励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成：（如图一所示）一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必须满足以下要求：
图 一
1、常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自
动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。
2、应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。
3、励磁装置本身应无失灵区，以利于提高系统静态稳定，并且动作应迅速，工作要可靠，调节过程要稳定。我热电分厂现共有三期工程，5台同步发电机采用了3种励磁方式:
1、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。
图 二
2、图三为二期两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。
图 三
3、图四为三期一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图
图 四
一、三种发电机励磁系统的组成
一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。如图二所示，它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反，其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转，不需任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示，发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机，由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。
技术天地２０１３年第７期
同步发电机励磁系统的仿真
徐大刚
（西部矿业百河铝业公司生产技术部．青海西宁８１０００３）
【摘 要１ 同步发电机励磁系统是电力系统控制的重要组成部分，其特性好坏将直接影响发电机及电力系统运行的可靠性和稳
定性。本文对同步发电机励磁系统的组成及其原理进行了分析，并建立了其相应的数学模型。由于比例型励磁调节器控制性能不
是很好，故设计了含有励磁系统稳定器的比例型励磁调节器和比例积分型励磁调节器。设计的结果符合预期的要求。 ｆ关键词１ 励磁系统；同步发电机；电力系统；仿真
【中图分类号】ＴＭ３１ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１ｏ０７—４２４４（２０１３）０７—１９７—２
一、绪论 励磁调节器的输出加于励磁绕组输入端．输出为励磁机
随着电力工业的迅速发展．现代电力系统的规模越来越 大，保证电力系统运行的稳定性和可靠性，提供优质的电能对 国民经济和人民的生活水平的提高有着极为重要的作用和意
义。同步发电机励磁系统是电力系统控制的重要组成部分．它 除了维持发电机端电压的恒定和进行无功功率分配外。还必
须保证电力系统的静态、暂态和动态稳定性。它的优化和发展 对同步发电机乃至整个电力系统的运行具有决定性的意义。
发电机励磁系统是供给同步发电机励磁电流的电源及其
它附加控制设备的统称。它一般由励磁功率单元和励磁调节 器两大部分组成，而励磁调节器是根据控制要求的输入信号
和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。 二、励磁系统的组成及其原理
励磁系统是同步发电机的重要组成部分。它将直接影响 发电机的运行特性。励磁系统一般由两部分构成：第一部分是
励磁功率单元，它向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电 流；第二部分是励磁调节器，它根据发电机的运行状态，自动
调节功率单元输出的励磁电流，以满足发电机的运行要求。 同步发电机和它的励磁系统所构成的闭环系统称为励磁
控制系统，它是一个典型的反馈控制系统，其控制原理如图１ 所示：
同步发电机励磁控制实验 一、实验目的
1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；
2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；
3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；
4．了解微机励磁调节器的基本控制方式；
5．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响；
6．了解几种常用励磁限制器的作用；
7．掌握励磁调节器的基本使用方法。
二、原理与说明
同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。
图1 励磁控制系统示意图
实验用的励磁控制系统示意图如图 1 所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自 380V 市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α 角限制。
微机励磁调节器的控制方式有四种：恒UF（保持机端电压稳定）、恒IL（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒α（保持控制角稳定）。其中，恒α 方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。
同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。
发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于 90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于 90°，实现逆变灭磁。电力系统稳定器――PSS 是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。
同步发电机励磁控制实验
一、实验目的
1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；
2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；
3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；
4．了解微机励磁调节器的基本控制方式；
5．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响；
6．了解几种常用励磁限制器的作用；
7．掌握励磁调节器的基本使用方法。
二、原理与说明
同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。
实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。
微机励磁调节器的控制方式有四种：恒UF（保持机端电压稳定）、恒IL（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒α（保持控制角稳定）。其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。
同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。 图1 励磁控制系统示意图 发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90°，实现逆变灭磁。
电力系统稳定器――PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。
