励磁系统基本原理及控制分类介绍讲义
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励磁系统讲义资料
水布垭电厂
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水布垭电厂设备管理部 • 单击此处编辑母版文本样式 • 第二级 培训资料 • 第三级
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水布垭电厂
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单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 魏 特 2015年10月
励磁系统
水布垭电厂 系统概述
水布垭电厂
测量单元板（MUB）
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• • • • • • • •
• 直接测量机端三相电压和电流
单击此处编辑母版文本样式 计算有功/无功功率以及电流 第二级 和电压的有效值 第三级 电力系统稳定器PSS功能 第四级 为主控板和FIO板提供电源 第五级
水布垭电厂
功率信号接口板（PSI） • 测量以下信号并进行预处理:
•
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水布垭励磁系统采用瑞士ABB公司生产UNITROL5000型自并励数字式 静止可控硅励磁装置。静止励磁系统通过可控硅整流桥控制励磁电流 ，达到调节同步发电机端电压和无功功率的目的。 励磁系统由下列单元组成： 第二级 励磁变压器（-T02） 两套相互独立的励磁调节器（ -A10,-A20） 第三级 可控硅整流器单元（-EG31,-EG32,-EG33,-EG34） 起励单元（-T03,-V03,-K03）和灭磁单元（-Q02,-F02,-R02）
• 第四级 • 第五级
• 在运行中两个AVR通道之中的一个处于备用方式。通道之间的切换是 自动和无扰动的。
水布垭电厂
主要的控制单元 控制板（COB）
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励磁系统
水布垭电厂 系统概述
水布垭电厂
测量单元板（MUB）
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• 直接测量机端三相电压和电流
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功率信号接口板（PSI） • 测量以下信号并进行预处理:
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水布垭励磁系统采用瑞士ABB公司生产UNITROL5000型自并励数字式 静止可控硅励磁装置。静止励磁系统通过可控硅整流桥控制励磁电流 ，达到调节同步发电机端电压和无功功率的目的。 励磁系统由下列单元组成： 第二级 励磁变压器（-T02） 两套相互独立的励磁调节器（ -A10,-A20） 第三级 可控硅整流器单元（-EG31,-EG32,-EG33,-EG34） 起励单元（-T03,-V03,-K03）和灭磁单元（-Q02,-F02,-R02）
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• 在运行中两个AVR通道之中的一个处于备用方式。通道之间的切换是 自动和无扰动的。
水布垭电厂
主要的控制单元 控制板（COB）
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励磁系统基本原理知识讲解
电力系统稳定器（PSS）可以增加电力系统正阻尼，用于抑制电
。 力系统低频振荡 Δω
发电机电气功率 Pe/ΔPe、机械功 率Pm、加速功率 ΔPa、同步转矩 ΔTs、阻尼转矩 ΔTD、电磁转矩 ΔTE、转子角Δδ、 转子角速度Δω的 正方向相位关系如 下图所示：
Pm、ΔPa
ΔTD
正阻尼区
加速功率ΔPa＝机械功率Pm－
电气功率Pe
由励磁系统引起的附加电磁
ΔTE
转矩，包含同步转矩ΔTs和阻尼ห้องสมุดไป่ตู้
转矩ΔTD两个分量。当发电机
采用高放大倍数、快速励磁系
统时，阻尼转矩可能会出现负
值（如图中的ΔTD′），引起发
电机阻尼不足，当系统发生扰
动时造成发电机低频振荡。
ΔTs
Pe/ΔPe、Δδ
负阻尼区
ΔTD′
ΔTE′
PSS的原理
• 在发电机的励磁控制系统中，采用ΔPe、Δω、Δf等一个或几个信号， 经适当放大、相位补偿后作为励磁附加反馈控制，可以增加电力系统 的正阻尼，从而阻尼电力系统功率振荡，这种用于增加电力系统正阻 尼的附加励磁控制装置称为电力系统稳定器（Power System Stabilizer，简称PSS）。它不降低励磁系统电压调节环的增益，不影 响励磁控制系统的暂态性能，而对抑制电力系统低频振荡效果显著。 PSS在国内外都得到了广泛应用。
3.2 励磁变压器
• 将高电压隔离并转换为适当的低电压，供整流器使用。一 般接线组别：Y/d-11。
• 励磁变的额定容量要满足发电机1.1倍额定励磁电流的要 求。
• 励磁变的二次电压的大小要满足励磁系统强励的要求。 • 励磁变的绝缘等级：F级或H级。 • 励磁变的额定最大温升：80K或100K。
励磁基本原理..
