自动装置励磁系统设计

现代同步发电机励磁系统设计及应用现代同步发电机励磁系统设计及应用什么是同步发电机励磁系统？同步发电机是一种通过旋转磁场将机械能转化为电能的装置。

在同步发电机中，励磁系统起着关键的作用，通过提供电磁激励来产生旋转磁场。

现代的同步发电机励磁系统设计与应用涉及多种技术和方法。

主要应用领域1. 发电厂同步发电机励磁系统是发电厂中不可或缺的部分。

它通过控制励磁电流来实现发电机的功率调节和电压调节。

励磁系统的设计和应用对于发电厂的经济运行和稳定供电至关重要。

2. 风力发电在风力发电中，同步发电机励磁系统也扮演着重要的角色。

它可以控制风力发电机组的输出电压和频率，使其与电网保持同步。

同时，励磁系统还能提供额外的励磁容量，以应对突发的风速变化和负荷波动。

3. 水力发电水力发电是利用水能转换为电能的发电方式。

在水力发电中，同步发电机励磁系统的设计和应用决定了发电机组的输出功率和调整能力。

励磁系统可以根据水轮机的负荷需求和发电机输出状况来控制励磁电流，实现自动调节和优化运行。

4. 火力发电火力发电是利用燃烧化石燃料产生高温高压蒸汽驱动汽轮机发电的方式。

同步发电机励磁系统在火力发电中起着关键的作用，它能够提供稳定的励磁电流，使发电机输出恒定的电压和频率。

5. 核能发电核能发电是利用核裂变产生的热能驱动蒸汽轮机发电的一种方式。

同步发电机励磁系统在核能发电厂中同样扮演着重要的角色。

它能够稳定控制励磁电流，使发电机输出稳定的电压和频率。

总结现代同步发电机励磁系统的设计和应用在各种发电方式中都发挥着关键的作用。

它们通过控制励磁电流来保证发电机的稳定运行和功率输出。

随着能源领域的不断发展，同步发电机励磁系统的设计和应用将继续迎来新的挑战和机遇。

同步发电机励磁系统设计的挑战同步发电机励磁系统的设计面临一些挑战，需要考虑以下因素：1. 功率调节和电压调节励磁系统需要能够对发电机的输出功率和电压进行准确的调节。

这意味着励磁系统必须能够快速响应负荷波动，并且能够稳定控制励磁电流，以确保发电机输出满足电网的要求。

发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。

发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。

励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。

我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。

当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。

5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。

整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。

任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。

每一路整流装置都设有快速熔断器保护。

我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。

如图所示：我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KV A，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。

低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。

高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。

我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。

励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。

自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。

两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。

单通道可以完全满足发电机各种工况运行。

自动调节器具备以下4种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式。

1-1概述励磁系统是同步发电机的重要组成部分，直接影响发电机的运行特性，励磁系统一般由两部分组成：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，自动调节励磁功率单元输出的励磁电流的大小，以满足发电机运行的要求。

无论在稳态运行或暂态过程中,同步发电机在很大程度上与励磁有关。

优良的励磁系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，而且可以有效地提高发电机及其相联的电力系统的经济技术指标，为此，在正常运行或事故情况下，都需要调节同步发电机的励磁电流。

励磁调节应执行下列两项任务：一、电压控制及无功分配：维持电压水平和机组间稳定分担无功功率，这是励磁调节应执行的基本任务，在发电机正常运行情况下，励磁系统应维持发电机端电压（或升压变压器高压侧电压）在给定水平，当发电机负荷改变而端电压随之变化时，由于励磁调节器的调节作用，励磁系统将自动地增加或减少供出的励磁电流，使发电机端电压恢复到给定水平，保证有一定的调压精度，当机组甩负荷时，通过励磁系统的调节作用，应限制机端电压使之不致过分升高。

另外，当几台机组并列运行时，通过励磁系统应能稳定的分配机组的无功功率。

二、提高同步发电机并列运行的稳定性：电力系统可靠供电的首要要求是使并入系统的所有同步发电机保持同步运行。

系统在运行中随时会遭到各种振动，伴随着励磁调节，系统可能恢复到它原来的运行状态，或者由一种平衡状态过渡到另一种新的平衡状态。

这种情况则称系统是稳定的。

电力系统稳定的主要标志是在暂态时间末了，同步发电机维持或恢复同步运行。

近来，随着电力系统的扩大和机组单机容量的增大，大型同步电机的励磁及其控制系统发生了很大的变化，其主要趋势为：一、半导体励磁取代了直流励磁机，同步发电机的传统励磁方式是采用同轴的直流发电机作为励磁机，提供发电机励磁绕组的励磁电流。

