大型汽轮发电机无刷励磁系统调试简介
摘要：本文主要介绍大型汽轮发电机无刷励磁系统的特点，以及发电机、励磁系统试验过程中遇到的问题和注意事项等。
1.引言
本文以豫西某电厂进口汽轮发电组为例，介绍其配套无刷励磁系统的结构及调试过程的注意事项。
无刷励磁按旋转整流器类型分为旋转二极管型和旋转可控硅型，本工程采用的是旋转二极管型。该机组无刷励磁系统可分为五个主要部分：永磁机、励磁变压器（永磁机后）、励磁调节柜（控制、通讯、IO板、A VR、可控硅整流）、主励磁机、硅整流桥（安装于大轴内）。在该无刷励磁系统中，永磁机为励磁系统提供300Hz、400V励磁电源，一路经三绕组双列变压器为励磁系统提供主电源（300Hz、550V），另一路经辅助变压器为励磁系统提供辅助电源（300Hz、110V），主励磁电源经可控硅整流（A VR控制）后接入灭磁开关，由灭磁开关出来后接入主励磁机励磁绕组，最后主励磁机输出电源经硅整流桥整流后为发电机提供励磁电源。励磁机电枢绕组直接连至三相桥式全波旋转整流装置，旋转整流装置其正、负极直接与主发电机转子连接，供给发电机励磁。因此励磁系统不需要电刷和滑环装置，如此就构成了无刷励磁系统。参见图1。
表1：设备参数
2. 豫西某电厂励磁系统试验介绍
由于结构限制，无刷励磁系统只能提供主励磁机的励磁电压、励磁电流，而无法直接测量发电机转子的电压电流，也就无法直接测量转子绕组的绝缘，在进行发电机及励磁系统试验时也无法直接录取发电机转子电压电流的波形，可用主励磁机的励磁电压、励磁电流代替，试验完成后与厂家试验结果进行对比。以下内容所涉及的励磁电压电流均指主励磁机的励磁电压、电流。下面介绍无刷励磁系统开机试验中与自并励静止励磁系统的不同点及注意事项。
2.1 汽轮机冲转升速过程中的试验
由无刷励磁系统结构限制，现场不进行发电机转子绕组交流阻抗试验；但按要求应进行副励磁机（永磁机）的空载试验：测量并记录升速过程中不同转速下永磁机的电压、频率以及相序。并按测量结果绘制永磁机频率电压特性图（如图2）。
一、名词解释 1．励磁系统 答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备和电路。 2．发电机外特性 答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。 3．励磁方式 答：供给同步发电机励磁电源的方式。 4．无刷励磁系统 答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的励磁系统。 5．励磁调节方式 答：调节同步发电机励磁电流的方式。 6．自并励励磁方式 答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。 7．励磁调节器的静态工作特性 答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。 8.发电机调节特性 答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE与无功负荷的关系特性。 9．调差系数 答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。 10．正调差特性 答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。11．负调差特性 答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。12．无差特性 答：发电机外特性呈水平．当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。
13．强励 答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。 二、单项选择题 1．对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 2．对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．调节机端电压和发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 3．当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功 PG = EGUG sinδ为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。 X d A．U G sinδ； B．E Gsinδ； C．1 X d ?sinδ； D．sinδ。 4．同步发电机励磁自动调节的作用不包括( C )。 A．电力系统正常运行时，维持发电机或系统的某点电压水平； B．合理分配机组间的无功负荷； C．合理分配机组间的有功负荷； D．提高系统的动态稳定。 5．并列运行的发电机装上自动励磁调节器后，能稳定分配机组间的( A )。A．无功负荷；
