励磁发展历程及现状

二、励磁系统的分类
4.1、自并励静止可控硅励磁系统 4.1、自并励静止可控硅励磁系统
自并励静止励磁系统 从发电机机端电压源取得功率并使用静止可控硅整流装置的励磁 系统，也称电势源静止励磁系统。 优点： 1、取消励磁机，发电机的长度缩短，可以减小轴系振动。 2、结构简单，易于掌握，操作使用方便。 3、没有旋转电机部分，维护检修方便。 4、调节速度快，是反应速度最快的快速励磁系统。 5、调节性能优越，通过附加PSS控制可以有效提高电网的稳定性。 6、技术成熟，可靠性高。 7、造价比较低。 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 是技术发展的必然趋势，目前国内基本上所有的新建水电站和大 部分的火电厂都使用自并励静止励磁系统
何电流，原动机带动转子永磁体转动，即可使定子回路感 应出电流。 由于受永磁体磁场限制，此类发电机功率较小，主要 用作汽车内部电源等类似行业。 特殊类型，不需要专门的励磁系统。
1、永磁体式发电机示意图
二、励磁系统的分类
2、直流励磁机励磁系统 同步发电机的转子电流由直流励磁机提供，直流励磁
机与发电机同轴旋转，直流励磁机即为直流发电机，其输 出的直流正负极电源接至同步发电机的转子，形成励磁磁 场。 受直流励磁机转子磁场产生方式的不同，直流励磁机 系统又可以分为永磁式直流励磁机和半导体控制式直流励 磁机。
五、灭磁系统的发展历程
1、 60年代末期之前：移能型灭磁为主，灭磁电阻采用线性电 60年代末期之前：移能型灭磁为主，灭磁电阻采用线性电 阻，一般均用在励磁机的转子回路灭磁，灭磁能量小，灭磁容 易，灭磁时间慢，典型开关：DW10M。 易，灭磁时间慢，典型开关：DW10M。 2、 80年代末期之前：移能型灭磁为主，灭磁电阻采用线性电 80年代末期之前：移能型灭磁为主，灭磁电阻采用线性电 阻，一般均用在发电机的转子回路灭磁，灭磁能量大，灭磁时 间慢，典型开关：DM3 间慢，典型开关：DM3 。 3、 80年代末期之后：移能型灭磁为主，灭磁电阻采用非线性 80年代末期之后：移能型灭磁为主，灭磁电阻采用非线性 电阻，一般均用在发电机的转子回路灭磁，灭磁能量大，灭磁 时间快，典型开关：DM4，DMX，ABB时间快，典型开关：DM4，DMX，ABB-E，UR，HPB 。 UR， 4、 耗能型开关：DM2型，应用较少 耗能型开关：DM2型，应用较少
二、励磁系统的分类
3.3、输出采用晶闸管整流式交流励磁机（3机励磁） 3.3、输出采用晶闸管整流式交流励磁机（3
二、励磁系统的分类
3.4、旋转二极管整流式励磁机（无刷励磁） 3.4、旋转二极管整流式励磁机（无刷励磁）
二、励磁系统的分类
4、静止可控硅励磁系统 同步发电机的转子电流由三相交流电源经过静止可控
五、灭磁系统的发展历程
灭磁系统分为灭磁开关移能型系统和灭磁开关耗能型系统 。 灭磁开关移能型系统——灭磁开关分断励磁回路后，将灭磁能 灭磁开关移能型系统——灭磁开关分断励磁回路后，将灭磁能 量转移到灭磁电阻上消耗或吸收，开关本身基本不吸收灭磁能 量。 灭磁开关耗能型系统——灭磁开关分断励磁回路后，利用开关 灭磁开关耗能型系统——灭磁开关分断励磁回路后，利用开关 断口将灭磁能量形成的电弧引入灭磁开关的灭弧室，使电弧能 量消耗完毕，励磁绕组失去能量。 特殊灭磁——逆变灭磁，通过可控硅整流桥将励磁绕组中的直 特殊灭磁——逆变灭磁，通过可控硅整流桥将励磁绕组中的直 流电转换为交流电源，反送入发电机定子回路消耗。
二、励磁系统的分类
