武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座武漢大學程遠楚教授武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!一.勵磁系統(tǒng)構(gòu)成同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)一般由兩部分構(gòu)成：部分是勵磁功率單元，它向同步發(fā)電機的勵磁繞組提供直流勵磁電流，以建立直流磁場；第二部分是勵磁控制部分，這一部分包括勵磁調(diào)節(jié)器、強行勵磁、強行減磁和滅磁等，它根據(jù)發(fā)電機的運行狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)功率單元輸出的勵磁電流，以滿足發(fā)電機運行的要求。整個自動控制勵磁系統(tǒng)是由勵磁調(diào)節(jié)器，勵磁功率單元和發(fā)電機構(gòu)成的一個反饋控制系統(tǒng)。武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!二.發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)

1．電壓控制

在發(fā)電機正常運行工況下，勵磁系統(tǒng)應(yīng)維持發(fā)電機端電壓（或升壓變壓器高壓側(cè)電壓）在給定水平。相關(guān)指標：調(diào)壓精度：是指在自動勵磁調(diào)節(jié)器投入運行，調(diào)差單元退出，電壓給定值不進行人工調(diào)整的情況下，發(fā)電機負載從零變化到視在功率額定值以及環(huán)境溫度、頻率、電源電壓波動等在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時，所引起的發(fā)電機端電壓的最大變化，常用發(fā)電機額定電壓的百分數(shù)表示。發(fā)電機調(diào)壓靜差率：調(diào)壓靜壓率定義為自動勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元退出，電壓給定值不變，負載從額定視在功率減小到零時發(fā)電機端電壓變化率，它可由下式計算：

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!二.發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)3．提高同步發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性

暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在受到大擾動，例如高壓輸電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路，或一臺主要發(fā)電機被切除，此時系統(tǒng)將發(fā)生較強烈的振蕩，一些同步發(fā)電機也可能失步。這種情況下的穩(wěn)定問題，即在大干擾作用后系統(tǒng)能否在新的平衡狀況下穩(wěn)定工作，稱為暫態(tài)穩(wěn)定問題。擾動的另一種形式是負荷隨機地發(fā)生小的變化，即所謂小干擾。同步發(fā)電機在小干擾下的穩(wěn)定問題,稱為靜態(tài)穩(wěn)定問題。

動態(tài)穩(wěn)定則是指電力系統(tǒng)受干擾后（包括小干擾和大干擾），在考慮了各種自動控制裝置的作用情況下，長時間的穩(wěn)定性問題。（阻尼問題）勵磁調(diào)節(jié)可有效地提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，并在一定程度上改善暫態(tài)穩(wěn)定性（提高強勵頂值倍數(shù)），但可能引入負阻尼，引發(fā)低頻振蕩。武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!二.發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)5．快速滅磁當發(fā)電機或升壓變壓器（采用單元式接線）內(nèi)部故障時，為了降低故障所造成的損害，要求這時發(fā)電機能快速滅磁。此外，當機組甩負荷時，發(fā)電機機端電壓會異常升高，對于水輪發(fā)電機尤其如此，當水輪發(fā)電機發(fā)生甩負荷時，由于機組慣性時間常數(shù)較大，發(fā)電機會產(chǎn)生較嚴重的過速，對采用同軸勵磁機的發(fā)電機來說，它的端電壓正比于轉(zhuǎn)速的三次甚至四次方。因此，甩負荷可能造成發(fā)電機嚴重過壓。為防止發(fā)電機機端電壓過份升高危及定子絕緣的程度，也要求勵磁系統(tǒng)有快速滅磁能力。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!三．對勵磁系統(tǒng)的基本要求