灭磁中的移能
• 灭磁过程中，移能成功的条件：
U DCarc U E U r
灭磁开关要有足够高的弧压，才能顺利实现移能。 UR、HPB型灭磁开关的弧压，都在4000V以上。
灭磁电阻
• 线性电阻，汽轮发电机励磁系统经常采用；灭磁时间较长。 • 氧化锌ZnO非线性电阻，国内生产，应用普遍；灭磁时间短，较为理 想。 • SiC非线性电阻，国外生产，经常采用英国M&I公司的产品，超大型 机组应用较多，比如：三峡、龙滩、拉西瓦等；灭磁时间适中。 • 水轮发电机要求快速灭磁，普遍采用非线性电阻灭磁方案。 • 单片ZnO阀片的工作能容量是15KJ，而单片SiC阀片的工作能容量为 62.5KJ。在超大型水轮发电机组中，灭磁能量很大，比如10MJ，需 要几百片非线性电阻阀片串、并联连接。并联均能或并联均流问题突 出。 SiC阀片容量大、其伏安特性更适合并联，所以，在超大型发电 机的励磁系统中普遍使用。
AVR的数学控制模型
PID控制
给定值 Ref + － 电压 偏差 微分 积分 比例 励磁电压 Efd 机端电压 Ut
发电机
AVR数学模型中的放大倍数Kavr
• Kavr关系到发电机端电压的调节精度。在保证AVR闭环调节稳定的前 提下，Kavr越大，机端电压的调节精度越高，越能维持机端电压的恒 定。 • 超前－滞后环节的参数整定，保证AVR闭环控制稳定，并有良好的动 态特性。通过励磁标准中机端电压阶跃试验的指标来验证。 • 励磁标准中要求机端电压的调节精度为0.5％。即，在AVR给定值 Uref不变的情况下，发电机输出从空载到满载的过程中，机端电压的 变化不超过发电机额定电压的0.5％。
积分参数的作用和影响
对稳态特性的影响 积分控制能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精 度。但若TI太大，积分作用太弱，将不能减小稳态误差； 对动态特性的影响 积分时间常数TI偏小，积分作用强，振荡次数较多，TI太 大，对系统性能的影响减小。当时间常数TI合适时，过渡
励磁系统基本原理及控制分类介绍.
二、励磁控制系统分类与配置
2）自励交流励磁机系统 交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子 回路提供励磁电流；自动励磁调节器控制可控硅， 调整其输出电流。称为两机它励励磁系统。
励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源 由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励 磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励磁 机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整 流后接至发电机转子，亦称为两机一变励磁系统。
GLH FLQ F Z B
GZ
X
交流侧并联的自复激励磁系统
二、励磁控制系统分类与配置
3）交流侧电压叠加的自复激励磁系统
FLQ KZ PT Z B GLH F CT
自动励磁调节器
交流侧串联的自复激励磁系统
二、励磁控制系统分类与配置
3、直流励磁机系统
用专门的直流发电机向同步发电机转子回路提供励 磁电流的系统称为直流励磁机系统。其中的直流发电 机被称为直流励磁机。直流励磁机一般与发电机同轴。 直流励磁机系统又分为自励与它励两种方式。
励磁控制基本原理及分类介绍
刘国华
南瑞集团公司电气控制分公司
一、励磁控制系统的主要任务
二、励磁控制系统分类与配置 三、励磁控制系统的调节和控制
一、励磁控制系统的主要任务
1、维持发电机或其他控制点的电压在给定水平 1）保证电力系统运行设备的安全。 2）保证发电机运行的经济性。 3）提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统 定的要求在许多方面是一致的。
一、励磁控制系统的主要任务
4、保护发电机及其相关设备
二、励磁控制系统分类与配置
1、交流励磁机系统 1）它励交流励磁机系统（三机它励励磁系统）
FLQ ACFL ACL F CT
同步发电机励磁系统基本原理讲座
式中
δ— 发电机的功率角； Xd— 发电机直轴电抗。
同步发电机励磁系统基本原理介绍