1、按励磁系统的供电方式： 自励：励磁电源取自发电机本身。 自并励 自复励 它励：励磁电源不是发电机提供。 2、按励磁系统的结构不同分： 旋转励磁系统 直流励磁机励磁系统 交流励磁机励磁系统 常规三机励磁 无刷励磁 静止励磁系统
二、励磁系统的分类
永磁体式发电机 发电机整个转子由永磁体构成，不需要向转子提供任
二、励磁系统的类型
4.2、自复励励磁系统 4.2、自复励励磁系统
二、励磁系统的类型
4.3、他励静止可控硅励磁系统 4.3、他励静止可控硅励磁系统
三、励磁调节器的发展历程
励磁系统的主要组成部分——励磁调节器、功率整流器、 励磁系统的主要组成部分——励磁调节器、功率整流器、 灭磁系统及励磁变压器。 励磁调节器——整个励磁系统的控制核心，调节励磁电 励磁调节器——整个励磁系统的控制核心，调节励磁电 流大小，使发电机组满足运行要求。 功率整流器——实现电源变换，将三相交流电源转换为直 功率整流器——实现电源变换，将三相交流电源转换为直 流电源，为发电机提供励磁电流。 灭磁系统——当发电机或励磁系统故障时，消耗或吸收 灭磁系统——当发电机或励磁系统故障时，消耗或吸收 转子磁场能量，使发电机电压归零，保护机组和其它设备安 全。 励磁变压器— 励磁变压器—将高电压转换为低电压，供整流器使用。
四、功率整流器的发展历程
在励磁系统中采用的功率整流器件主要有3 在励磁系统中采用的功率整流器件主要有3种：机械整 流器、二极管和可控硅。 1、早期（ 20世纪60年代前）：功率整流器绝大部分均采用机 20世纪60年代前）：功率整流器绝大部分均采用机
械整流器，也就是直流励磁机中的整流子和换向环实现整流。 2、中期（ 20世纪60年代～80年代初）：整流二极管在60年代初 20世纪60年代～80年代初）：整流二极管在60年代初 开始应用在交流励磁机系统，成为励磁整流器的主流，可控硅在60 开始应用在交流励磁机系统，成为励磁整流器的主流，可控硅在60 年代中期投入应用，但由于电压电流参数还不高，一般应用于交直 流励磁机的转子回路，并少量应用于自并励励磁系统。 3、现代（ 20世纪80年代后期～现在）：自并励励磁系统已经成 20世纪80年代后期～现在）：自并励励磁系统已经成 为发电机励磁系统的主流，大功率可控硅已普遍应用在各类发电机 组，但在无刷励磁系统中，二极管整流仍是主流。
励磁系统主回路图
同步发电机F 励磁变压器 PT C T 母线
灭磁回路
CT 励磁电压/流 励磁调节器
控制信号 过电压 保护 触 发 可控 硅 回 路
控制信号 同 步 回 路
3、励磁系统主要功能 通过励磁的调节控制，可以达到以下目的： A、恒发电机电压控制，稳定发电机电压； B、提高同步发电机并联运行的稳定性； C、设置调差率，保证发电机无功功率的合理分 配； D、通过附加的PSS控制，提高电力系统的稳定性 等。 返回
励磁系统的发展历程及现状
2009年7月
主要内容介绍
一、励磁系统的组成、功能 二、励磁系统的类型 三、励磁调节器的发展历程 四、励磁整流器的发展历程 五、灭磁系统的发展历程
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一、励磁系统的定义
励磁系统——向同步电机（同步发电机和电动机）的转 励磁系统——向同步电机（同步发电机和电动机）的转 子回路提供直流电源，使电机转子形成磁场的装置。 同步发电机——电机的转子受外力（原动机）驱动 同步发电机——电机的转子受外力（原动机）驱动 （如：水轮机、汽轮机、柴油机等），转子磁场切割定子 绕组，随磁场大小感应出对应的定子电压，达到并网条件， 并网后即输出电能。 同步电动机——电机的定子绕组与电网相连，通过定子 同步电动机——电机的定子绕组与电网相连，通过定子 磁场产生交变旋转磁场，该磁场与转子绕组中的励磁电流 相互作用，将驱使电机转子按照定子磁场的变化方向转动， 达到带动被驱动装置运动作功的目的。