2．无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。 2．1结构：由主磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘、空气冷却器、硅整流器、AVR等组成。 主励：三相、200Hz、2760KVA、417V、2820A、cos∮0. 9、 8极 副励：三相、400Hz、90KVA、250V、208A、cos∮0.95、 16极 f=pn/60 旋转整流装置：全波不可控硅整流有熔断器及过电压保 护，直流输出：2450KW 500V 4900N 副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转 电枢式，电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘， 经整流后送至转子线圈从而达到对发电机励磁。 2．2 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流— —送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的 直流电源到交流励磁机的磁场绕组。
通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的。 当DAVR故障时，由厂用电经工频手动励磁调节装置整流 后提供。发电机励磁。 工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中 的可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调 节装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要 求。 2.3 无刷励磁系统特点 2.3.1 励磁机与发电机同轴，电源独立，不受电力系统干扰 2.3.2 没有滑环和电刷，根除了碳粉污染，噪音低，维护简单2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大，运行可靠 2.3.5 采用双重数字AVR、功能齐全、故障追忆功能强 无刷励磁系统原理框图 整流盘及电路 整流盘采用双盘结构，一个正极盘，另一个负极盘。 整流盘与转轴间绝缘可靠、固定合理，能承受各种短路力矩的冲击而不产生位移。 电路接线是：励磁机电枢八个Y支路中心点通过短
发电机原理及构造——发电机的励磁系统 众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二节管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 左图为常用的电抗移相相复励励磁系统线路图。由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK 移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 左图为三次谐波原理图，对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 由左图可以看出，可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（A VR），控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 四、无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机，其定子上的剩磁或永久磁铁（带永磁机）建立电压，该交流电压经旋转整流起整流后，送入主发电机的励磁绕组，使发电机建压。自动电压调节器（A VR）能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流，维持发电机的所设定电压近似不变。 中小型三相同步发电机的技术发展概况 一．概述 中小型同步发电机是中小型电机的主要产品之一，广泛应用于小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源、变频电源、计算机电源及新能源――风力发电、地热发电、潮汐发电、余热发电等。它对边（疆）老（区）贫（穷）地区实现电气化，提高该地区经济发展水平和人民的生活水平有着重要的作用，中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一。应急备用电站在突发事件中的防灾、救护保障人民的生命和财产的安全有着不可替代的作用。开发绿色能源、可再生能源、减少大气二氧化碳的含量，小水电、风力发电、地热发电和余热发电是重要的组成部分。 我国小型同步发电机的第一代产品是1956年电工局在上海组织的统一设计并于1957年完成的TSN、TSWN系列农用水轮发电机。第二代产品是在进行了大量试验研究和调查研究的基础上于1965年开始的T2系列小型三相同步发电机统一设计，该水平达到六十年代国际先进水平，为B级绝缘的有刷三相同步发电机。在这段时间还开发了ST系列有刷单相同