因为发电机端电压UG为定值，所以发电机励磁电流的变化只是改变了机组 的无功功率和功率角δ值的大小。 由此可见与无穷大母线并联运行的机组，调 节它的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。 在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是无限大母线，即系统等值阻 抗并不等于零，母线的电压将随着负荷波动而改变；电厂输出无功电流与它的母 线电压水平有关，改变其中一台发电机的励磁电流不但影响自身电压和无功率， 而且也将影响与之并联运行机组的无功功率，其影响程度与系统情况有关。因 此，同步发电机励磁的自动控制系统还负担着并联运行机组间无功功率合理分配 的任务。
• 2.3.3 国家电网公司企业标准(一个PSS整定试验导则)
• 2.3.3.1 《电力系统稳定器整定试验导则》 Q/GDW 143-2006
同步发电机励磁系统基本原理介绍
• 2.3.4 励磁系统的主要技术参数指标
• • • • • • • • • •
•
2.3.4.1 励磁系统性能指标 ① 当发电机的励磁电压和电流不超过额定励磁电压和电流的1.1倍时，励磁 系统保证连续运行。 ② 励磁系统顶值电压倍数 ≮ 1.6～1.8 （2.0） ③ 励磁系统允许强励时间 ≮ 10s （20s） ④ 励磁系统电压响应比（电压上升速度） “自并激”系统 ≮ 3.5 “三机”系统 ≮ 1.6～1.8 （2.0） ⑤ 电压调整范围 70～110% ⑥ 电压调整精度 ≤± 0.5 % （0.25%） ⑦ 调差范围 ±10 % （15%）
ΔφG— 转子磁通增量；
K— 与转子参数有关的常数。
同步发电机励磁系统基本原理介绍
• 2.3 励磁系统国家和行业标准 • 2.3.1 中华人民共和国国家标准
发电机励磁系统的分类及工作原理
发电机励磁系统的分类及 工作原理
发电机励磁系统是发电机中至关重要的一部分，它使得发电机能够产生稳定 的电流。本次演讲将介绍励磁系统的分类和工作原理。
直流励磁系统
电源供电
直流励磁系统通过外部的直流电源为励磁电路 提供电力。
电枢电流，磁场产生，感应电动势
通过电枢电流在电磁铁中产生磁场，并产生感 应电动势。
电刷、换向器、电枢、电磁铁
直流励磁系统的关键组成部分，包括电刷、换 向器、电枢和电磁铁。
维持磁场稳定
励磁系统通过控制电枢电流来维持磁场的稳定 性，确保发电机输出的电流稳定。
交流励磁系统
1 转子、定子、电枢线圈
交流励磁系统的主要组成部分，包括转子、 定子和电枢线圈。
2 交流电源供电
交流励磁系统通过外部的交流电源供电，使 得电枢线圈中产生电流。
总结
励磁系统是发电机中关键的一部分，通过分类和工作原理的介绍，我们了解 到直流励磁系统和交流励磁系统各自的特点和应用领域。选择合适的励磁系 统对于发电机的性能和效率至关重要。
3 感应电动势产生，使励磁电流加大
通过感应电动势的产生，使励磁电流增加， 进一步增强发电机的输出能力。
4 交、直流组成复合波
交流励磁系统通过将交、直流两种电流组成 复合波，进一步提高励磁效果。
系统的优缺点
直流励磁系统
优点： • 稳定性高 • 对负载变化响应快
缺点： • 设备成本高 • 维护要求高
交流励磁系统
优点：
• 设备成本低 • 易于维护 缺点： • 稳定性较低 • 对负载变化响应较慢
励磁系统的应用领域
1
发电厂
励磁系统在发电厂中用于调节发电机的输出电流，确保电网的稳定运行。
发电机励磁系统是发电机中至关重要的一部分，它使得发电机能够产生稳定 的电流。本次演讲将介绍励磁系统的分类和工作原理。
直流励磁系统
电源供电
直流励磁系统通过外部的直流电源为励磁电路 提供电力。
电枢电流，磁场产生，感应电动势
通过电枢电流在电磁铁中产生磁场，并产生感 应电动势。
电刷、换向器、电枢、电磁铁
直流励磁系统的关键组成部分，包括电刷、换 向器、电枢和电磁铁。
维持磁场稳定
励磁系统通过控制电枢电流来维持磁场的稳定 性，确保发电机输出的电流稳定。
交流励磁系统
1 转子、定子、电枢线圈
交流励磁系统的主要组成部分，包括转子、 定子和电枢线圈。
2 交流电源供电
交流励磁系统通过外部的交流电源供电，使 得电枢线圈中产生电流。
总结
励磁系统是发电机中关键的一部分，通过分类和工作原理的介绍，我们了解 到直流励磁系统和交流励磁系统各自的特点和应用领域。选择合适的励磁系 统对于发电机的性能和效率至关重要。
3 感应电动势产生，使励磁电流加大
通过感应电动势的产生，使励磁电流增加， 进一步增强发电机的输出能力。
4 交、直流组成复合波
