文档介绍：第9章电力电子技术在同步电机中的应用
同步发电机励磁系统
同步电动机励磁用整流器
无换向器电动机
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同步发电机励磁系统
同步发电机是电力系统中最主要的供电电源，它主要分为隐极机和凸极机两种。
隐极机与汽轮机配套，用于火力发电厂，一般为一对极，在50Hz情况下，转速为3000r/min。
凸极机则有较多的极对数，转速较低，一般与水轮机配套，主要用于水力发电厂。
它们共同的特点是需要直流电流来建立磁场，统称为励磁系统。
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发电机的励磁系统有许多不同的类型。
由与发电机同轴旋转的励磁机来励磁的称为旋转励磁系统，旋转励磁系统又分直流励磁系统和交流励磁系统。
交流励磁系统又分为同轴安装的旋转整流器和静止整流器两种。
不存在旋转部件，称为静止励磁或全静态励磁系统。
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发电机励磁系统的组成框图
(1)励磁机。根据调节器的指令信号向同步发电机的磁场绕组提供直流功率，是励磁系统的功率输出级。
(2)调节器。将输入控制信号进行处理并放大到一定水平，用于控制励磁机。它既有调节功能又有使励磁系统稳定的功能(变化率反馈或超前—滞后补偿)。
图9-1 同步发电机励磁控制系统的功能方框图
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(3)机端电压传感器和负荷补偿器。测量发电机端电压，将其进行信号幅值调理，并将其与一个代表企望端电压的基准值相比较。此外，如果要保持在电气上远离机端的某一点(例如升压变压器高压端)的电压恒定，则还要有负荷补偿(线路压降补偿或无功补偿)。
(4)电力系统稳定器。向调节器提供一个附加的输入信号，以阻尼电力系统的振荡。常用的输入信号有转子转速的偏差、交流功率的偏差和频率的偏差。
(5)限制器与保护回路。包括一系列的控制与保护功能，保证励磁机和发电机的负载能力极限不被超过。
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励磁系统的类型
1. 直流励磁系统
这类励磁系统用直流发电机作为励磁电源，并通过滑环向同步发电机转子供电。励磁机可以由一台电动机驱动，或者与发电机同轴驱动。励磁机可以是自激的，也可以是他激的。他激励磁机的磁场由永磁副励磁机供电。
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一台直流整流子励磁机，通过滑环向主发电机的磁场供直流电。励磁机的磁场由一台磁放大机控制。磁放大机是一种特殊的旋转放大机，是特殊结构的直流电机，只需要很小的磁场控制功率就能在交轴电枢里产生很大的电流。实际上磁放大机是一个功率放大10000～100000倍，～。
图9-2 磁放大机电压调节器的直流励磁系统
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2. 旋转整流器励磁系统
右图这种系统称为无刷励磁系统(brushless excitation system)。
开发这种系统是为了在为大容量发电机的磁场提供强大励磁电流(例如600MW发电机的励磁功率在1MW等级)时，避免发生使用电刷可能出现的问题。
图9-3 无刷励磁系统
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无刷励磁系统不能直接测量发电机的磁场电流或电压。主发电机电压由晶闸管触发回路的可调直流输入设定值来控制。为了简化，图9-3中没有详细画出控制电路的各项功能。
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3. 机端供电的全静态励磁系统
这种励磁系统通常称为母线供电或变压器供电(bus-fed or transformer-fed)的静态励磁系统。这种静态励磁系统缩短了发电机轴系，降低了造价，减小了振动因素，因此更适合大型发电机组，尤其是单元式发电机组。
此系统有很小的固有时间常数。但最大励磁电压 (顶值)取决于输入的交流电压，所以当系统故障使发电机端电压下降时，可用的励磁顶值电压也下降。
图9-4 机端供电的全静态励磁系统
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