无刷励磁发电机原理简介 一、励磁系统的基本构成 励磁系统由2部分构成，1、励磁功率单元，2、励磁调节单元 二、励磁系统作用 1. 根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值。 2. 控制并列运行各发电机之间无功功率分配。 3. 提高发电机并列运行的静态稳定性和暂态稳定性。 4. 在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度。 5. 根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。 三、励磁系统的分类 无刷励磁按照旋转整流器分为旋转二极管型和旋转可控硅型，目前实际上采用的均是旋转二极管型。 四、无刷励磁原理简述 1. 无刷励磁装置（本体）分几部分：永磁机（副励磁机）、AVR调节器、主励磁机、旋转整流装置（整流环）等。永磁机为旋转磁极型电机，转子为磁极（使用永久磁铁），与发电机转子同轴转动，定子电枢感应高频交流电，通过两组全控整流桥整流变成直流供给主励磁机励磁绕组（主励磁机为转动电枢型，定子为励磁绕组）形成磁极，主励磁机转子电枢感应输
出中频交流电供给整流环，整流环输出的直流电源送至发电机转子的励磁绕组。 通过调节副励磁机发出的直流电流（调节控制全桥整流器的导通角来调节交流励磁机的励磁电流）来调节发电机励磁，调节过程为：副励磁机→可控硅→AVR调节器→作为主励磁机定子励磁电流→调节主励磁旋转电枢的输出电流→旋转整流环→转子绕组。 2. 励磁机电枢绕组直接连至三相桥式全波旋转整流装置，旋转整流装置的正负极直接与主发电机转子连接，提供发电机励磁。因此励磁系统不需要电刷和滑环装置，如此构成了无刷励磁系统。 3. 无刷励磁系统原理图 4. 无刷励磁系统原理接线图 5. 旋转二极管励磁系统图
方案报审表 工程名称：生物热电综合利用项目编号：SDYN-SEPC-DPT-005 致：监理机构 现报上发电机励磁系统调试措施，请审查。 附件：发电机励磁系统调试措施 承包单位（章）： 项目经理： 日期： 专业监理工程师审查意见： 专业监理工程师： 日期： 总监理工程师审核意见： 项目监理机构（章）： 总监理工程师： 日期： 建设单位审批意见： 专业工程师：建设单位（章）： 项目负责人： 日期：日期： 填报说明：本表一式五份，由调试单位填报，建设单位、生产单位、项目监理机构、调试单位、施工单位各一份。特殊施工技术方案由承包单位总工程师批准，并附验算结果。
乙类调试技术措施会签页 调试单位： 年月日施工单位： 年月日监理单位： 年月日生产单位： 年月日建设单位： 年月日
生物热电综合利用项目发电机励磁系统调试措施 编制： 审核： 批准： 电力建设第一工程公司 2017年10月
目录 1.概述： (1) 2.励磁系统技术规范及要求： (1) 3. 调试依据及标准： (3) 4.调试目的： (3) 5.调试前应具备的条件及检查内容： (3) 6.调试程序、步骤和方法： (4) 7.调试所用仪器设备： (6) 8.调试质量目标及验评标准： (6) 9.安全措施： (6) 10．组织分工： (6) 11. 附录 (7)
1.概述： DEC-2000系列微机励磁装置是武汉长动控制技术有限公司生产的使用于同步发电机组的新一代的微机励磁调节装置，适用于发电机组无刷励磁系统和自并励励磁系统。具有结构简单的结构和极丰富的软件功能、可靠性高等特点。 2.励磁系统技术规范及要求： 2.1技术规范 2.1.1励磁方式：采用静止可控硅励磁。（采用武汉长动控制技术有限公司产品DEC-2000），双微机双通道。 2.1.2当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电压和电流的1.3倍时，励磁系统应保证长期连续、自动和没有死区的运行。 2.1.3励磁系统具有短时过载能力，强励倍数不小于2，允许强励时间10s。 2.1.4发电机静态调压精度：＜0.5%。 2.1.5发电机电压调整速度：不小于每秒0.3%，不大于每秒1%。 2.1.6频率特性：发电机空载运行状态下频率每变化1%，发电机机端电压变化不大于额定值得±0.1%。 2.1.7阶跃响应：超调量小于20%，振荡次数小于3次，调整时间小于5秒。 2.1.8自动励磁调节器的调压范围，发电机空载时应在70%～130%额定电压范围内稳定平滑调节，整定电压的分辨率不大于额定电压的0.2%～0.5%，手动调压范围，下限不高于发电机空载励磁电压的20%，上限不低于发电机额定励磁电压的110%，在全部调压范围内保证稳定地平滑调节。 2.1.9 控制方式采用PID控制，调节能力强，在小干扰下发电机电压和无功负荷浮动极小，在大干扰下不会导致发电机过压，确保发电机在各种运行工况下稳定运行。 2.1.10保证电压调节器(AVR) 可靠工作，该微机励磁系统由双自动通道构成。由两个独立的调节通道组成，各有一套主控箱及功能单元。具有从测量回路到功率输出级的100%冗余度，且机械上完全独立。通道各有两种运行方式。自动电压调节：简称AVR。以发电机机端电压为调节对象，根据电网电压变化，自动调节发电机输出功率，从而达到恒机端电压运行的目的。通常发电机励磁调节优先选用AVR方式。 励磁调节器具有通道间及通道内自动与手动方式间的人为切换功能。同时还具备完善的故障自检测功能。在整个励磁过程中在线检测通道测量到输出级之间的各种故障，当运行通
