励磁基本原理.ppt

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1、同步发电机励磁系统王振中励磁系统概述同步发电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流,以便建立磁场,这个电流称为励磁电流,而供给电流的整个系统称为励磁系统。在发电机正常运行工况下，励磁系统应维持发电机端电压在给定的水平。维持电压水平和机组间稳定的分担无功功率。提高同步发电机并列运行的稳定性。第1部分励磁系统的几种主要类型直流励磁机励磁系统：早期发电机单机容量小，大功率电力半导体技术还没有发展起来，绝大多数采用同轴直流励磁机。采用滑环和电刷。慢速励磁系统。50-60年代，出现了大功率半导体整流元件，开始采用交流励磁机。随着永磁材料不断进步，出现了永磁式副励磁

2、机。采用滑环和电刷。慢速励磁系统。交流励磁机励磁系统：无刷励磁系统彻底革除了滑环、电刷等转动接触元件，提高了运行可靠性和减少了机组维护工作量。无刷励磁系统：自并励励磁系统：。自并励静止励磁系统取代直流励磁机和交流励磁机励磁系统是技术发展的必然。优点是结构简单，轴系短，快速响应，提高电网的稳定水平。第2部分半导体变流技术现代发电机励磁系统中，从电源的变换到发电机励磁能量的提供，无处不存在半导体变流技术的应用。分类晶闸管晶闸管的导通条件：以下两条件须同时具备：a.正向阳极状态；b.控制极加上触发脉冲；晶闸管的关断条件：以下任一条件即可关断：a.主回路断开；b

3、.晶闸管两端处于反向电压时c.流过晶闸管的电流下降到小于维持电流晶闸管的伏安特性控制角（触发角）α：从晶闸管承受正向电压起到触发脉冲加入时的电角度。自然换相点：在相电压的交点处开始换相，从此点开始这相可控硅才开始承受正向电压。自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早时刻。移相触发移相触发单元的作用：产生触发脉冲，用来触发整流桥中的晶闸管，并控制触发脉冲的相位随综合放大单元输出的控制电压的大小而改变，达到调节励磁的目的。移相触发的基本原理：利用主回路电源电压信号产生一个与主回路电压同步的幅值随时间单调变化的同步信号，将其与来自综合放大单元的控制信号比较，在两

4、者相等的时候产生触发脉冲。移相触发单元一般包括：同步、移相脉冲形成和脉冲放大环节。单相桥式半控整流（无刷励磁系统）三相桥式整流（无刷励磁系统）三相全控桥式整流（静止励磁系统）脉冲触发图整流元件过载、短路保护整流元件的过载、短路保护一般采用电力电子专用快速熔断器而不能使用普通熔断器代替。专用快速熔断器的电流/温度特性与普通熔断器相比具有更好的性能，熔断时间更短。图三短路（过流）的晶闸管管图四短路（过流）烧毁的晶闸管整流元件过电压保护整流元件的暂态过电压保护目前主要使用阻容吸收器。由于在可控硅关断和换相的过程中，由于存储电荷的作用会使可控硅两端产生暂态过电压

5、，如果不加以抑制将会对可控硅产生不良的影响，甚至会造成可控硅的损坏。一般有分散式、集中式两种：图五过压击穿的晶闸管常见故障可控硅的检测断开晶闸管阴极和控制极与脉冲变压器的连接线，用万用表测量晶闸管阴极与控制极电阻，阻值一般在10Ω左右。用对线灯在晶闸管阳极和阴极之间加一个正电压，在晶闸管控制极和阴极之间加一个短时的正电压，晶闸管应保持导通，即连接在晶闸管阳极和阴极的对线灯应保持亮的状态。第2部分无刷励磁系统取消了集电环和碳刷，彻底解决了环火问题，并且根除了碳刷碳粉的污染，省掉了换碳刷的工作，减少了维护工作量。无刷励磁系统特别适应于大容量（大励磁电流）的机

6、组，由于全部励磁功率取自轴系，所以励磁电源独立，不受电力系统电压波动影响。无刷励磁系统的强励能力不受系统短路影响。无刷励磁的控制功率大大减小，有利于简化控制、保护线路，少占用厂房场地（省去励磁变压器和大功率整流灭磁屏）。无刷励磁的主要优点同步电机转子不能直接灭磁，目前只能在励磁机回路灭磁，故灭磁时间较长。发电机转子电压、电流不能直接测量。对旋转元器件（整流元件的熔断器）要求能承受较大的离心力。对旋转元器件的故障监测与报警技术有待进一步完善。由于无刷励磁对旋转二极管的要求很高，目前能够提供用于大型发电机无刷励磁的旋转二极管厂家世界上屈指可数，所以无刷励磁系

7、统的成本远高于静止励磁，目前国内长期依耐进口旋转二极管组件。无刷励磁的主要缺点永磁机f=400HZ交流励磁机f=150HZ旋转硅整流装置（旋转二极管+快速熔断器）自动电压调节装置(A/B）开关电源组件1（+5V，±12V）(电源Ⅰ)开关电源组件2（24V1，24V2）(电源Ⅱ)主机板开关量输入输出板脉冲放大板模拟量信号处理PT/CT及同步变压器板(PT/CT)功率单元线性灭磁电阻无刷励磁系统组成第3部分自并励静止励磁系统由于没有旋转部分，设备接线比较简单，大大提高了整个励磁系统的可靠性。可以直接进行转子电压、电流的测量，可以直接设置转子过电压、过电流、转

8、子接地和断路器灭磁保护等。由于取消了励磁机的惯性滞后环节，可大大提高励磁系统的响