通过励磁调节器改变励磁机的励磁，来改变供到转子的励磁电压，从而调节转子的励磁电流。

绪论1 绪论1.1 题目来源来源于生产/社会实际1.2 研究目的和意义近年来，随着电力系统的发展，大机组的出现，要求励磁调节器具有更高的技术经济指标、更加完善的控制功能。

早期的机电型调节器、电磁型调节器、半导体调节器都越来越不能适应当今同步发电机励磁自动调节系统的发展。

目前，由于大规模集成电路和微机技术的迅猛发展，由硬件和软件组成的微机调节器己成为今后的发展方向。

优良的励磁调节系统有能提高系统的静稳定储备，防止励磁过分降低，提高继电保护灵敏度，快速灭磁等功能，能较好地使电力系统在稳定状态下运行并有较强的抗干扰能力。

本系统采用MSP4300F149单片机为主控芯片，设计的微机励磁调节器将会作为励磁自动调节系统发展的一个新的方向。

1.3 国内外现状和发展趋势1.3.1 励磁功率系统的发展50年代初期，汽轮发电机的励磁主要是采用直流励磁机系统。

直流励磁机的容量受机械强度和换向电压等电气参数的影响，其最大功率取决于 nP=1.8 X 106 (1-1)式中 P——直流励磁机的最大功率，kW；n——直流励磁机的转速，r/min。

由于直流励磁机与汽轮发电机同轴旋转，即n=3000 r/min，则励磁机的最大功率P为600kW。

对于励磁功率大于600kW的汽轮发电机，无法采用同步直流励磁机系统。

后来，交流励磁系统逐渐发展起来。

同步发电机励磁自动调节系统设计在交流励磁系统的发展过程中，先后出现了他励交流励磁机系统，自励和自复励静止励磁系统。

图1-1他励旋转硅整流励磁系统图1-1所示为交流励磁机系统，其励磁功率电源可靠，不受电力系统或发电机端短路故障的影响，即励磁功率电源取自发电机以外的独立的并与其同轴旋转的交流励磁机，故称为他励。

他励交流励磁机系统比起直流机励磁系统，容量增大了，能提供较大功率。

在直流励磁系统之后很长一段时间内，他励交流励磁机系统占有很重要的地位。

由于他励交流励磁机系统仍有转动部分，维护不方便，且与发电机同轴，增大了发电机和厂房体积，使投资大大增加，不利于今后的发展，于是自励和自复励静止励磁系统便发展起来。

第十章 发电厂自动装置第一节 发电机励磁自动控制系统一、发电机励磁系统发电机励磁直接影响发电机、电厂和电网的安全稳定和经济运行，励磁控制系统是发电厂中极为重要的关键设备。

其主要任务是向发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流（电压），控制机端电压恒定，满足发电机正常发电的需要，同时控制发电机组之间的无功功率的合理分配，提高同步发电机并列运行的稳定性，以满足电力系统安全稳定运行的需要。

随着发电机单机容量和电网规模的不断增大，发电机组及电力系统对励磁控制系统在快速性、可靠性、多功能性等方面提出了愈来愈高的要求，相应地，励磁控制在理论上和实践上也在不断更新、发展和完善。

近年来，数字式励磁控制系统已逐步取代模拟式励磁控制系统而成为同步发电机励磁控制系统的主流。

二、励磁机控制系统功能要维持系统电压稳定，一方面要保证系统有足够的无功电源，另一方面还必须根据负荷的变化随时调整电源的无功输出，使电源发出的无功功率始终保持和负荷需要的无功功率平衡的需要。

所以，在系统中运行着的发电机，无论在正常还是在事故的情况下，其励磁电流都要求迅速而精确地进行调节。

为完成这一任务，必须采用励磁机控制装置，按要求及时对励磁电流进行调整。

发电机的励磁机控制装置系统的作用如下：（1） 电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平。

当发电机无功负荷变化时，一般情况下机端电压要发生相应变化，此时励磁自动调节装置应能及时自动调整发电机的励磁电流，维持机端或系统某点电压水平。

（2） 合理分配发电机间的无功负荷。

发电机的无功负荷与励磁电流有着密切的关系，励磁电流的自动调节，要影响发电机间的无功负荷的分配，所以对励磁系统的调节特性有一定的要求。

（3） 在电力系统发生短路故障时，按规定的要求强行励磁。

励磁系统响应速度越快，顶值励磁电压越高，强行励磁的效果就越好，从而大大提高系统在事故状态下的稳定性。

（4） 能够显著改善电力系统的运行条件。

例如当电力系统发生短路，故障切除后，通过装置的调节作用使系统电压迅速恢复，从而大大改善电动机的自启动条件，否则，会由于电动机自启动时取用过多的无功电流，致使系统电压恢复太慢，容易造成甩负荷，并影响系统的正常工作。