交流励磁系统通过将交、直流两种电流组成 复合波，进一步提高励磁效果。
系统的优缺点
直流励磁系统
优点： • 稳定性高 • 对负载变化响应快
缺点： • 设备成本高 • 维护要求高
交流励磁系统
优点：
• 设备成本低 • 易于维护 缺点： • 稳定性较低 • 对负载变化响应较慢
励磁系统的应用领域
1
发电厂
励磁系统在发电厂中用于调节发电机的输出电流，确保电网的稳定运行。
励磁系统的构成与工作原理课件
励磁电流的调节
励磁电流的调节是励磁系统的重要功能之一，它可以 通过调节励磁机的输入电压或改变励磁绕组的匝数来 实现。励磁电流的大小直接影响发电机的输出电压和 无功功率。
常见的励磁电流调节方式有手动调节、自动调节和微机 控制调节等。手动调节是通过手动操作励磁调节器来改 变励磁电流的大小；自动调节是通过自动控制系统根据 发电机的工作状态自动调整励磁电流；微机控制调节则 是通过微机控制系统实现更加精确和快速的励磁电流调 节。
灭磁电阻是励磁系统中的重要组成部分，其 主要功能是吸收励磁线圈中储存的能量。在 发电机停机或异常情况下，励磁线圈中的磁 场能量需要通过灭磁电阻来消耗掉，以避免 对励磁系统和发电机造成损坏。灭磁电阻通 常采用碳化硅或氧化锌等非线性电阻元件制
成，具有较高的耐压和散热性能。
转子过电压保护装置
保护转子绝缘层免受过电压损害的设备
永磁励磁技术
利用永久磁体的磁场作为励磁源 ，具有结构简单、可靠性高、维 护成本低等优点，逐渐成为主流
励磁技术。
开关磁阻励磁技术
利用磁阻最小处的磁场变化来产生 励磁电流，具有响应速度快、调节 性能好等优点，适用于高转速、大 功率的电机。
混合励磁技术
结合永磁体和电磁线圈的优点，通 过调节电流大小和方向来改变磁场 强度，具有高效、节能、调节范围 广等优点。
励磁系统的分类
按照控制方式分类
励磁系统可以分为模拟式励磁系统和数字式励磁系统。模拟 式励磁系统采用模拟电路实现控制和调节功能，数字式励磁 系统则采用微处理器和数字信号处理技术实现控制和调节功 能。
按照调节器结构分类
励磁系统可以分为机端调节器和远方调节器。机端调节器将 调节器与发电机直接相连，远方调节器则将调节器安装在远 离发电机的控制室内，通过信号传输实现对发电机的控制。
发电机励磁系统分类与工作原理
发电机励磁系统分类与工作原理一、直流励磁系统直流励磁系统是指通过外部直流电源为发电机提供直流电源进行励磁的一种方式。
根据外部直流电源的不同，直流励磁系统可以分为恒定电流励磁、恒定电压励磁和恒定磁通励磁三种类型。
1.恒定电流励磁恒定电流励磁是指通过恒定电流激励线圈，使发电机产生固定的电磁场，从而实现稳定的发电功率输出。
该励磁方式适用于低容量的发电机，因为其在负载变化时，会出现电流无法稳定的问题。
2.恒定电压励磁恒定电压励磁是指通过恒定电压激励线圈，控制发电机输出电压的一种方式。
该励磁方式适用于大容量的发电机，因为其可以根据负载变化自动调节电流。
当负载增加时，发电机电流增大，电压保持不变；当负载减小时，电流减小，电压保持不变。
3.恒定磁通励磁恒定磁通励磁是指通过恒定磁通激励线圈，控制发电机输出电压的一种方式，也是较为常用的励磁方式。
通过调节磁通大小，可以实现对电压的调节。
当负载增加时，电压下降，调节磁通以增加输出电压；当负载减小时，电压上升，调节磁通以减小输出电压。
二、交流励磁系统交流励磁系统是指通过交流电源为发电机提供激励电源，进而产生电磁场的一种方式。
根据交流电源的不同，交流励磁系统可以分为同步励磁和异步励磁两种类型。
1.同步励磁同步励磁是指通过同步发电机自身产生的交流电源来为其他发电机提供励磁电源的一种方式。
同步发电机的励磁线圈接通后，通过自身的额外励磁功率产生电磁场，进而激励其他发电机产生电功率。
2.异步励磁异步励磁是指通过变压器将工程电网的交流电源转化为励磁电源来为发电机提供激励的一种方式。
变压器将工程电网的电压升高，然后通过整流装置将高压交流转换为直流电源，最后通过励磁线圈激励发电机产生电磁场。
不同于直流励磁系统，交流励磁系统可以实现多发电机联网运行，其中一个发电机提供励磁电源，而其他发电机则由该发电机提供激励电源进行励磁。
总结起来，发电机励磁系统的分类与工作原理主要可以从直流励磁系统和交流励磁系统两个方面来考虑。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
陕西新元电厂励磁系统
201607.01 杨军锋
一、励磁系统基础知识介绍 二、我厂励磁系统概述 三、我厂励磁系统基本功能介绍 四、励磁系统巡视检查项目 五、励磁系统检修与调试项目
