最新发电机励磁系统教学讲义ppt课件.ppt

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1、发电机励磁系统对大型发电机励磁系统的要求同步发电机是电力系统的主要设备，它是将旋转形式的机械功率转换成电磁功率形式的设备，为完成这一转换，它本身需要一个直流磁场，产生这个磁场的直流电流称为同步发电机的励磁电流。同步发电机的励磁系统主要由励磁功率单元和励磁调节器(装置)两大部分组成，其框图如图2-1-1所示。励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调分器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个

2、系统称为励磁控制系统。一、励磁系统的主要作用同步发电机的运行特性与它的空载电动势值的大小有关，而值是发电机励磁电流的函数，所以调节励磁电流就等于调节发电机的运行特性。在电力系统正常运行和事故运行中，同步发电机的励磁系统起着重要的作用，优良的励磁调节系统不仅可以保证发电机安全运行，提供合格的电能；还能改善电力系统的稳定条件。励磁系统的主要作用有：1．根据发电机负荷变化相应地调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；2．控制并列运行发电机间无功功率分配；3．提高发电机并列运行的静态稳定性；4．提高发电机并列运行的

3、暂态稳定性；5．在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6．根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。1000MW机组励磁系统早期的汽轮发电机的励磁主要是采用直流励磁机系统。对于励磁功率大于600kW的汽轮发电机，无法采用同轴直流励磁机系统。目前都采用交流励磁机励磁方式，其中按功率整流器是静止还是旋转的不同又可分为交流励磁机静止整流器励磁方式(有刷)和交流励磁机旋转整流器励磁方式(无刷)两种，以及静止励磁方式，其中最具代表性的是自并励励磁方式，后两种励磁方式多用于大型(容量在100

4、MW及以上)汽轮发电机组。以下简要介绍无刷励磁方式。由同轴永磁式副励磁机、交流主励磁机、静止硅整流装置和自动调整磁装置组成。发电机的磁场由交流励磁机的输出经三相桥式联结的静止硅整流装置提供，而交流励磁机的磁场则由永磁式副励磁机经自动励磁调节装置的三相全控桥式整流器提供。这一励磁方式不受电力系统运行状况的影响，可减小励系统的时间常数，但动态性能差，适用于靠近负荷中心的火电厂。交流励磁机旋转整流器励磁方式通常称为无刷励磁方式。这种励磁方式属于三机励磁机范畴，所不同的是旋转整流装置与发电机、主励磁机和副励磁机在

5、同轴上旋转，因而取消了炭刷和滑环，避免了因炭粉和铜末引起的电机绕组的绝缘污染。除了三机励磁方式的共有问题外，无刷励磁方式的特殊问题，一是励磁回路无灭磁装置，事故跳闸后发电机靠自然灭磁，灭磁时间相对较长；二是旋转整流装置难以直接测量和观察励磁电流和电压。无刷励磁方式国外以美国西屋公司、日本三菱公司、德国西门子公司和法国阿尔斯通公司的产品居多。我国近年来引进西屋技术生产的300MW以上汽轮发电机也是采用这种无刷励磁方式。一、励磁系统的组成原理在交流励磁机——静止可控整流器励磁系统中，交流励磁机输出经晶闸管整流

6、后，供给发电机励磁电流。其电压响应速度快，动态性能好，采用三相全控整流桥时还可实现逆变快速灭磁。用于对强励顶值电压和电压增长速度要求更高的发电机，已在600~750MW汽轮发电机上采用。同步发电机正常工作，首先必须有一定的励磁电流，这个励磁电流一般由励磁机来提供。而励磁电流的大小与同步发电机的机端电压存在一定的关系，通过调节励磁电流，就可以改变和影响同步发电机在电力系统中的运行特征，这就是励磁系统中的励磁控制系统的功能。交流励磁机旋转硅整流器励磁系统的励磁主回路的硅整流二极管是与交流励磁机电枢和主机转子同

7、轴旋转的，励磁电流不需经炭刷及滑环引入发电机的转子绕组。因此，这种励磁系统又称为无刷励磁系统(或旋转半导体励磁系统)。无刷励磁按旋转整流器类型分为旋转二极管型和旋转可控硅型，其系统原理图如图所示：目前实际上采用的均是旋转二极管型，旋转可控硅型的旋转中收发触发脉冲及检测等技术问题尚处于研究阶段。旋转二极管励磁系统旋转可控硅励磁系统控制系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成，与发电机一起构成一个反馈控制系统。励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电源，励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单

8、元的输出。在无刷旋转二极管励磁系统中，主励磁机一般采用100Hz电枢旋转式交流发电机，交流励磁机的输出经硅二极管整流桥整流后直接送入主机转子绕组。旋转二极管组成三相桥式整流电路，一般分成两组，分别安装在两组同轴旋转的与轴绝缘的金属圆盘(散热盘)上。一组为阴极型硅二极管，阴极固定在同一个散热盘上，称共阴极组；另一组用阳极型硅二极管，其阳极固定在另一个散热盘上，称共阳极组。每臂的硅二极管可以串联或并联。硅二极管的并联个数，应根据额