自动励磁装置的原理及其作用自动励磁装置是一种用于调节电动机励磁电流的装置，它通过控制电流的大小和方向，来实现对电动机的励磁。

本文将从自动励磁装置的原理和作用两个方面进行介绍。

一、自动励磁装置的原理自动励磁装置的原理基于电磁感应和反馈控制的原理。

当电动机运行时，其励磁电流需要保持在一定的范围内，以保证电动机的正常运行。

而自动励磁装置通过感应电动机的磁场变化，及时反馈给控制系统，并根据反馈信号来调节励磁电流，从而实现自动调节励磁的目的。

具体来说，自动励磁装置由感应线圈、调节电路和控制系统组成。

感应线圈安装在电动机的磁极上，当电动机运行时，磁极的磁场会引起感应线圈中的电流变化。

感应线圈接收到的电流信号经过放大和滤波处理后，送入调节电路。

调节电路根据感应线圈接收到的电流信号，通过比较和计算，产生相应的控制信号。

这个控制信号经过放大和处理后，送入电流调节装置。

电流调节装置根据控制信号的大小和方向，调节励磁电流的大小和方向。

最终，励磁电流通过励磁线圈进入电动机，使得电动机的磁场保持在一定范围内，实现自动励磁的效果。

二、自动励磁装置的作用自动励磁装置在电动机运行中起到了至关重要的作用。

它可以根据电动机的负载变化和工作状态，自动调节励磁电流的大小和方向，以满足电动机的工作要求。

自动励磁装置可以保证电动机的起动性能。

在电动机启动过程中，励磁电流的大小和方向需要根据负载的变化进行调节，以确保电动机能够顺利启动。

自动励磁装置可以根据电动机的转速和负载特性，自动调整励磁电流，提供适当的励磁力矩，保证电动机的起动性能。

自动励磁装置可以提高电动机的效率。

通过自动调节励磁电流的大小和方向，可以使电动机在不同负载下工作在最佳工作点上，减少能量的损耗，提高电动机的效率。

自动励磁装置还可以保护电动机。

当电动机负载突然增加或发生故障时，励磁电流的大小和方向需要及时调节，以保护电动机不受损坏。

自动励磁装置可以通过感应电动机磁场的变化，及时反馈给控制系统，使其能够快速调整励磁电流，保护电动机的安全运行。

同步发电机励磁系统一. 概述1-1 励磁系统的作用励磁系统是同步发电机的重要组成部分，是给发电机提供转子直流励磁电流的一种自动装置，在发电机系统中它主要有两个作用：1）电压控制及无功负荷分配。

在发电机正常运行情况下，自动励磁调节器应能够调节和维持发电机的机端电压（或升压变压器高压侧的母线电压）在给定水平，根据发电机的实际能力，在并网的发电机之间合理分配无功负荷。

2）提高同步发电机并列运行的稳定性；提高电力系统静态稳定和动态稳定极限。

电力系统在运行中随时可能受到各种各样的干扰，引起电力系统的波动，甚至破坏系统的稳定。

自动励磁调节器应能够在电力系统受到干扰时提供合适的励磁调节，使电力系统建立新的平衡和稳定状态，使电力系统的静态及动态稳定极限得到提高。

1-2 励磁系统的构成励磁系统主要由以下部分构成：1）功率部分：它由功率电源（励磁机或静止整流变压器提供）、功率整流装置（采用直流励磁机的励磁系统无整流装置）组成，是励磁系统向发电机转子提供励磁电流的主要部分。

功率部分的性质决定着励磁系统主接线的型式及使用的主要设备的类型。

如：采用直流励磁机的励磁系统不可能使用静止功率整流装置。

又如：采用静止它励型式的励磁系统不可能还有直流励磁机。

还如：使用静止励磁变压器的励磁系统必然采用静止整流功率装置。

2）自动励磁调节器：自动励磁调节器是励磁系统中的智能装置。

励磁装置对发电机电压及无功功率的控制、调节是自动励磁调节器的基本功能。

自动励磁调节器性能的好坏，决定着整个励磁系统性能的优劣。

但它只能通过控制功率部分才能发挥其作用。

现代同步电机励磁系统的两大部分是不可分离的，相互依存又相互制约，但他们又是各自独立发展的。

因此，有好的调节器未必一定有好的功率整流装置，而有了好的整流装置也未必一定有好的自动励磁调节器。

历史上出现过许多次励磁主要装置不配套的情况，他主要反映在某些新设备或新器件出现的时候。

旧式励磁系统的功率部分一般是直流励磁机，当生产出功率整流二极管（早期为汞弧整流器）以后，直流励磁机被交流励磁机取代，而生产出大功率整流二极管及大功率可控硅以后，交流励磁机又被静止励磁变压器所取代，这是历史发展的必然。