发电机无刷励磁结构及原理 一、励磁系统作用 励磁系统的主要作用就是维持发电机的电压在给定范围，主要有以下三点： 1、是保证电力系统运行设备的安全。电力系统中的运行设备都有其额定运行电压和最高运行电压。保证发电机端电压在容许水平上，是保证发电机及其电力系统设备安全运行的基础条件之一，这就要求发电机励磁系统不仅能够在静态下，而且在大扰动后的稳态下保证发电机在给定的容许水平上，一般发电机运行电压不得高于额定值的10%。 2、保证发电机运行的经济性。发电机在额定值附近运行是最经济的，如果发电机电压下降，则输出相同的功率所需的定子电流将增加，从而使损耗增加。一般发电机运行电压不得低于额定值的90%；当发电机电压低于95%时，发电机应该限负荷运行。 3、提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。 二、有刷励磁和无刷励磁的优缺点 发电机励磁系统一般分为有刷励磁和无刷励磁，它们各有优缺点，具体区别如下： 1、有刷励磁是通过与发电机同轴的直流发电机发出直流电，再经过电刷和滑环加在发电机转子线圈上。
优点是：发电机与励磁系统界限明显，相对独立、直观明了，转子励磁电流、励磁电压容易取得，数值准确、检修方便。 缺点是：由于电刷的存在，增加了接触电阻，随着励磁电流的增加，电刷和滑环常常因接触不良导致发热，严重时会产生环火而烧毁刷架和滑环，并且电刷的质量也直接影响到运行的稳定性，故障率高；电刷磨损产生的碳粉对环境卫生有一定影响，容易污染轴承座，降低绝缘，给安全运行带来一定隐患；由于电刷存在磨损，运行人员要经常巡视、擦拭、更换电刷，在擦拭、更换时存有一定安全隐患。 2、无刷励磁系统是由发电机和与发电机同轴连接的励磁发电机组成，这种励磁发电机不同于和发电机同轴的直流发电机，这种励磁发电机实际上是交流发电机，它所发出的三相交流电通过连接在其轴上的旋转整流器进行整流，输出的直流电直接接在发电机转子绕组上，用来产生转子磁场。 优点是：由于没有电刷也就不存在接触不良以及因此产生的发热问题，更不会因产生电火花而烧毁设备；没有电刷也就没有磨损的碳粉，发电机两端会比较洁净；运行中不用更换电刷，运行维护少。 缺点是：因励磁发电机输出的直流电直接接在发电机转子绕组上，这样很难测量转子的实际电流，一般根据转子电压等相关参数计算出转子电流，计算值和实际值存在一定
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案 1．概述 电网“四大参数”中发电机励磁系统模型和参数是电力系统稳定分析的重要组成部分，要获得准确、可信度较高的模型和参数，现场测试是重要的环节。根据发电机励磁系统现场交接试验的一般习惯和行业标准规定的试验内容，本文选择了时域法进行发电机励磁系统的参数辨识及模型确认试验。这种试验方法的优点在于可充分利用现有设备，在常规性试验中获取参数且物理概念清晰明了容易掌握。发电机励磁参数测试确认试验的内容包括：1)发电机空载、励磁机空载及负载试验；2）发电机、励磁机时间常数测试；3）发电机空载时励磁系统阶跃响应试验；4)发电机负载时动态扰动试验等。现场试验结束后，有关部门要根据测试结果，对测试数据进行整理和计算，针对制造厂提供的AVR等模型参数，采用仿真程序或其他手段，验证原始模型的正确性，在此基础上转换为符合电力系统稳定分析程序格式要求的数学模型。为电力系统计算部门提供励磁系统参数。 2．试验措施编制的依据及试验标准 1）《发电机励磁系统试验》 2）《励磁调节器技术说明书》及《励磁调节器调试大纲》 3） GB/T7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求 4） DL/T650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 3 试验中使用的仪器设备 便携式电量记录分析仪，8840录波仪，动态信号分析仪以及一些常规仪表。 4 试验中需录制和测量的电气参数 1）发电机三相电压UA、UB、UC（录波器录制）； 2）发电机三相电流IA、IB、IC（录波器录制）； 3）发电机转子电压和转子电流Ulf、Ilf（录波器录制）； 对于三机常规励磁还应测量： 1)交流励磁机定子电压（单相）Ue（标准仪表监视） 2)交流励磁机转子电压和转子电流Uef、Ief（录波器录制）； 3)永磁机端电压Upmg（录波器录制和中频电压表监视）； 4)发电机端电压给定值Vref（由数字AVR直读）； 5)励磁机用可控硅触发角（由数字AVR自读）； 对于无刷励磁系统除发电机电压电流外，仅需测量励磁机励磁电压电流；但需制造厂家提供励磁机空载饱和特性曲线及相关参数。 5．试验的组织和分工 参加发电机励磁系统模型参数确认试验的单位有：发电厂、励磁调节器制造厂、山东电力调度中心、山东电力研究院等。因有关方面提供的机组参数不完整或不正确，使励磁系统参数测试工作有一定的难度和风险性，为保证试验工作的正常顺利进行和机组的安全，应建立完善的组织机构，各部门的职责和分工如下： 1)电厂生技部负责整个试验的组织和协调。 2)电厂继电保护班负责试验的接线及具体安全措施。 3)电厂运行人员负责常规的操作及机组运行状态的监视。
