丹江口励磁技术交流
同步发电机的工作原理： 原动机带动转子旋转后，给转子通直流电，形成旋转
磁场，旋转磁场的磁力线切割定子绕组，产生感应电动势， 建立起机端电压，当发电机并网与负载相连时产生电流， 发出电能。 励磁设备的基本任务: 给发电机转子提供直流电流形成磁场。
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励磁系统的主要技术要求
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。
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。
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第2部分 励磁系统的几种主要类型
❖ 直流励磁机励磁系统：70年代以前；具有专用的直流发电机
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❖ 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。
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❖ 无刷励磁系统：这种励磁方式没有专门的励磁机，而是从发电机本身 获取励磁电流，经整流后再供发电机励磁，因此又称为自励式静止励 磁 自励式静止励磁又可分为自并励和自复励两种方式 最具代表性的当属自并励励磁方式，通过接在发电机出口的整流变 压器（亦称为并联变压器T）取得励磁电流，经整流后供发电机励磁
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❖ 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。
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第3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，维护方便； 取消励磁机，发电机组长度缩短，减小轴系振动，节约成本； 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。
❖ 有足够的强励顶值电压。强励电压倍数一般取1.8~2.0 ❖ 具有足够的强励电压上升速度 ❖ 有足够的调节容量：保证励磁电流在1.1倍额定励磁电流时能长期运
行 ❖ 运行稳定，工作可靠，响应快速
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采用可靠性高、控制性能强的励磁系 统，是保证发电机安全稳定运行并提高电 力系统稳定性的经济而有效的措施。
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。
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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
励磁系统原理
第1部分 励磁系统的基本作用
同步电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流，建立励磁磁 场。相应的，将供给励磁电流的整个装置称为励磁系统
建立发电机机端电压：发电机内电势 Eq=BLV 最主要功能：维持发电机机端电压恒定、稳定，并根据发电机所
带负荷情况，相应的调整励磁电流 在并列运行的发电机间合理分配无功功率 增加发电机的阻尼转矩，提高电力系统的运行稳定性 不同工况下，对发电机实行过励磁限制和欠励限制等
缺点：在发电机或系统发生短路时，由于电压的大幅下降或消失，导致励磁电流的下降或消失，而 此时本应大大增加励磁（即强行励磁）来维持电压的。考虑到现代大型电网多采用封闭母线， 且高压电网一般都装有快速保护（0.1s内切除短路故障），认为有足够的可靠性，故采用自并 励的机组较多。
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3.1 自并励励磁系统的主要组成部分
❖ 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。
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3.4 灭磁系统
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：
W
1 2
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。
丹江口励磁技术交流换相点， 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
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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℃。
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灭磁系统的构成原理图
-QFG
-FR
-V63 -V62 -V61
-A61
-CT
-LGE
QFG——灭磁开关 FR——SiC电阻 V61——可控硅 V62——可控硅
CT——过电压动作检测器 A61——可控硅触发器
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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 。
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3.3 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。
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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。
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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。