综合控制系统工程设计题目：2Kw同步发电机励磁控制系统励磁控制器设计院、系：电信院学科专业：电气工程及其自动化学生：梅松毅学号： 120419111指导教师：曹凯2015年 12月2Kw同步发电机励磁控制系统励磁控制器设计摘要同步发电机励磁控制系统，是同步发电机控制系统的重要组成部分，它不仅控制发电机出口端电压，而且还控制发电机无功功率，功率因数和电流等参数。

同步发电机的励磁系统一般由两个部分组成。

一部分用以向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称之为励磁功率输出部分（功率单元）。

另一部分用于在正常运行或事故时调节励磁电流，以满足运行的需要，它包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁、和自动灭磁等，一般称之为励磁控制单元（控制单元，或通称为励磁控制器）。

课程设计任务中所需设计的励磁控制器主要是针对主励磁系统为自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统而设立。

关键词：直流电流调节励磁电流励磁控制单元Design of excitation controller of 2Kw synchronous generatorexcitation control systemAbstractSynchronous generator excitation control system is an important part of the synchronous generator control system. It not only controls outlet of generator terminal voltage, but also to control the generator reactive power, power factor and current and other parameters. The excitation system of the synchronous generator is generally composed of two parts. A portion of the field winding of the generator is provided with a DC current to establish a DC magnetic field, which is commonly referred to as the excitation power output section (power unit). Another part for normal operation or accident in the regulation of excitation current to meet the operational needs, including excitation regulator, forced excitation, the forced reduction of magnetic and automatic demagnetization etc., commonly known for excitation control unit, control unit, or commonly known as the excitation controller). Task of curriculum design in the required excitation controller design is mainly for the main excitation system for self-excited AC excitation machine static controllable rectifier excitation system and the establishment of.Key word：Direct current Adjust the excitation currentExcitation control unit目录中文摘要英文摘要1 绪论 (1)1.1 前言 (1)1. 2 同步发电机励磁控制系统发展 (1)1.3课题背景 (1)1.4本文主要研究工作 (1)2 正文 (3)2.1 励磁控制器的总体结构及工作原理 (3)2.2 励磁控制器设计任务分析 (4)2.3 励磁控制器的硬件总体设计 (5)2.4励磁控制器的软件总体设计 (6)3 结论 (8)4致谢 (9)5参考文献 (9)1 绪论1.1 前言同步发电机励磁控制系统，是同步发电机控制系统的重要组成部分，其主要任务是通过调节发电机励磁绕组的直流电流，控制发电机机端电压恒定，满足发电机正常发电的需要，同时控制发电机组间无功功率的合理分配。

引言概述：励磁系统是电力系统中的重要组成部分，用于提供适当的励磁电流来激励发电机产生电能。

本文将深入探讨励磁系统工作原理的第二部分，包括励磁装置和励磁控制方法的详细解析。

通过对各种励磁装置和控制方法的介绍和分析，我们将更好地理解励磁系统的工作原理和优化其性能的方法。

正文内容：一、励磁装置1.1滑环励磁装置1.2反应励磁装置1.3无刷励磁装置1.4静止励磁装置1.5外加励磁装置二、励磁控制方法2.1手动励磁控制2.2自动调节励磁控制2.3频率调节励磁控制2.4功率系统励磁控制2.5电压调节励磁控制三、滑环励磁装置的工作原理3.1励磁传动机构3.2励磁电源3.3励磁发电机3.4励磁控制逻辑3.5励磁装置的优化策略四、反应励磁装置的工作原理4.1换流器4.2反应励磁传动装置4.3励磁系统的控制原理4.4励磁稳定性分析4.5励磁响应速度优化五、无刷励磁装置的工作原理5.1无刷励磁系统的结构和组成5.2无刷励磁的电机原理5.3无刷励磁的发电机原理5.4无刷励磁的控制原理5.5无刷励磁装置的优势和应用场景总结：励磁系统作为电力系统的重要组成部分，其工作原理对电力系统的稳定运行至关重要。

本文从励磁装置和励磁控制方法两个方面进行了详细的阐述。

对于励磁装置，滑环励磁、反应励磁、无刷励磁、静止励磁和外加励磁等各种类型的装置的工作原理和优化策略进行了介绍。

对于励磁控制方法，手动控制、自动调节控制、频率调节控制、功率系统控制和电压调节控制等不同的控制方法进行了详细的解析。

通过对励磁系统的工作原理的深入研究，我们可以更好地理解励磁系统的运行机制，优化励磁系统的性能，确保电力系统的稳定运行。