1．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。在電力系統(tǒng)運行中，發(fā)電機依靠勵磁電流的變化進行系統(tǒng)電壓和本身無功功率的控制。因此，勵磁功率單元應(yīng)具備足夠的調(diào)節(jié)容量，并留有一定的裕量，以適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行工況的要求。（2）．具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度。前面已經(jīng)提到，從改善電力系統(tǒng)運行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性來說，希望勵磁功率單元具有較大的強勵能力和快速的響應(yīng)能力。因此，在勵磁系統(tǒng)中勵磁頂值電壓和電壓上升速度是兩項重要的技術(shù)指標。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式1.直流勵磁機勵磁系統(tǒng)1960年以前，同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的勵磁功率單元，一般均采用同軸的直流發(fā)電機，稱為直流勵磁機．勵磁控制單元則多采用機電型或電磁調(diào)節(jié)器．隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展與同步發(fā)電機單機容量的增大，這種勵磁系統(tǒng)已不能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)和大容量機組的需要，直流勵磁機的勵磁功率和響應(yīng)速度及勵磁電壓頂值不能滿足要求。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)它勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)自勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（2）武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式3.靜止勵磁系統(tǒng)（1）自并勵方式

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式3.靜止勵磁系統(tǒng)（3）交流側(cè)疊加的自復激方式（1）武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!五.三相全控整流橋整流特性在勵磁系統(tǒng)中，整流電路的主要任務(wù)是將從發(fā)電機端或交流勵磁機端獲得的交流電壓變換為直流電壓，供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組或勵磁機磁場繞組的勵磁需要。對于接在發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁回路中的三相全控橋式整流電路，除了將交流變換成直流的正常任務(wù)外，事故時還可以將儲存在轉(zhuǎn)子磁場中的能量，經(jīng)全控橋迅速反饋給交流電源，進行將直流變換為交流的逆變滅磁。這是三相整流電路有源逆變的一種運行方式，也稱可逆整流。

根據(jù)電路中所用整流元件的不同，分為可控與不可控整流電路。根據(jù)接線方式的不同，分為半波整流，全波整流等。武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!五.三相全控整流橋整流特性武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!五.三相全控整流橋整流特性武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!五.三相全控整流橋整流特性武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!五.三相全控整流橋整流特性特性當＝0度時，輸出電壓的最大值為交流側(cè)線電壓的1.35倍；當＝90度時，輸出電壓為0；即正常勵磁時（整流狀態(tài)），觸發(fā)控制角的移相范圍為0－90度。當＞90度時，整流橋輸出電壓為負（逆變狀態(tài)），此時，勵磁功率的傳遞方向發(fā)生改變；當＝180度時，輸出電壓為－1.35U2。利用三相橋式全控整流電路的逆變特性，可以將儲存在轉(zhuǎn)子回路的磁場能量消滅掉，這就是所謂的逆變滅磁。在實際中為保證可靠導通和防止逆變顛復，允許范圍為10－150度。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器1.基本硬件構(gòu)成武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器3.控制算法一般采用PID算法，其連續(xù)表達式：

其離散表達式:武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器（1）自動電壓調(diào)節(jié)方式

自動電壓調(diào)節(jié)（AVR）是微機勵磁調(diào)節(jié)器的基本功能和主運行方式，故又稱自動方式。在電壓調(diào)節(jié)方式下，以發(fā)電機機端電壓為閉環(huán)，勵磁調(diào)節(jié)器自動維持機端電壓為給定值。當調(diào)節(jié)器處于電壓調(diào)節(jié)方式時，其輸入為電壓調(diào)節(jié)的綜合偏差：

當調(diào)節(jié)器處于正常運行狀態(tài)，各種保護限制器均不動作，并帶有無功調(diào)差補償

：由于積分的作用，穩(wěn)態(tài)時，武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)電機單機帶負荷運行

如果發(fā)電機負荷減小，由于電樞反應(yīng)作用減小，機端電壓UG會升高，經(jīng)過自動勵磁調(diào)節(jié)器檢測運算后，控制電壓Uc減小，經(jīng)移相觸發(fā)單元令輸出的觸發(fā)脈沖后移，即控制角α增大，α的增大使整流輸出電壓Uf減小，勵磁電流If減小，發(fā)電機電壓相應(yīng)降低，回到原來的水平。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器當發(fā)電機與實際系統(tǒng)并列時，發(fā)電機的無功功率參與調(diào)節(jié)。此時，因發(fā)電機與系統(tǒng)相連，機端電壓UG的變化很小，Uref的改變將主要引起無功功率的變化。武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器（2）勵磁電流調(diào)節(jié)方式