硅整流后。根据三相电源采集方式的不同，又可以分为自 励式静止可控硅励磁系统和他励式静止可控硅励磁系统。 自励式：该三相励磁电源采集自发电机机端，只要发电 机在运行，励磁电源即存在，实现自发自供，不受外部电 网状态影响，故称为自励，一般有自并励和自复励2 网状态影响，故称为自励，一般有自并励和自复励2种励磁 系统。 他励式：该三相励磁电源未采集自发电机机端，而是 由电网或者其他电源发生器提供。故称为他励。
二、励磁系统的分类
3.1、输出采用二极管整流式交流励磁机（2机励磁） 3.1、输出采用二极管整流式交流励磁机（2
二、励磁系统的分类
3.2、输出采用晶闸管整流式交流励磁机（2机励磁） 3.2、输出采用晶闸管整流式交流励磁机（2
二、励磁系统的分类
备注：从3.1和3.2示意图可以看出，上述两种交流 备注：从3.1和3.2示意图可以看出，上述两种交流 励磁机励磁系统，发电机转轴上联接着发电机 （转子）和交流励磁机（转子）共2台机组，故又 （转子）和交流励磁机（转子）共2 称为2 称为2机励磁系统。 与之相对应的为3 与之相对应的为3机励磁系统，即发电机转轴上 除联接着发电机（转子）和交流励磁机（称为主 励磁机）（转子）共2台机组以外，还联接着为交 励磁机）（转子）共2 流励磁机转子提供电流的1 流励磁机转子提供电流的1台直流发电机（称为副 励磁机），共由3 励磁机），共由3台机组，其示意图如下：
三、励磁调节器的发展历程
1、早期型（20世纪50年代之前）：机电型励磁调节器， 、早期型（20世纪50年代之前）：机电型励磁调节器， 具有机械部件，采用手工调节或者电动马达驱动变阻器实 现调节，功能简单，调节速度慢，调节精度差，死区大。 2、中期型（ 20世纪50年代～80年代）：模拟式励磁 20世纪50年代～80年代）：模拟式励磁 调节器，包含电磁型及半导体型调节器，功能已比较完善， 各功能模块单元基本相互独立，主要由硬件电路组成（分 立式元件或集成式元件），电路复杂，操作维护比较繁琐， 调节速度快，精度高，死区仍较大。 3、现代型（ 20世纪80年代后期～现在）：数字式励磁 20世纪80年代后期～现在）：数字式励磁 调节器，包含单片机型、PLC型及工控机型励磁调节器， 调节器，包含单片机型、PLC型及工控机型励磁调节器， 功能完善，主要由软件实现，电路简单，维护方便，调节 速度快，精度高，调节死区很小。
二、励磁系统的分类
1、永磁式直流励磁机
二、励磁系统的分类
2、半导体式直流励磁机
二、励磁系统的分类
3、交流励磁机励磁系统 同步发电机的转子电流由交流励磁机提供，交流励磁
机与发电机同轴旋转，交流励磁机输出的三相交流电源经 过整流器整流后输出直流正负极电源接至同步发电机的转 子，形成励磁磁场。 受交流励磁机转子磁场产生方式的不同，交流励磁机 系统又可以分为以下几种类型。
励磁系统的组成 励磁系统是由励磁调节器、功率整流器、灭磁及转 子过压保护回路、起励单元、测量用电压互感器、电 流互感器及励磁变压器等部分组成。典型的励磁系统 结构图如下图1所示： 励磁调节器—整个励磁系统的控制核心，调节励磁 电流大小，使发电机组满足运行要求。 功率整流器—实现电源变换，将三相交流电源转换 为直流电源，为发电机提供励磁电流。 灭磁系统—当发电机或励磁系统故障时，消耗或吸 收转子磁场能量，使发电机电压归零，保护机组和其 它设备安全。 励磁变压器—将高电压转换为低电压，供整流器使 用。