RO《核电厂电气原理与设备》单元17(课时33-34)同步发电机的励磁系统

第17单元同步发电机的励磁系统

一、励磁系统的作用与要求电压控制控制无功功率的分配提高同步发电机并联运行的稳定性强行励磁改善电力系统的运行条件对水轮发电机组实行强行减磁（一）励磁系统的作用（二）励磁系统的基本要求同步发电机的励磁系统励磁功率单元励磁调节器G发电机电力系统1对励磁调节器的要求2对励磁功率单元的要求励磁控制系统框图同步发电机励磁功率单元励磁调节器手动自动励磁调节器在自动控制中检测发电机的电压、电流或其它状态量，然后按指定的调节准则对励磁功率单元发出控制信号，实现控制功能。励磁系统其他信号励磁调节器:检测和综合系统运行状态的信息,以产生相应的控制信号,经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。其基本要求：1对励磁调节器的要求1）系统正常运行时,励磁调节器应能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平；2）励磁调节器应能合理分配机组的无功功率；3）对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区；4）励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件；5）具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化。6）要求能长期可靠地工作。2对励磁功率单元的要求1）要求励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量。2）具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度励磁功率单元:受励磁调节器控制，并向同步发电机转子提供励磁电流。其基本要求励磁顶值电压：是励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压值。强励倍数：励磁顶值电压与额定励磁电压之比称为强励倍数。或励磁顶值电流与额定励磁电流之比。一般取1.6~2。励磁电压响应比：通常将励磁电压在最初0.5S内上升的平均速度定义为励磁电压响应比。它粗略反映励磁系统的动态指标励磁电压上升速度：衡量励磁功率单元动态行为的一项指标。二、励磁系统中的整流电路（功率单元）三相桥式不可控整流电路三相桥式半控整流电路三相桥式全控整流电路（一）基本整流电路同步发电机励磁系统中整流电路的主要任务是将交流电压整流成直流电压供给发电机励磁绕组或励磁机的励磁绕组。（1）三相桥式不可控整流电路+-RfeaebecV1V3V5V4V6V2eaeceb

teabacbcbacacbabacbc161232345456161232u

t输出电压负载电压时线电压波形的包络线，以2π/6为其脉动周期，输出空载电压平均值RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2V（2）三相桥式半控整流电路eaeceb

teugabacbcbacacbabacbc161232345456161232

tu

t1）脉冲控制角=0135ug1ug3ug5113355113622446622t0t1t224632）脉冲控制角=30°euguL

t

t

t135=30°eaebecug1ug3ug5t0t13）脉冲控制角=60°uguL

t

te

teaebec=60°ug1ug3ug5135电路受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通。各元件持续导通时间仍为120

，输出电压仍以2/3为周期。VS5VS1VS3VS5V6V2V4V6t0t24)脉冲控制角=120°uguL

t

te

teaebec=120°ug1ug3ug5ug5输出电压波形不连续，各整流元件导通时间小于120

。135246

VS5

VS1

VS3

V6

V2

V4

t0t3t44)脉冲控制角=120°uguL

t

te

teaebec=120°ug1ug3ug5ug5输出电压波形不连续，各整流元件导通时间小于120

。

135246

VS5

VS1

VS3

V6

V2

V4

t0t3t4输出电压与控制角关系时，输出波形连续，周期为2π/3时，输出波形不连续，周期为2π/3三相半控整流电路输出电压与控制角α的关系式为：结论：1）2）（3）三相桥式全控整流电路ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L由于上、下两组晶闸管必须各有一只晶闸管同时导通电路才能工作，六只晶闸管的导通顺序应为1，2，3，4，5，6。它们的触发脉冲相位依次相差60

；又为了保证开始工作时，能有两个晶闸管同时导通，需用宽度大于60

的触发脉冲，也可用双触发脉冲，例如在给VS1脉冲时也补给VS6一个脉冲。euLug

t

t

tug

tReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L1）脉冲控制角=0°各晶闸管的触发脉冲在它们对应自然换向点时刻发出，输出电压波形与不可控桥的一样，各元件每周导通持续120

。eaebecug1ug3ug5ug2ug4ug6135246ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L2）脉冲控制角=60°euLug

t

t

tug

tug1ug3ug5ug2ug4ug62eaebec当控制角

<60

时，共阴极组输出的阴极电位在每一瞬间都高于共阳极组的阳极电位，输出电压的瞬时值都大于零，波形是连续的。

ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L3）脉冲控制角=90°uL

tug

tug

te

tt1t2eaebecug1ug3ug5ug2ug4ug6当电流连续

＝90

时输出电压的波形面积正负两部分相等，电压的平均值为零。输出电压与控制角关系假设电流连续（或电感性负载）在

<90

时，输出平均电压Ud为正,三相全控桥工作在整流状态，将交流转为直流.90<

≤180时，输出平均电压Ud为负值，三相全控桥工作在逆变状态，将直流转为交流.励磁系统的发展直流励磁机励磁系统换流困难交流励磁机励磁系统(交流发电机和半导体整流元件组成）静止励磁系统(发电机自并励系统)为缩短主轴长度，降低造价，减少环节。三、励磁系统的基本类型三、励磁系统的基本类型（1）直流励磁机系统（2）交流励磁机系统静止整流器励磁、旋转整流器励磁（3）自并励励磁系统（自励）（4）三次谐波励磁系统（自励）（一）直流励磁机励磁关于直流电机的缺点。100MW以下的同步发电机采用的励磁方式。

晶闸管自励恒压装置主要由测量比较环节,触发控制环节及励磁主回路三大环节组成晶闸管自励恒压装置图晶闸管自励恒压装置原理图（三）交流励磁机励磁——旋转整流器永磁电机关于旋转电枢式和旋转励磁式。（四）自并励励磁系统静止励磁系统(发电机自并励系统)中发电机的励磁电源不用励磁机，而由机端励磁变压器供给整流装置。G

励磁调节器滑环电压起励元件VS起励电源