无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。 2 . 1 结构：由主磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘、空气 冷却器、硅整流器、AVR等组成。 主励：三相、200Hz、2760KVA、417V、2820A、cos 少0. 9、 8 极 副励：三相、400Hz、90KVA、250V、208A、cos 如.95、16 极 f=pn/60 旋转整流装置：全波不可控硅整流有熔断器及过电压保护， 直流输出：2450KW 500V 4900N 副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转电枢式， 电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘，经整流后送至 转子线圈从而达到对发电机励磁。 2. 2 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流一 —送至旋转整流盘一一转子绕组
△静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调 的直流电源到交流励磁机的磁场绕组。 通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的。 当DAVR故障时，由厂用电经工频手动励磁调节装置整流后提 供。发电机励磁。 工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中的 可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调节装置进 行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要求。2.3 无刷励磁系统特点 2.3.1 励磁机与发电机同轴，电源独立，不受电力系统干扰 2.3.2 没有滑环和电刷，根除了碳粉污染，噪音低，维护简单 2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性 2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大，运行可靠 2.3.5 采用双重数字AVR、功能齐全、故障追忆功能强 无刷励磁系统原理框图 整流盘及电路
发电机励磁系统试验报告 使用单位： 机组编号： 励磁装置型号： 设备出厂编号： 设备出厂日期： 现场投运日期： 广州电器科学研究院 广州擎天电气控制实业有限公司
励磁系统调试报告 使用单位：机组号： 设备型号：设备编号：出厂日期： 发电机容量：额定发电机电压/电流： 额定励磁电压/电流： 励磁变压器：KV A三相环氧干式变压器 励磁变额定电压： 励磁调节器型号：型调节器 一、操作回路检查 1．励磁柜端子接线检查 检查过柜接线是否与设计图纸相符，确认接线正确。 检查励磁系统对外接线是否正确，确认符合要求。 2．电源回路检查： 厂用AC380V工作电源。 DC-220V电源 检查励磁系统DC24V工作电源。 检查调节器A、B套工控机工作电源。 3．风机开停及转向检查： 4．灭磁开关操作回路检查 5．励磁系统信号回路检查 6．串行通讯口检查 二、开环试验 试验目的：检查励磁调节器工作是否正常，功率整流器是否正常。 试验方法：断开励磁装置与励磁变压器及发电机转子的连接，用三相调压器模拟PT电压以及整流桥交流输入电源，以电阻或滑线变阻器作为负载，用小电流方法检查励磁装置。 1．检查励磁系统试验接线，确认接线无误。 2．将调压器电压升到100V，按增磁、减磁按钮，观察负载上的电压波形是否按照调节规律变化。 功率柜上桥的输出波形正常，无脉冲缺相。 功率柜下桥的输出波形正常，无脉冲缺相。
3．调节器通道切换试验： 人工切换调节器工作通道，切换正常。 模拟A套调节器故障，调节器自动切换到备用通道。 模拟B套调节器故障，调节器自动切换到C通道。 4．励磁系统故障模拟试验 调节器故障 PT故障 起励失败 逆变灭磁失败 功率柜故障 快熔熔断 风机故障 交流电源消失 直流电源消失 三、空载闭环试验 励磁系统无故障情况下，将发电机转速升到额定转速，将励磁系统投入，进行相关试验。 1、零起升压试验 将调节器置于“零升”方式，按起励按钮，励磁系统将发电机电压升到额定电压的20%以下。 注意： ●第一次起励前，应测量PT残压三相是否对称，整流柜不同整流桥、同步变 压器输入端对应相电压是否一致。 ●第一次升压，且励磁系统在零升方式起励时，若起励瞬间机端电压超过额定 电压的40%，应立即关闭调节器24V工作电源或跳开灭磁开关。 PT电压20 30 40 50 60 70 80 90 100 105 120 I L 上升 U L 上升 I L 下降 U L 下降 3、A通道空载电压整定范围 下限预置上限 U F(V) I L(A) U L(V)
. 发电机励磁系统试验报告 使用单位： 机组编号： 励磁装置型号： 设备出厂编号： 设备出厂日期： 现场投运日期： 广州电器科学研究院 广州擎天电气控制实业有限公司