勵磁電流調(diào)節(jié)功能（FCR）（俗稱手動）為廣泛采用的發(fā)電機自動電壓調(diào)節(jié)（AVR）功能的后備方式。

在磁場電流調(diào)節(jié)方式下，當調(diào)節(jié)器接收到“增加”或“減少”信號時，將調(diào)整FCR給定值Ifref，從而可以調(diào)整發(fā)電機勵磁電流，間接達到調(diào)整發(fā)電機電壓和無功的目的。FCR給定值的增、減具有斜坡限制功能和上下限幅功能。即調(diào)整速度可設(shè)，如果FCR輸出基準值到達上限幅或下限幅時，將對Ifref進行鉗位，保證發(fā)電機勵磁電流不會過份升高或降低。FCR給定有預(yù)置功能，當接收到開機起勵信號后，自動地按斜坡時間升到FCR預(yù)置給定值。預(yù)置給定值一般為對應(yīng)于發(fā)電機空載額定電壓的勵磁電流。這樣，勵磁系統(tǒng)啟動后，自動將發(fā)電機電壓升到額定附近。武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器（3）系統(tǒng)電壓跟蹤方式在一部分微機勵磁調(diào)節(jié)器中，還設(shè)有系統(tǒng)(母線)電壓跟蹤功能。在電壓調(diào)節(jié)方式下，若跟蹤選擇接點接通，進入系統(tǒng)電壓跟蹤調(diào)節(jié)方式

在系統(tǒng)電壓跟蹤方式下，勵磁調(diào)節(jié)器自動將系統(tǒng)電壓作為勵磁調(diào)節(jié)器的電壓給定值，從而達到快速跟蹤系統(tǒng)電壓的功能。若選擇該功能，當開機建壓后，發(fā)電機機端電壓自動上升到與系統(tǒng)電壓一致，從而可加快發(fā)電機快速與系統(tǒng)并列的速度。若選擇系統(tǒng)電壓跟蹤功能，當發(fā)電機與系統(tǒng)解列時，會自動使電壓給定值回到空載位置，避免勵磁繞組過負荷及空甩負荷后的機端電壓偏高問題。同時，為再次與系統(tǒng)并列創(chuàng)造了電壓條件。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器（5）功率因數(shù)調(diào)節(jié)方式在功率因數(shù)方式下，以發(fā)電機功率因數(shù)為閉環(huán)。勵磁調(diào)節(jié)器自動維持發(fā)電機的功率因數(shù)為給定值。