一、励磁系统基础知识
1 励磁系统的作用
1.1 电压控制及无功分配：发电机正常运行时 （包括负荷变化时），维持机端电压在给定 水平。多台机组并列运行时，通过励磁系统 稳定的分配机组无功功率。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
3.6 欠励限制
正常并网运行情况下，发电机机端电压高于系 统电压，发电机输出的无功为正，提供电力系统 对无功的需求。当电力系统在某些特殊情况下 （比如：夜间运行时），系统可能出现过剩的无 功，引起系统电压升高；需要一些发电机机组进 相运行，来吸收系统多余的无功，维持系统电压 水平。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
三、励磁系统功能模块及相关保护
3.1 励磁调节器运行方式：励磁调节器的A/B/C 通道中，都具有两种运行方式：自动方式和手动 方式。自动方式为恒机端电压调节，手动方式为 恒励磁电流调节。自动方式是主要运行方式，有 利于提高电力系统的运行稳定性。在自动方式下， 附加了PSS环节，可有效抑制电力系统的有功低 频振荡。 手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运 行。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
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3.2 电力系统稳定器（PSS）
作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定 能力，阻尼电力系统低频振荡。
原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf 等一个 或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它 不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制 系统的暂态性能。
201607.01 杨军锋
一、励磁系统基础知识介绍 二、我厂励磁系统概述 三、我厂励磁系统基本功能介绍 四、励磁系统巡视检查项目 五、励磁系统检修与调试项目
一、励磁系统基础知识
1 励磁系统的作用
1.1 电压控制及无功分配：发电机正常运行时 （包括负荷变化时），维持机端电压在给定 水平。多台机组并列运行时，通过励磁系统 稳定的分配机组无功功率。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
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3.6 欠励限制
正常并网运行情况下，发电机机端电压高于系 统电压，发电机输出的无功为正，提供电力系统 对无功的需求。当电力系统在某些特殊情况下 （比如：夜间运行时），系统可能出现过剩的无 功，引起系统电压升高；需要一些发电机机组进 相运行，来吸收系统多余的无功，维持系统电压 水平。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
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三、励磁系统功能模块及相关保护
3.1 励磁调节器运行方式：励磁调节器的A/B/C 通道中，都具有两种运行方式：自动方式和手动 方式。自动方式为恒机端电压调节，手动方式为 恒励磁电流调节。自动方式是主要运行方式，有 利于提高电力系统的运行稳定性。在自动方式下， 附加了PSS环节，可有效抑制电力系统的有功低 频振荡。 手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运 行。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
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3.2 电力系统稳定器（PSS）
作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定 能力，阻尼电力系统低频振荡。