励磁系统调试报告 使用单位：机组号：设备型号：设备编号：出厂日期：发电机容量：额定发电机电压/电流： 额定励磁电压/电流： 励磁变压器：KVA三相环氧干式变压器 励磁变额定电压： 励磁调节器型号：型调节器 一、操作回路检查 1．励磁柜端子接线检查 检查过柜接线是否与设计图纸相符，确认接线正确。 检查励磁系统对外接线是否正确，确认符合要求。 2．电源回路检查： 厂用AC380V工作电源。 DC-220V电源 检查励磁系统DC24V工作电源。 检查调节器A、B套工控机工作电源。 3．风机开停及转向检查： 4．灭磁开关操作回路检查 5．励磁系统信号回路检查
6．串行通讯口检查 二、开环试验 试验目的：检查励磁调节器工作是否正常，功率整流器是否正常。 试验方法：断开励磁装置与励磁变压器及发电机转子的连接，用三相调压器模拟PT电压以及整流桥交流输入电源，以电阻或滑线变阻器作为负载，用小电流方法检查励磁装置。 1．检查励磁系统试验接线，确认接线无误。 2．将调压器电压升到100V，按增磁、减磁按钮，观察负载上的电压波形是否按照调节规律变化。 功率柜上桥的输出波形正常，无脉冲缺相。 功率柜下桥的输出波形正常，无脉冲缺相。 3．调节器通道切换试验： 人工切换调节器工作通道，切换正常。 模拟A套调节器故障，调节器自动切换到备用通道。 模拟B套调节器故障，调节器自动切换到C通道。 4．励磁系统故障模拟试验 调节器故障
发电机励磁原理 励磁机的作用: 发电机原理为永磁极随转子旋转，产生交流电，交流电一部分作为AER的电源，一部分通过逆变器整流成直流为转子建立磁场。通过调节导通角可以改变发电机的端电压（空载时）进而实现并网，在并网时调节向电网的无功输出。 工作原理:众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二极管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE 中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（AVR），控制
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学
阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 基于MATLAB的同步发电机励磁系统仿真分析与调试 摘要 同步发电机为电力系统提供能量，其控制性能的好坏将直接决定电力系统的安全与稳定运行状况。通过掌握利用MATLAB对励磁控制进行分析和研究的技能，能灵活应用MATLAB的SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。通过使用这一软件工具从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。 文章介绍了MATLAB/Simulink的主要特点、基本模块和功能，分析了同步发电机励磁调节系统的组成及其各个部分原理，建立了基于MATLAB的同步发电机及其励磁调节系统仿真模型，最后建立了以PID和PSS为励磁控制方式的同步发电机励磁调节系统数学模型，在Simulink环境下进行了仿真，收到了很好的效果。 关键词：MATLAB；同步发电机；励磁调节系统；建模；仿真；校正
WLK系列无刷旋转整流器工作原理及测试方法 中国核工业电机运行技术开发有限公司 二〇一四年十月
目录 WLK系列无刷同步电动机励磁系统概述 一、WLK系列无刷同步电动机励磁系统简介-----------------------------------2 二、WLK系列无刷励磁同步电动机系统示意图--------------------------------5 三、WLK-03B旋转整流器主回路工作原理--------------------------------------6 四、WLK-03B旋转整流器主回路原理图-----------------------------------------7 WLK-03B型旋转整流器调试方法--------------------------------------------------------8
一、无刷励磁同步电动机概述 无刷励磁同步电动机是目前国际上已广泛应用的动力拖动设备，具有结构紧凑、电路简单、运行可靠、控制方便、维护量小等优点。尤其是相对于我国目前工业现场广泛应用的励磁电流需通过碳刷和滑环这一对“动接触部件”供给的有刷励磁同步电动机而言优势明显，彻底杜绝了因碳刷和滑环接触不良、碳刷长期磨损而发生的各种电机故障，尤其是取消了需定期维护更换且易产生拉弧、电火花的碳刷和滑环结构，使无刷励磁同步电动机能够在有防爆、防尘、防腐蚀等要求的特殊场合使用，故在矿山选矿、石油、化工等行业的应用日趋广泛，是同步电机应用选型的发展趋势。 ·无刷励磁同步电动机由主电机、交流励磁机、旋转整流器、静态励磁装置四部分组成。前两部分由电机厂生产，后两部分由励磁配套供应商配套提供。 正在落地试验中的主电机 ·旋转整流器：由盘体、控制模块、整流功率模块、启动功率模块、电阻模块构成。 正在检测中的旋转整流器
发电机的心脏——励磁系统 发电机励磁系统概述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。 二、励磁电流的产生及输出