在此方式下，通過對發(fā)電機的實際功率因數(shù)與給定的功率因數(shù)進行比較。當發(fā)電機的功率因數(shù)高于給定的功率因數(shù)時，裝置將增大電壓給定值，從而減小可控硅的觸發(fā)控制角以增大勵磁電壓（勵磁電流）；反之，當發(fā)電機的功率因數(shù)低于給定的功率因數(shù)時，裝置將減小電壓給定值，從而增大可控硅的觸發(fā)控制角以減小勵磁電壓（勵磁電流），達到控制發(fā)電機的實際功率因數(shù)為給定水平的目的。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!七.并列運行機組間的無功分配自動調(diào)節(jié)勵磁的目的主要是維持系統(tǒng)的電壓水平和對無功功率的合理分配。根據(jù)發(fā)電機的運行特性，勵磁電流對發(fā)電機的有功功率或系統(tǒng)頻率的影響不大，主要是影響機組的無功功率及系統(tǒng)電壓。幾臺機組在同一條母線上并列運行時，改變?nèi)魏我慌_機組的勵磁電流不僅影響該機組的無功電流，而且還會影響同一母線上并聯(lián)運行機組的無功電流，與此同時也引起母線電壓的變化。這些變化與機組的無功調(diào)節(jié)特性緊密相關(guān)。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!七.并列運行機組間的無功分配1.在母線上并聯(lián)運行的發(fā)電機各機組承擔的無功負荷增量與該機組的調(diào)差系數(shù)D成反比，如要求負荷增量按各機組容量分配，則調(diào)差系數(shù)應(yīng)相等。通常為了使無功負荷分配穩(wěn)定，調(diào)差系數(shù)不能取得太小，例如可取D＝5％左右。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!七.并列運行機組間的無功分配發(fā)電機經(jīng)升壓變壓器在高壓母線上并聯(lián)運行當發(fā)時，即使當發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為零，也能保證各并列運行發(fā)電機間無功負荷分配的穩(wěn)定性。但當系統(tǒng)總的無功負荷變化時，高壓側(cè)母線電壓隨負荷變化較大。通常為了減小這種情況下母線電壓過大的波動，即將高壓側(cè)母線電壓維持在所希望的水平上，必須補償負荷電流IR在變壓器電抗XT上的電壓降落，這就要求發(fā)電機具有適當?shù)呢摰恼{(diào)差系數(shù)，以減小負荷變化引起的電壓波動。發(fā)電機負調(diào)差系數(shù)的取值大小與變壓器的漏抗壓降有關(guān)，要使發(fā)電機-變壓器組具有正的電壓調(diào)差特性，以保證并列運行機組間無功功率分配的穩(wěn)定性。有些電廠為了減小系統(tǒng)電壓波動所引起的發(fā)電機無功的波動，在單元式接線的情況下，常常不投入調(diào)差單元，這對電力系統(tǒng)的調(diào)壓，即保持系統(tǒng)的電壓水平是不利的。武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!八.試驗運行中的不正?，F(xiàn)象2.起勵時升不起電壓

原因分析：對自并勵系統(tǒng)，起勵時升不起電壓的原因主要有：1)發(fā)電機剩磁過低；2)外加初勵電源容量不夠；3)起勵回路不能正確動作；4)初勵電源的極性與可控硅整流橋輸出電壓的極性相反；5)可控硅觸發(fā)回路故障；6)可控硅損壞或快熔斷。處理對策：對于個原因，應(yīng)將初勵回路投入，并檢查起勵回路的動作正確性。如是第二個原因，則應(yīng)加大初勵電源容量或減小初勵回路中串聯(lián)的限流電阻。若為后兩個原因則應(yīng)對損壞部分進行更換。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!八.試驗運行中的不正?，F(xiàn)象5.調(diào)節(jié)方式或控制通道切換時波動較大若在調(diào)節(jié)方式間進行切換時，波動較大，則是調(diào)節(jié)方式間的相互跟蹤不好，應(yīng)通過調(diào)節(jié)方式間的跟蹤系數(shù)等措施加以解決。若是雙通道切換時，波動較大，則是控制通道間的跟蹤不好，應(yīng)根據(jù)制造廠家的產(chǎn)品說明書進行相應(yīng)調(diào)整。6.多整流橋并聯(lián)時均流不好對于采用多整流橋并聯(lián)運行的勵磁系統(tǒng)，其均流系統(tǒng)應(yīng)滿足一定的要求。若并聯(lián)運行的整流橋間電流相差太大，應(yīng)查明原因。造成并聯(lián)整流橋均流不好的主要原因有：1)整流橋間的阻抗相差較大，如刀閘或開關(guān)的接觸電阻較大，引線長度相差太大等；2)某個可控硅觸發(fā)不好；3)某個可控硅損壞；4)某個快熔熔斷。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!八.試驗運行中的不正?，F(xiàn)象9.低勵限制動作時，發(fā)電機無功功率擺動

故障現(xiàn)象：當?shù)蛣钕拗苿幼骱?，發(fā)電機無功功率出現(xiàn)擺動。原因分析：1)低勵限制的放大倍數(shù)過高；2)低勵限制的性能不良。處理對策：對于個原因，可將低勵限制的放大倍數(shù)適當降低。

