• 无刷励磁系统：三机励磁的变形。用于励磁电流大（6000A以上）的 超大型机组，比如核电；或有腐蚀性气体的环境，比如石油加工的自 备电厂。
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。但旋转半导体无刷励磁方式对硅元件的可 靠性要求高，不能采用传统的灭磁装置进行灭磁，转子电流、电压及温 度不便直接测量等。这些都是需要研究解决的问题
灭磁开关
灭磁开关的基本作用：控制转子绕组中励磁电流的接 通、分断；灭磁开关分断后，配合灭磁电阻完成灭磁 的任务。 耗能型灭磁开关——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 室内燃烧，使电弧能量消耗完毕，实现灭磁。灭磁能 量有限。很少采用。典型产品：国产DM2型。 移能型灭磁开关——灭磁开关分断励磁回路后，将转 子电流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。灭磁能量大，灭磁时间快，普遍采 用。典型产品：国产DM4、DMX，进口ABB-E、UR、HPB 型。
灭磁，即是快速把转子电感中储存的大电流 释放掉，以保证发电机安全运行，保护机组和其 它设备安全 。 转子电感是大的储能元件，电感中的电流是 不能突变的。储存能量为：
1 2 W Lf I f 2
灭磁系统由灭磁开关、灭磁电阻及灭磁回路 开通控制单元组成。灭磁，就是把转子中储存的 能量转移到灭磁电阻中，来消耗掉。
取消励磁机，发电机组长度缩短，减小轴系振动，节
约成本； 典型的快速励磁系统； 调节性能优越，通过附加PSS控制可以有效提高电力系 统稳定性。
2.1 自并励励磁系统的主要组成部分
2.2 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。
灭磁系统的构成原理图
灭磁系统的基本工作原理
发电机正常运行中，励磁电压比较小，控制单元不能 触发可控硅开通，灭磁电阻回路中没有电流通过 。 当灭磁开关分断后进行灭磁时，转子电感两端出现较大 的反向电压，同时控制单元快速接通反向可控硅触发回路， 把灭磁电阻接入、灭磁电阻回路开通，转子电流就可以快 速转移到灭磁电阻回路，通过灭磁电阻把电流转换为热量 释放。
三相全控桥的保护
• 可控硅过流保护：每可控硅串联快速熔断器。 • 可控硅换相尖峰过电压保护：可控硅两端并联R、C吸收 电路，或采用集中式阻容保护。 • 由于可控硅换相尖峰电压产生于励磁变的漏感，集中式阻 容保护可以直接吸收，保护效果更好。
三相全控桥的集中式阻容保护电路：C1主要吸收
2.4 灭磁系统
Hale Waihona Puke 三相全控桥电路要点三相全控桥带电感负载下的二个重要关系公式：
Ud=1.35U2cosa，a为整流桥触发控制角 I2＝0.816Id
Ud、Id－－直流输出侧电压、电流； U2、I2－－交流输入侧线电压、相电流；
触发控制角的理论范围0~180°，超出此范围外的触发信号就会造 成混乱。触发控制角的角度控制是严格的，一般实用范围：10～150° 0～90°：整流状态； 90～180°：逆变状态。 逆变状态时为什么是负的？电流方向与原来一致，而电压方向反， 因此功率传送方向会反转，从整流态到逆变态，完成能量消耗。 自并励情况、发电机空载状态下，可实现逆变灭磁。转子电流通过 发电机、励磁变及转子回路的电阻消耗。灭磁时间较长，10s左右。
2. 晶闸管两端处于反向电压时（阳极电压低于阴极电 压）
3. 流过晶闸管的电流下降到小于维持电流
三相全控桥电路结构
SCR循环导通顺序：至少有2个 可控硅开通。 12－32－34－54－56－16－ 12…… 1个工频周期完成1个换 相导通循环。 换相是严格按顺序的。 发电机转子相当于大电感。三 相全控桥带电感负载下的二个主 要工作状态： 整流状态：交流变直流，能量供 给，输出电压Ud>0。 逆变状态：直流变交流，能量反 送，输出电压Ud<0。
• 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。国内所有的新建水电站和大部分的火电 厂都使用自并励励磁系统。
第2部分 自并励励磁系统的基本构成
自并励励磁系统是当今主流励磁系统。已在大、中 型发电机组中普遍采用。其主要技术特点： 接线简单、结构紧凑；
2.3 可控硅整流桥
可控硅整流桥一般采用三相全控可控硅整流桥的方 式，实现把交流电转换为可控的直流电的主要任务，给发 电机提供各种运行状况下所需要的励磁电流。
晶闸管的伏安特性
电力电子技术的发展：IGBT
晶闸管的导通与关断条件
晶闸管的导通条件：以下两条件须同时具备
正向阳极状态（阳极电位高于阴极电位）； 控制极加上触发电压（或触发脉冲）； 晶闸管的关断条件：以下任一条件即可关断 1. 主回路断开；
三相全控桥电路的典型波形
α=00: 自然换相点， 二极管整流， AC变DC α=0～900: 整流状态， AC变DC α=1500: 逆变状态， DC变AC
因电感引起换弧角 带来的过电压尖峰， 逆变颠覆 实际电路器件介绍： 快熔、阻容、分流器、 表记、均流、开关、 脉冲变等
三相全控桥的散热
• 可控硅流过电流，会在可控硅两端产生电压降（一般1～ 2V），造成可控硅发热，温度升高。可控硅内部的最大承 受结温（PN结）是125℃。 • 可控硅散热方法：可控硅压装散热器，并启动冷却风机进 行风冷散热。
按响应速度分类：
慢速励磁系统 快速励磁系统 高起始励磁系统
• 直流励磁机励磁系统：70年代以前
开关式励磁调节器的优点是：结构紧凑，体积小，且励磁电源可靠 ，不受电力系统电压波动的影响。另外，不存在可控整流桥的触发 同步问题，控制简便，运行可靠性高。
• 交流励磁机励磁系统：80、90年代，直流励磁机制造容量有限，大型 机组采用。俗称三机励磁。
励磁系统原理
第1部分 励磁系统的几种主要类型
励磁系统的组成与分类
自动电压调节器AVR、ECR/FCR（励磁调节器） 励磁电源（励磁机、励磁变压器） 整流器（AC/DC变换，SCR、二极管） 灭磁与转子过电压保护 按励磁电源分类： 直流励磁机励磁系统 交流励磁机励磁系统 无刷励磁系统 自并励励磁系统