的部分增大，如果參數(shù)選擇適當，就可對發(fā)電機進行強行勵磁，使定子短路電流和勵磁電流衰減很慢而越于較高的穩(wěn)定值,從而改善了短路過程的動態(tài)性能。值得提出的是，直流側疊加自復勵勵磁系統(tǒng)和交流側疊加時不同，無論并聯(lián)或串聯(lián)，勵磁電流或電壓都是在直流側算術相加，而不是在交流側相量相加，所以，直流側疊加自復
8、勵勵磁系統(tǒng)不具有相補償?shù)奶匦?。直流側疊加自復勵勵磁系統(tǒng)廣泛應用于中小型機組。它的主要優(yōu)點是，可以降低對硅元件