10.過勵限制動作時，發(fā)電機無功功率進相

故障現(xiàn)象：當過勵限制動作后，發(fā)電機無功功率進相。原因分析：過勵限制動作后的限制電流值太小，導致發(fā)電機無功功率進相。處理對策：調(diào)整過勵限制的限制電流值，使其滿足發(fā)電機實際運行的需要。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!二.發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)2.控制無功功率的分配當發(fā)電機并入電力系統(tǒng)運行時，它輸出的有功決定于從原動機輸入的功率，而發(fā)電機輸出的無功則和勵磁電流有關(guān)。在發(fā)電機并入無窮大電網(wǎng)運行的情況下，調(diào)節(jié)勵磁電流將改變發(fā)電機輸出的無功。實際運行中，發(fā)電機并聯(lián)運行的母線不會是無窮大母線，這時改變勵磁將會使發(fā)電機的端電壓和輸出無功都發(fā)生改變。但一般來說，發(fā)電機的端電壓變化較小，而輸出的無功卻會有較大的變化。保證并聯(lián)運行的發(fā)電機組間合理的無功分配，是勵磁系統(tǒng)的重要功能。在研究并聯(lián)運行發(fā)電機組間的無功分配問題時所涉及的主要概念之一是發(fā)電機端電壓調(diào)差率。所謂發(fā)電機端電壓調(diào)差率是指在自動勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)差單元投入，電壓給定值固定，發(fā)電機功率因數(shù)為零的情況下，發(fā)電機的無功負載從零變化到額定值時，用發(fā)電機端電壓百分數(shù)表示的發(fā)電機端電壓變化率，通常由下式計算：武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!二.發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)4．提高繼電保護動作的靈敏度當系統(tǒng)處于低負荷運行狀態(tài)時，發(fā)電機的勵磁電流不大，若系統(tǒng)此時發(fā)生短路故障，其短路電流較小，且隨時間衰減，以致帶時限的繼電保護不能正確工作。勵磁自動控制系統(tǒng)就可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁對發(fā)電機進行強勵，不僅有利于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性外，還因加大了電力系統(tǒng)的短路電流而使繼電保護的動作靈敏度得到提高。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!二.發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)6．改善電力系統(tǒng)的運行條件

前面已談到，維持發(fā)電機端電壓的恒定有利于維持電力系統(tǒng)的電壓水平。當電力系統(tǒng)由于種種原因，出現(xiàn)短時低電壓時，勵磁自動控制系統(tǒng)可以發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能，即大幅度地增加勵磁以提高系統(tǒng)電壓。從而可以改善電力系統(tǒng)的運行條件。

（1）．改善異步電動機的自起動條件（2）．為發(fā)電機異步運行創(chuàng)造條件（3）．減少重負荷合閘時的電壓下降

（4）．重負荷跳閘時，減少系統(tǒng)電壓的上升

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!三．對勵磁系統(tǒng)的基本要求2．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(yīng)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，并有足夠的電壓調(diào)節(jié)范圍。

（2）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分配機組的無功功率，為此，勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)保證同步發(fā)電機端電壓調(diào)差率可以在下列范圍內(nèi)進行調(diào)整：半導體型的為±10％；電磁型的為±5％。并能隨系統(tǒng)的要求而改變。（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(yīng)能迅速反應(yīng)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(yīng)輸入信息的變化。（6）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具有高度的可靠性，并且運行穩(wěn)定。這在電路設(shè)計、元件選擇和裝配工藝等方面應(yīng)采取相應(yīng)的措施。（7）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具有良好的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。（8）勵磁調(diào)節(jié)器的時間常數(shù)應(yīng)盡可能小，響應(yīng)速度快。（9）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、檢修方便，并應(yīng)盡量做到系列化、標準化、通用化。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)直流勵磁的換向器是影響安全運行的薄弱環(huán)節(jié)，也是限制勵磁機容量的主要因數(shù)。因此，自六、七十年代開始，較大容量的發(fā)電機都不再采用直流勵磁機而改用交流勵磁機。交流勵磁機系統(tǒng)與直流勵磁機系統(tǒng)一樣，根據(jù)勵磁機的勵磁方式不同，可分為它勵和自勵交流勵磁機系統(tǒng)。按整流是靜止或是旋轉(zhuǎn)、以及交流勵磁機是磁場旋轉(zhuǎn)或電樞旋轉(zhuǎn)的不同，又可分為下列四種勵磁方式：（1）交流勵磁機（磁場旋轉(zhuǎn)式）加靜止硅整流器；（2）交流勵磁機（磁場旋轉(zhuǎn)式）加靜止可控硅；（3）交流勵磁機（電樞旋轉(zhuǎn)式）加旋轉(zhuǎn)硅整流器；