原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf 等一个 或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它 不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制 系统的暂态性能。
励磁系统工作原理
引言概述：励磁系统是电力系统中的重要组成部分，用于提供适当的励磁电流来激励发电机产生电能。
本文将深入探讨励磁系统工作原理的第二部分，包括励磁装置和励磁控制方法的详细解析。
通过对各种励磁装置和控制方法的介绍和分析，我们将更好地理解励磁系统的工作原理和优化其性能的方法。
正文内容：一、励磁装置1.1滑环励磁装置1.2反应励磁装置1.3无刷励磁装置1.4静止励磁装置1.5外加励磁装置二、励磁控制方法2.1手动励磁控制2.2自动调节励磁控制2.3频率调节励磁控制2.4功率系统励磁控制2.5电压调节励磁控制三、滑环励磁装置的工作原理3.1励磁传动机构3.2励磁电源3.3励磁发电机3.4励磁控制逻辑3.5励磁装置的优化策略四、反应励磁装置的工作原理4.1换流器4.2反应励磁传动装置4.3励磁系统的控制原理4.4励磁稳定性分析4.5励磁响应速度优化五、无刷励磁装置的工作原理5.1无刷励磁系统的结构和组成5.2无刷励磁的电机原理5.3无刷励磁的发电机原理5.4无刷励磁的控制原理5.5无刷励磁装置的优势和应用场景总结：励磁系统作为电力系统的重要组成部分，其工作原理对电力系统的稳定运行至关重要。
本文从励磁装置和励磁控制方法两个方面进行了详细的阐述。
对于励磁装置，滑环励磁、反应励磁、无刷励磁、静止励磁和外加励磁等各种类型的装置的工作原理和优化策略进行了介绍。
对于励磁控制方法，手动控制、自动调节控制、频率调节控制、功率系统控制和电压调节控制等不同的控制方法进行了详细的解析。
通过对励磁系统的工作原理的深入研究，我们可以更好地理解励磁系统的运行机制，优化励磁系统的性能，确保电力系统的稳定运行。
励磁系统基本原理课件
励磁系统在智能电网中的应用前景
1 2 3
灵活调度
励磁系统能够实现对风能、太阳能等可再生能源 的灵活调度，提高智能电网的稳定性和可靠性。
优化运行
励磁系统可以通过实时监测和控制，优化电网的 运行状态，降低线损和能耗，提高电力系统的运 行效率。
故障预防
励磁系统可以实时监测电网的运行状态，及时发 现和预警潜在的故障，减少故障对电网的影响。
励磁调节器的原理
励磁调节器是一种电子设备，用于自动调节励磁机的输出电压。它通过监测发电 机的输出电压和电流，并根据这些参数的变化来调节励磁机的励磁电流，以保持 输出电压的稳定。
励磁调节器通常由测量单元、控制单元和执行单元组成。测量单元负责监测发电 机的输出电压和电流，并将这些信号传输给控制单元。控制单元根据这些信号计 算出所需的励磁电流，然后通过执行单元来调节励磁机的励磁电流。
励磁系统基 励磁系统的基本原理 • 励磁系统的应用 • 励磁系统的维护与检修 • 励磁系统的未来发展
01
励磁系统概述
励磁系统的定义
01
励磁系统是指能够提供磁场能量 的系统，主要用于控制和调节磁 场的大小和方向。
02
励磁系统广泛应用于各种领域， 如电力、电机、电子、磁力等领 域。
02
励磁系统的基本原理
励磁机的原理
励磁机是一种发电机，它通过磁场产生交流电。励磁机的 主要组成部分包括转子、定子和励磁绕组。转子用于产生 磁场，定子则用于产生交流电。励磁绕组是励磁机中用来 产生磁场的一部分，通常由铜线绕成。
励磁机的原理基于电磁感应定律。当励磁机转子在磁场中 旋转时，磁场会发生变化，从而在定子上产生感应电动势 。通过改变励磁绕组的电流，可以改变转子产生的磁场强 度，进而调节定子上产生的感应电动势的大小。
(完整版)励磁基本原理
第2部分 无刷励磁系统
无刷励磁的主要优点
➢ 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）。
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。
交流励磁机励磁系统：
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机。采用滑环和电刷。慢 速励磁系统。
U1
0
ωt
图7-23三相整流电路发生同相不同组两只元件故障时的输出波形图
