第四节 比例式励磁调节器
励磁调节器经历了电磁式、模拟 半导体式和数字式等几个发展阶 段。但就控制规律而言，绝大多 数属于比例式励磁调节器。而且 各种不同类型的比例式调节器的 基本构成也基本相同。
一、比例式励磁调节器结构框图及工作原理
（一）电压测量比较单元 1、作用：电压测量比较单元的基本作用是把发 电机电压变换为与其成正比的直流电压，与给定 电压进行比较，得到两者的偏差。 2、电路工作原理及特性 电路结构如图示
3、工作原理及特性

综合放大单元通常采用直流运算放大器， 其电路图如图所示：
由运放下限幅，所以过 励磁限制和低励磁限制用放大电路的上、 下限幅来实现。
（三）移相触发单元 1、作用：根据输入信号UK的大小，改变输送 到可控硅的触发脉冲相位，即改变控制角 （或移相角）α的大小，从而控制可控硅整 流电路的输出，以调节发电机的励磁电流。 2、构成框图
ii>当Uab>UW时，WY1、WY2导通，两端电压 为它的UW，则
③工作特性
④发电机电压整定的原理 初始：Ub=0，UG 调整W—Rw增大—IcRw增大—（Uc不变） Uab减小—Ub减小—Uk、a、IL变化—UG 增大—Uc增大—Uab增大—Ub增大 当Ub近似等于零时，调节过程结束。 即：调整W—Rw增大—UG增大 调整W—Rw减小—UG减小
（2）测量变压器：将从电压互感器二次侧来 的电压降为适用于整流电路所需要的值。 （3）整流滤波：将测量变压器副边输出的电 压变换成平稳的直流电压。 一般采用桥式整流器整流成直流，再经RC滤 波器滤波后，得到正比于机端电压UG的直流 电压信号UC。 （4）比较整定电路： ①作用：将UC与给定电压Ugd相比较，输出一 个表征发电机电压与其给定值偏差的直流 电压Ub；调Ugd—调Ub—调UG
（二）综合放大单元 1、作用：
（1）放大各种励磁控制信号。这些信号包括发 电 机电压偏差信号、电力系统稳定信号以及低励限制 和过励限制信号等。 （2）改善励磁自动控制系统的静态和动态性能指 标。 （3）输出移相单元所需的输入电压。
2、基本要求：
（1）要求能线性无关地综合、放大各输入信号。 （2）有足够地运算精度和放大系数，放大系数可调。 （3）响应速度快，即时间常数要小 （4）工作稳定、输出阻抗低。 （5）输出电压范围满足移相触发单元地要求。
（1）同步：可控硅的触发脉冲应与可控硅的 阳极电压同步，即要求它们二者的频率相 同。 （2）脉冲放大：是为触发脉冲能可靠地工作 而设置的。 （3）工作特性：
（四）可控硅整流电路 1、作用：将交流电压整流成直流电压向发电 机励磁绕组或励磁机励磁绕组供给可控制 的励磁电流。励磁调节器中使用的可控硅 整流电路有三相半控桥式整流电路和三相 全控桥式整流电路，其输入信号是移相触 发单元输出的控制角α，而输出可以认为是 发电机励磁绕组的电压UL。
2、工作特性(三相半控桥式整流)


三相半控桥式整流电路的输入交流电压或 来自交流励磁机，或来自励磁变压器的副 边，可以是相电压，也可以是线电压。输 出电压有瞬时电压和平均电压之分。一般 可控硅整流电路的输出电压指平均电压。 三相半控桥式整流电路，输出电压为：
工作特性(三相半控桥式整流)
二、比例式励磁调节器的工作特性 指它的输入电压（UG）和输出电压（UL）之 间的关系。 在一个图中绘出励磁调节器的测量比较、综 合放大、移相触发单元和可控硅整流电路 的工作特性:Ub=f1(UG) Uk=f2(Ub) a=f3(Uk) UL=f4(a) 由此可得出励磁电压UL与发电机电压UG的关 系UL=f5（UG） U （I ）

下图是半导体励磁调节器中常用的一种比 较整定电路，其中稳压管和电阻组成比较 电路，电位器的作用是整定发电机机端电 压。电路中R1＝R2，稳压管的稳定电压相 等。
②比较整定电路：
RW
Ub ,U1 ,U 2
a
· ·
WY1
R2 U1 0
UW U ab
UC
U ab
R1
·
WY2
Ub
U2
b
·
W—电位器，作用是整定发电机端电压 R1=R2、WY1和WY2稳定电压相等，设为UW i>当Uab<UW时，WY1、WY2不能导通，相当 于开路，则
L L
UG
（1）正序电压滤过器
正序电压滤过器的输入是调差环节的输出 Ug′， Ug′是已修正过的发电机电压。正 序电压滤过器作用：系统存在三相电压不 平衡时，滤过器只输出一个反应电压水平 的正序电压，能提高检测的灵敏度，并使 接于其后的测量变压器始终处于对称三相 电压下工作。（具体电路参考《电力系统 自动装置》一书） 正序电压滤过器并不是测量比较单元中必须 设置的环节。