（4）交流勵磁機（電樞旋轉(zhuǎn)式）加旋轉(zhuǎn)可控硅。武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)自勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（1）武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)間接自勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式3.靜止勵磁系統(tǒng)靜止勵磁系統(tǒng)取消了勵磁機，采用變壓器作為交流勵磁電源，勵磁變壓器接在發(fā)電機出口或廠用母線上。因勵磁電源系取自發(fā)電機自身或是發(fā)電機所在的電力系統(tǒng)，故這種勵磁方式稱為自勵整流器勵磁系統(tǒng)，簡稱自勵系統(tǒng)。與電機式勵磁方式相比，在自勵系統(tǒng)中，勵磁變壓器、整流器等都是靜止元件，故自勵磁系統(tǒng)又稱為靜止勵磁系統(tǒng)。靜止勵磁系統(tǒng)也有幾種不同的勵磁方式。如果只用一臺勵磁變壓器并聯(lián)在機端，則稱為自并勵方式。如果除了并聯(lián)的勵磁變壓器外還有與發(fā)電機定子電流回路串聯(lián)的勵磁變壓器（或串聯(lián)變壓器），二者結(jié)合起來，則構(gòu)成所謂自復勵方式。結(jié)合的方案有下列四種：（1）．直流側(cè)并聯(lián)自復勵方式；（2）．直流側(cè)串聯(lián)自復勵方式；（3）．交流側(cè)并聯(lián)自復勵方式；

（4）．交流側(cè)串聯(lián)自復勵方式；

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式3.靜止勵磁系統(tǒng)（2）直流側(cè)疊加的自復激方式

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!四.勵磁系統(tǒng)的典型型式3.靜止勵磁系統(tǒng)（3）交流側(cè)疊加的自復激方式（2）