第一章：励磁系统概述 第一节：同步发电机励磁系统介绍 它励可控硅励磁系统主要的优点是在发电站出口附近发生短路故障时，强励能力强，有利于提高系统的暂态稳定水平，在故障切除时间比较长、系统容量相对小的50、60年代这 一优点是很突出的。但是，随着电力系统装机容量的增大，快速保护的应用，故障切除时间的缩短，它励可控硅励磁系统的优势已不是很明显。自并励可控硅励磁系统的优点是结构简 单，元部件少，其励磁电源来自机端变压器，无旋转部件，运行可靠性高，维护工作量小。且由于变压器容量的变更比交流励磁机的变更更简单、容易，因而更经济，更容易满足不同 电力系统、不同电站的暂态稳定水平对励磁系统强励倍数的不同要求。 它励可控硅励磁系统的缺点是由于交流励磁机是非标准产品，难以标准化，即使是同容 量的发电机，尤其是水轮发电机，由于水头、转速的不同，强励倍数的不同，交流励磁机的容量、尺寸也不同，因此，价格较自并励可控硅励磁系统贵。另外它励可控硅励磁系统与自并励可控硅励磁系统相比较，元部件多，又有旋转部件，可靠性相对较低，运行维护量大。自并励可控硅励磁系统的缺点是它的励磁电源来自发电机端，受发电机机端电压变化的影响。当发电机机端电压下降时其强励能力下降，对电力系统的暂态稳定不利。不过随着电力 系统中快速保护的应用，故障切除时间的缩短，且自并励可控硅励磁系统可以通过变压器灵活地选择强励倍数，可以较好地满足电力系统暂态稳定水平的要求。 综合考虑技术和经济两方面因素，推荐在发电机组采用自并励快速励磁方式。为验证其正确性，通过稳定计算研究了满发时发电机组采用自并励励磁方式的稳定情况，计算结果表明，发电机组采用自并励励磁方式可满足系统稳定的要求，但必须同时加装电力系统稳定器(PSS)。 直流机励磁方式是采用直流发电机作为励磁电源，供给发电机转子回路的励磁电流。其中直流发电机称为直流励磁机，其优点是与无励磁机系统比较，厂用电率较低。缺点是直流 励磁机存在整流环，功率过大时制造有一定困难，100MW以上汽轮发电机组难以采用。直 流励磁机一般与发电机同轴，励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子磁电流，形成有碳刷励磁。直流机励磁方式又可分为自励式和它励式。专门用来给同步发电机转子回路供电的 直流发电机系统称为直流励磁机系统，
柴油发电机无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理 无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。发电机励磁电流的调节过程△由副励磁机——可控硅——A VR 调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流——送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的直流电源到交流励磁机的磁场绕组。 通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的。 当DA VR故障时，由厂用电经工频手动励磁调节装置整流后提供。发电机励磁。 工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中的可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调节装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要求。 2.3 无刷励磁系统特点2. 3.1 励磁机与发电机同轴，电源独立，不受电力系统干扰 2.3.2 没有滑环和电刷，根除了碳粉污染，噪音低，维护简单 2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性 2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大，运行可靠 2.3.5 采用双重数字A VR、功能齐全、故障追忆功能强 无刷励磁系统原理框图 整流盘及电路 整流盘采用双盘结构，一个正极盘，另一个负极盘。 整流盘与转轴间绝缘可靠、固定合理，能承受各种短路力矩的冲击而不产生位移。 电路接线是：励磁机电枢八个Y支路中心点通过短路环连接在一起形成公共中心点，八个“Y”支路的出线则分别接一个全波整流桥，它们在直流侧正极性和负极性分别在一起，而后送发电机转子，可称为多支路直流侧并联接线方式，着接线方式可确保各“Y”支路旋转整流管之间均良好。 每个“Y”支路每整流臂有二个整流管，一个电容器和一个保护电容器的小熔断器，它们组装为一体，称为整流组件。另外还有二个主熔断器，主熔断器的端面带有机械熔断器指示器，在电机运转时，当熔丝熔断后，这种指示器弹出，用同步频闪仪能观察到二极管和主熔断器的参数。 主熔断器：电流670A电压850V 二极管：R6LO—40型平板式元件电流400A 反向峰压2000V 见图（二） 2.4 数字式励磁电压调节器（DA VR）DA VR采用进口三菱公司的用于无刷励磁系统的全双通道数字式励磁电压调节装置MEC5230、DA VR按发电机机端和电网的工况自动地调整发电机的励磁，一旦发电机或励磁系统出现异常，可借助于多种限制功能单元，及时对异常工况限制或发出切机信号，使机组脱离电网并灭磁！ 