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。
无刷励磁系统：
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。
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
分类
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。
发电机励磁系统的分类及工作原理培训课件
励磁系统的调节方式
励磁系统的调节方式有两种：稳定电压调节和稳定励磁电流调节。调节的过程中需要了解不同调节方式，从而 选择最合适的方式来对发电机的磁场进行适当的调整。
1
稳定电压调节
适用于大功率发电机，具有调速范围广，
稳定励磁电流调节
2
稳定性好等优点。
适用于小功率发电机，具有响应速度快， 励磁系统维护简单等优点。
电场发生效应
通过电磁铁当中传送大量的 电流，依靠感应式发电机中 间的电路，控制电磁的状态， 迅速产生磁场。
磁化曲线
通过控制电场，达到恒定磁 场的目的。不同类型的励磁 工作方式都包括了对磁化曲 线的控制。
励磁电压的调节和控制
通过不同的技术手段，如调 节场励磁电流，调节稳定电 压，来控制励磁系统的输出 电压和功率。
直流励磁系统
感应励磁系统
Hale Waihona Puke 通过电枢发生旋转磁场，激励定子上的直流电磁铁 产生磁场，实现励磁。主要用于小功率的发电机上。
依靠旋转电磁场激励定子中的交流电动机，产生励 磁电动势。广泛应用于中小功率的同步发电机上。
自励式励磁系统
复合励磁系统
励磁系统的工作原理
励磁系统通过激励定子或转子，产生需要的磁场。励磁系统的工作原理清晰，我们可以通过不同类型的励磁方 式来确保磁场的稳定应用。
发电机励磁系统的分类及 工作原理培训课件
大家好，欢迎参加本次发电机励磁系统的培训课程。本课件将介绍励磁系统 的分类、工作原理以及故障排查和维护保养等方面的内容。
励磁系统的分类
励磁系统是发电机中非常重要的一部分，可分为直流励磁系统、感应励磁系统、自励式励磁系统和复合励磁 系统四类。每种分类都有其特点和应用场景。
1 数字化控制技术的应用
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二、励磁控制系统分类与配置
直流侧并联的自复激方式，在我国一些中、 小型汽轮发电机和水轮发电机上采用较早，有 一定的运行经验，但未得到推广。因为在系统 中短路时，复励部分与自并励部分协调配合较 差，此外，励磁变流器副方尖峰过电压问题也 比较严重。
二、励磁控制系统分类与配置
3）交流侧电压叠加的自复激励磁系统
一、励磁控制系统的主要任务
2）励磁控制系统对暂态稳定的影响
p
p
a
b
e' e
d c
h'
1
h
f'
2
g
f
3
o
δ1
δ2 δM
δM’
δ
一、励磁控制系统的主要任务
2）励磁控制系统对暂态稳定的影响
提高暂态稳定性的方法：减小加速面积或增大减速面积。 即加快故障切除时间,或在提高励磁系统励磁电压响应比 的同时,提高强行励磁电压倍数。
直流励磁机系统又分为自励与它励两种方式。
二、励磁控制系统分类与配置
1) 自励直流励磁机系统
FMK
*
FLQ
F
CT
L
PT
Rc LLQ
自动励磁调节器
二、励磁控制系统分类与配置
2) 它励直流励磁机系统
LMK
FMK
*
LF
*
L
FLQ CT
F
LQ
Rc
PT
LLQ
自动励磁调节器
二、励磁控制系统分类与配置
励磁控制基本原理及分类介绍
刘国华
南瑞集团公司电气控制分公司
一、励磁控制系统的主要任务 二、励磁控制系统分类与配置 三、励磁控制系统的调节和控制
一、励磁控制系统的主要任务
1、维持发电机或其他控制点的电压在给定水平
1）保证电力系统运行设备的安全。 2）保证发电机运行的经济性。 3）提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统 定的要求在许多方面是一致的。
二、励磁控制系统分类与配置
ACL
自动恒 压装置
FLQ CT
F
PT
自动励磁 调节器
二、励磁控制系统分类与配置
FLQ
ZB
ACL
CT
F
PT
自动励磁调节器
（两机一变励磁系统）
二、励磁控制系统分类与配置
3）无刷励磁系统
FLQ
ACL
CT
F
PT PMG
kz
自动励磁 调节器
二、励磁控制系统分类与配置
2、静止励磁系统 1）自并励励磁系统
KZ
FLQ
F
CT
PT
ZB