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!五.三相全控整流橋整流特性1.基本電路與整流波形武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!五.三相全控整流橋整流特性武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!五.三相全控整流橋整流特性武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!五.三相全控整流橋整流特性2.輸出平均電壓計算電阻負載電感負載武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)方式從手動發(fā)展到了自動；調(diào)節(jié)功能從單一電壓調(diào)節(jié)發(fā)展到多功能的勵磁控制。以往，調(diào)節(jié)器只反應(yīng)發(fā)電機電壓偏差，進行電壓校正，故稱為電壓調(diào)壓器（簡稱調(diào)壓器）?，F(xiàn)在的調(diào)節(jié)器可綜合反應(yīng)包括電壓偏差信號在內(nèi)的多種控制信號，進行勵磁調(diào)節(jié)，故稱為勵磁調(diào)節(jié)器。顯然，勵磁調(diào)節(jié)器包括了電壓調(diào)節(jié)器的功能。調(diào)節(jié)反饋參量從單一的電壓偏差發(fā)展到以電壓偏差為主，附加了電功率、角速度、發(fā)電機電流、勵磁電流或勵磁電壓的偏差或它們的恰當組合；調(diào)節(jié)規(guī)律從簡單的比例反饋調(diào)節(jié)發(fā)展到比例－積分－微分（PID）調(diào)節(jié)，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）附加控制，用線性最優(yōu)控制原理設(shè)計的多參量反饋調(diào)節(jié)；從線性勵磁調(diào)節(jié)發(fā)展到自校正勵磁調(diào)節(jié)。自適應(yīng)勵磁控制。模糊勵磁控制等非線性勵磁調(diào)節(jié)；在實現(xiàn)手段上，從機電式或電磁式發(fā)展到晶體管式或集成電路式，直至今天的微機數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器。武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器2.微機勵磁調(diào)節(jié)器主要采集參量及作用發(fā)電機機端電壓UG：用于機端電壓恒定調(diào)節(jié)（自動電壓調(diào)節(jié)方式）。通常為了避免測量PT（電壓互感器）斷線時引起誤強勵，勵磁調(diào)節(jié)器需同時測取勵磁專用PT（俗稱勵磁PT或調(diào)變）和測量儀表用PT（俗稱儀表PT或儀變）兩路電壓信號，作為PT斷線判別之用。電網(wǎng)電壓（系統(tǒng)電壓）的作用是：在發(fā)電機起勵建壓時為發(fā)電機電壓跟蹤系統(tǒng)電壓提供跟蹤目標值，以簡化操作和快速并網(wǎng)。發(fā)電機勵磁電流IL用于勵磁電流恒定調(diào)節(jié)（恒勵磁電流調(diào)節(jié)方式）和過勵磁限制等限制保護功能。勵磁電壓主要用于勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器（ESS）。發(fā)電機有功功率P是電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）及最優(yōu)勵磁控制器（EOC）的主要狀態(tài)量之一。無功功率Q是無功功率穩(wěn)定調(diào)節(jié)（恒無功運行方式）和實現(xiàn)無功電流補償（調(diào)差）所必需的參量。此外，有功P和無功Q還一道在最小勵磁限制中決定低勵磁限制線，在功率因數(shù)恒定運行方式中（恒功率因數(shù)運行方式）決定功率因數(shù)。

發(fā)電機頻率同發(fā)電機有功功率P一樣，也是PSS及EOC的重要狀態(tài)量之一。此外，頻率f和機端電壓Uf一起構(gòu)成V/HZ（伏/赫）限制，并在機組起勵控制、滅磁控制及頻率敏感量的頻率補償或頻率校正中起著重要作用。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器4.調(diào)節(jié)方式為滿足發(fā)電機不同運行的需要，微機勵磁調(diào)節(jié)器中一般設(shè)有多種運行方式。在勵磁調(diào)節(jié)器中，一般有電壓調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)和功率因素調(diào)節(jié)、系統(tǒng)電壓跟蹤等模式，每種調(diào)節(jié)方式的調(diào)整目標是不同的。調(diào)節(jié)方式的選擇可以遠方通過控制信號輸入選擇，也可以在調(diào)節(jié)器的控制面板上選擇。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器當發(fā)電機空載運行時，無功功率Q=0，此時，有：機端反饋電壓毫無偏差地跟蹤給定值Uref，從而保證了有很高的調(diào)壓精度。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器當發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)直接并列時，發(fā)電機端電壓不變，調(diào)節(jié)UREF即是調(diào)整發(fā)電機無功。武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器在自動電壓調(diào)節(jié)方式下，當接收到“增加”或“減少”信號時，將調(diào)整AVR給定值。從而調(diào)整發(fā)電機電壓。AVR給定值的增、減應(yīng)具有斜坡限制功能和上下限幅功能。即給定的調(diào)整速度可設(shè)。如果AVR輸出基準值到達上限幅或下限幅時，將對Uref進行鉗位，保證發(fā)電機端電壓不會過份升高或降低。AVR給定一般還有預(yù)置功能，當接收到開機起勵信號后，自動地按一定的速度升到AVR預(yù)置給定值。預(yù)置給定值一般為1.0PU，對應(yīng)于發(fā)電機額定電壓。這樣，勵磁系統(tǒng)啟動后，自動將發(fā)電機電壓升到額定。在電壓調(diào)節(jié)方式下，若發(fā)電機未與系統(tǒng)并列（空載），調(diào)整給定電壓值將改變發(fā)電機的機端電壓，當給定電壓增加時，機端電壓增加。若發(fā)電機與系統(tǒng)并列時，調(diào)整給定電壓將主要導致發(fā)電機的無功變化，機端電壓的幅值變化是很小的；當增加給定電壓時，發(fā)電機輸出的無功將增大。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器在勵磁電流調(diào)節(jié)方式下，通過對發(fā)電機勵磁電流與給定的勵磁電流值進行比較。當發(fā)電機勵磁電流高于給定的勵磁電流時，裝置將增大可控硅的觸發(fā)控制角以降低勵磁電壓（勵磁電流）；反之，當發(fā)電機的勵磁電流低于給定勵磁電流時，裝置將減小可控硅的觸發(fā)控制角以增加勵磁電壓（勵磁電流），從而達到控制發(fā)電機勵磁電流為給定水平的目的。若發(fā)電機未與系統(tǒng)并列（空載），調(diào)整勵磁電流給定值將改變發(fā)電機的機端電壓，當勵磁電流增加時，機端電壓增加。若發(fā)電機與系統(tǒng)并列時，調(diào)整給定勵磁電流將主要導致發(fā)電機的無功變化，機端電壓的幅值變化是很小的；當增加勵磁電流給定時，發(fā)電機輸出的無功將增大。在勵磁電流調(diào)節(jié)方式下，為了防止當發(fā)電機出口斷路器突然斷開時出現(xiàn)過電壓，在有些勵磁調(diào)節(jié)器中還設(shè)有電流給定設(shè)置值自動返回空載的功能。當發(fā)電機出口斷路器突然斷開時，自動將勵磁電流的設(shè)定值調(diào)整為與空載勵磁電流相對應(yīng)的設(shè)定值。武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器（4）無功調(diào)節(jié)方式在無功調(diào)節(jié)方式下，以發(fā)電機無功負荷為閉環(huán)。勵磁調(diào)節(jié)器自動維持發(fā)電機無功功率為給定值。