2.4.1 DA VR主要性能：(a) 自动调节范围（恒电压模式） 发电机空载工况：10%~110%额定电压 发电机负载工况：95%~105%额定电压 (b) 手动调节范围（恒磁场电流模式） 发电机空载工况：10%~110%额定电压 发电机负载工况：允许达到110%发电机额定磁场电压（在额定负载和额定电压运行时） (c) 调压精度：＜±1% (d) 采样固期：20ms 2.4.2 DA VR工作原理：DA VR控制方式：DA VR提供二种控制方式：发电机恒机端电压控制和恒励磁机磁场电流控制。 (a) 发电机恒机端电压控制：这种方式与常规A VR自动工作方式一样，通过控制发电机的磁场电流使发电机的端电压与电压整定器（90k）的整定值相同，发电机端电压保持恒定值。
鹤壁电厂二期扩建 工程 2×300M W机组 发电机励磁系统调试方案 河南电力建设调试所
目次 1 目的 (04) 2 依据 (04) 3 设备系统简介 (04) 4 试验内容 (05) 5 组织分工 (05) 6 使用仪器设备 (05) 7 试验应具备的条件 (05) 8 试验步骤 (06) 9 安全技术措施 (10) 10调试记录 (10) 11 附图（表） (10)
1 目的 为使发电机励磁系统安全可靠地投入运行，须对励磁系统的回路接线的正确性、自动励磁调节器的性能和品质以及励磁系统所有一、二次设备进行检查和试验，确保励磁调节器各项技术指标满足设计要求，特编制此调试方案。 2 依据 2．1 《电力系统自动装置检验条例》 2．2 《继电保护和安全自动装置技术规程》 2．3 《大、中型同步发电机励磁系统技术要求》 2．4 《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》 2．5 《火电工程调整试运质量检验及评定标准》 2．6 设计图纸 2．7 制造厂技术文件 3 设备系统简介 河南鹤壁电厂二期扩建工程同步发电机的励磁系统设计为发电机机端供电的自并励静态励磁系统，采用瑞士ABB公司生产的UNITROL5000励磁系统设备。 整个系统可分为四个主要部分：励磁变压器、两套相互独立的励磁调节器、可控硅整流桥单元、起励单元和灭磁单元。 在该套静态励磁系统中，励磁电源取自发电机端。同步发电机的磁场电流经由励磁变压器、可控硅整流桥和磁场断路器供给。励磁变压器将发电机端电压降低到可控硅整流桥所需的输入电压，为发电机端电压和磁场绕组提供电气隔离以及为可控硅整流桥提供整流阻抗，可控硅整流桥将交流电流转换成受控的直流电流提供给发电机转子绕组。 励磁系统可工作于AVR方式，自动调节发电机的端电压，最大限度维持发电机端电压恒定；或工作于叠加调节方式，包括恒功率因数调节、恒无功调节；也可工作于手动方式，自动维持发电机励磁电流恒定。自动方式与手动方式相互备用，备用调节方式总是自动跟随运行调节方式，在两种运行方式间可方便进行切换。 励磁调节器采取双通道结构，有两个完全独立的调节和控制通道组成，两个通道完全相同，可任选一路作为运行通道。备用通道（非运行通道）总是自动跟踪运行通
无刷励磁和静态励磁的分析比较无刷励磁与自并激静止励磁比较
对于百万千瓦级同步发电机，其励磁电流的数值是非常大的，通常可以达到数千安培，如福清核电厂工程为5868A。如果采用有刷励磁（静态励磁），则同步发电机的励磁电流都是通过电刷和集电环引入，这么大的电流通过电刷和集电环组成的滑动接触，必然引起严重的发热问题和大量电刷磨损问题。由于受滑环材质、冷却条件以及碳刷均流等因素的影响，制造相应容量的滑环是比较困难的，所以目前新建设的百万千瓦及以上机组偏向于采用无刷励磁。 无刷励磁系统的特点 所谓无刷励磁，就是励磁机是一台旋转电枢式交流发电机，它和发电机联成同轴，整流装置也安装在发电机转子上，励磁机的电枢和发电机转子同轴旋转，因为同在一个旋转体上，就可以采用固定连接，不需要电刷和集电装置了。 经济比较 无刷励磁系统： 本系统包括以下几部分，其中（2）、（3）、（4）项包含在发电机本体部分： （1）自动电压调节装置（进口）； （2）主励磁机； （3）副励磁机； （4）旋转硅整流装置（进口）。 由于发电机的轴系较长，并配置主、副励磁机系统，而且该系统的关键部件旋转整流组件目前国内尚不能生产，仍为进口元件，故发电机和无刷励磁系统的综合造价较高，与静态励磁系统相比，设备费用高1000万元人民币左右。 自并励静态励磁系统： 本系统包括以下几部分，皆在发电机本体之外单独配置： （1）自动电压调节装置（进口）； （2）励磁变压器（3台单相干式变压器，国产）； （3）整流器屏（进口）；
（4）灭磁开关及转子保护屏（进口）。 发电机的轴系较短，且无主、副励磁机系统，因此发电机本体的造价降低。综合励磁变压器、整流柜及灭磁柜的设备费用，还包括连接励磁变压器、励磁屏和发电机之间的交、直流励磁母线，励磁变压器的分支封闭母线，发电机和自并励静态励磁系统的综合造价稍低。 无刷励磁用励磁变压器情况 邢台发电机励磁采用无刷励磁方式，主励磁机励磁电源由发电机机端励磁变压器提供。因其励磁电压为厂用交流电。 像湘钢励磁电压由永磁发电机提供：