自动励磁 调节器
二、励磁控制系统分类与配置
2) 直流侧叠加的自复激方式
在自并励的基础上加一台与发电机定子回路串 联的励磁变压器，后者另供给一套硅整流装置，二者 在直流侧叠加，则构成直流侧叠加的自励方式。叠加 方式分为电流叠加（直流侧并联）和电压叠加（直流 侧串联）两种方式。
二、励磁控制系统分类与配置
2）自励交流励磁机系统 交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子 回路提供励磁电流；自动励磁调节器控制可控硅， 调整其输出电流。称为两机它励励磁系统。
励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源 由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励 磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励磁 机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整 流后接至发电机转子，亦称为两机一变励磁系统。
一、励磁控制系统的主要任务
4、保护发电机及其相关设备
二、励磁控制系统分类与配置
1、交流励磁机系统 1）它励交流励磁机系统（三机它励励磁系统）
ACFL
FLQ
ACL
CT
F
PT 自动恒 压装置
自动励磁调节器
二、励磁控制系统分类与配置
1）它励交流励磁机系统（三机它励励磁系统）
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。
一、励磁控制系统的主要任务
2）励磁控制系统对暂态稳定的影响
Pm EqUs X
XΣ=Xd+XT+Xe/2
一、励磁控制系统的主要任务
2）励磁控制系统对暂态稳定的影响
曲线2表示切除短路故障线路后的功率特性曲线。 由于线路阻抗由Xe/2增加到Xe,使功率特性曲线的幅值减小, 其中X’Σ=Xd+XT+Xe。 曲线3表示故障中的功率特性曲线。
GLH
FLQ
F
Z B
GZ
X
交流侧并联的自复激励磁系统
二、励磁控制系统分类与配置
3）交流侧电压叠加的自复激励磁系统
FLQ
GLH
CT
F
KZ
PT
Z
B
自动励磁调节器
交流侧串联的自复激励磁系统
二、励磁控制系统分类与配置
3、直流励磁机系统
用专门的直流发电机向同步发电机转子回路提供励 磁电流的系统称为直流励磁机系统。其中的直流发电 机被称为直流励磁机。直流励磁机一般与发电机同轴。
一、励磁控制系统的主要任务
2、控制并联运行机组无功功率合理分配
UF
U FM
K 0 K 0 K 0
Q
0Hale Waihona Puke CQ L一、励磁控制系统的主要任务
3、提高电力系统的稳定性 1）励磁控制系统对静态稳定的影响
P
EqUs Xd
Sin Eq
式中Eq一发电机内电势; Us一受端电网电压; XdΣ一发电机与电网间的总电抗。
正常时,发电机的工作点在功率特性曲线1的a处；当发生短路事故 时,相应功率特性曲线为曲线3。若此时提供强行励磁以迅速提高发 电机内电势Eq,使功率特性曲线由bc段增加到bc‘段,由此在故障切除 前减少了加速面积 (由abcd减少到abc’d)。在δ=δc故障切除后亦 能增加减速面积(由曲线2的dehg增加到de’h’g)。 如面积de‘h’g等于 面积def’f,则可使转子功角最大值由δm’降到δm,明显地提高了暂态 稳定性。励磁顶值电压越高,电压响应比越快,励磁调节对改善暂态 稳定的效果越明显。
一、励磁控制系统的主要任务
3）励磁控制系统对动态稳定的影响
励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系 统机电振荡阻尼变弱(甚至变负)的最重要的原因之一。
解决电压调节精度和动态稳定性之间矛盾的有效措 施，是在励磁控制系统中增加其它控制信号。这种控制 信号可以提供正的阻尼作用，使整个励磁控制系统提供 的阻尼是正的，而使提高动态稳定极限的水平。
一、励磁控制系统的主要任务
1）励磁控制系统对静态稳定的影响
一、励磁控制系统的主要任务
1）励磁控制系统对静态稳定的影响
励磁系统的电压放大倍数Kou与励磁系统的时间常数 Te以及转子功角δ间具有图中所示关系。
在同一转子功角下,随时间常数Te增加,为保证发电 机稳定运行所允许的电压放大系数增加;在同一时间常数 Te下,随转子功角δ的增加所允许的电压放大系数减少。