在此方式下，通過對發(fā)電機無功功率與給定的無功功率進行比較。當發(fā)電機輸出的無功功率高于給定的無功功率時，裝置將減小電壓給定值，從而增大可控硅的觸發(fā)控制角以降低勵磁電壓（勵磁電流）；反之，當發(fā)電機輸出的無功功率低于給定的無功功率時，裝置將增大電壓給定值，從而減小可控硅的觸發(fā)控制角以增加勵磁電壓（勵磁電流），達到控制發(fā)電機輸出的無功功率為給定水平的目的。

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!六.微機勵磁調(diào)節(jié)器5.限制保護功能

由于微型計算機的高速運算的邏輯判斷能力，在微機勵磁系統(tǒng)中，可實現(xiàn)完善的限制保護功能。一般來說，微機勵磁調(diào)節(jié)器中，可通過軟件實現(xiàn)如下功能：發(fā)電機端電壓為偏差的電壓調(diào)節(jié)方式（自動運行方式）

磁場電流為偏差的電流調(diào)節(jié)方式（手動運行方式）手動-自動方式的跟蹤平衡與無擾動切換程序

無延時的最大磁場電流限制器，控制最大允許的短時頂值電流具有反時限的最大磁場電流限制器，限制最大允許的連續(xù)磁場電流無延時的最小磁場電流限制器，控制最小允許的磁場電流有功和無功負荷補償具有反時限的發(fā)電機定子電流（滯相或進相）限制器無時限的負荷角限制器（低勵磁限制器）電壓/頻率限制器功率因數(shù)調(diào)節(jié)器以有功功率為輸入信號的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）

武漢大學程楚遠教授發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!七.并列運行機組間的無功分配當機組并入系統(tǒng)運行之前，或單機運行時，通過調(diào)節(jié)勵磁裝置來調(diào)整勵磁電流，實際上就是調(diào)整調(diào)差特性曲線使之上下移動。這時，發(fā)電機的負荷基本不變，而僅僅改變其機端電壓。而在另一種極端情況下，即當發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)并聯(lián)運行時，母線電壓不會改變。這時調(diào)整勵磁電流，同樣也會使調(diào)差特性曲