CHENLI
11
三峡电厂右岸励磁系统
THYRIP OL
完全柔性制动系统
调 辅助 整流柜（功率柜） 直流灭磁 灭磁
节 控制 制动整流柜
开关柜 电阻柜
器 柜 （柔性制动）
CHESN1LI01
S106+S107
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直流励磁机系统（开关励磁）
FMK
*
FLQ
F
CT
L
PT
Rc LLQ
同轴
自动励磁调节器
开关式励磁调节器的优点是：
发电机励磁系统原理（1）
CHENLI
1
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
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2
水轮发电厂转子
n=60f/P
励磁绕组（d轴）
阻尼绕组（d轴、
q轴）
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3
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
4.44:有效值系数
E=4.44fNΦ
优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响
缺点：调节速度慢，轴系长度长，CH易EN引LI 发轴系振荡
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自幷励
静止
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15
有刷励磁
静止
CHENLI
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无刷励磁系统
旋转
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17
自并励磁系统
CHENLI
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
功角含义（电气量与空间量）、静稳极
限Pmax、系统稳定余度（Pmax/P）、
功角范CHE围NL（I 机组小于系统）
5
励磁重要概念
Synchronous Machine Regulator
Exciter
Synchronous Machine
Power System
励磁系统
Excitation System
电力系统励磁控制发展过程：
PID 控制；
PSS 控制
线性最优控制LO－PSS （Linear Optimal Control）
非线性最优控制NO－PSS （Nonlinear Optimal Control）
非线性鲁棒控制NR－PSS （Nonlinear Robust Control）
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开关励磁 19
可控硅励磁原理
三相全控桥电路
α=00:强励状态，AC变DC
α=α0:整流状态，AC变DC
α=1500:逆变状态，DC变ACCHENLI
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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
Excitation Control System
励磁控制系统
Blockdiagramm aCHcEcNLoI rding IEEE
6wenku.baidu.com
励磁系统新科技
现在发电机励磁系统采用单轴直流电励磁； 发电机励磁系统科研主要内容：双轴励磁；交流励磁；
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7
励磁控制系统新科技
现在励磁控制系统规律大多采用传统经典控制理论：PID+PSS 励磁控制系统科研主要内容：电力系统稳定器PSS；线性最优控 制规律（华中科技大学）；非线性最优控制规律（清华大学 ） 。
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PID励磁控制理念
ΔVG
K
控制 1
K
如K=100 ΔVG
20
80 1 5s
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G ( s ) 20 80 1 5s
100 1 s 1 5s
9
励磁机他励与自并励
Output of Excitation System
Potential Transformers Current Transformers
Uf＝0
If非线性衰减
灭磁慢
续流二极管
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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 •00<a<900 •Ud>0
逆变状态
•直流变交流，能量反送
•900<a<1500 (1800-0)
•Ud<0
Ud=1.35U2cosa
I2＝0.816Id
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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
CHENLI
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同步发电机励磁的作用
1. 从发电厂角度学习励磁（励磁技术初级）
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（关键）
10
励磁系统的组成与分类
自动电压调节器AVR、ECR/FCR（励磁调节器）
励磁电源（励磁机、励磁变压器）
整流器（AC/DC变换，SCR、二极管）
灭磁与转子过电压保护
按励磁电源分类：
直流励磁机励磁系统 交流励磁机励磁系统 无刷励磁系统 自并励励磁系统
按响应速度分类：
慢速励磁系统
快速励磁系统
高起始励磁系统
Uf , If
<
UE , IE AVR
自并励励磁系统 IGBT
For Exa4m00pVleAC
110 V DC
Generator
Main Exciter Voltage Regulator
他励：励磁电源取自励磁机或厂用电等；
自励：励磁电源取自发电机本身，可靠性高，但需采取措
施保证强励能力。
CHENLI
F:励磁条件与影响 N:机端电压影响
Φ:与励磁电流关系
对于发电机来说，励磁就是产生磁通Φ
CHENLI
4
励磁的基本任务
Governor调速 Frequency（f） Active Power（P）
功角δ
Reactive Power（Q） Terminal Voltage（Ug）
G Excitation励磁
2. 从电力系统角度研究励磁（励磁技术高级）
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）
结构紧凑，体积小，且励磁电
源可靠，不受电力系统电压波
动的影响。另外，不存在可控
整流桥的触发同步问题，控制
简便，运行可靠性高。
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交流励磁机系统（三机它励） 同轴
组成：交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL）都与发电机同
轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电。 也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。
励磁控制系统是 包括控制对象的反 馈控制系统
整流器输入开关 的定义：灭磁开关 &隔离开关：按是 否投灭磁电阻而定
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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CHE宽NL调I 制
