同步发电机励磁系统实验研究
基于Matlab Simulink的同步发电机励磁系统模型的研究
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·148·2020年第17期文章编号：2095－6835（2020）17－0148－02基于Matlab Simulink 的同步发电机励磁系统模型的研究岳文超（连云港供电公司，江苏连云港222000）摘要：介绍了电力系统动态建模方法，对同步发电机励磁系统的构建进行了深入研究。
着眼电网的实际需求，探究使用Maltlab Simulink 模拟程序搭建电源励磁系统的数学模型，模拟获得符合实际情况的调节器设置参数，调整各参数，从而得出符合实际的励磁系统的数学模型和参数，验证了Maltlab 对电力系统进行研究的有效性和可行性。
关键词：Matlab Simulink ；励磁系统；仿真计算；数学模型中图分类号：TM31文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.17.064随着电网的范围增大，网载负荷能力增强，电网安全也面临着挑战。
发电机的励磁控制系统可以稳定频率和电压的波动，改善动态品质，提高抗干扰能力，对防止电网事故扩大起着重要作用。
建立励磁系统模型进行研究，可以精确评估电网暂态稳定性，方便对电网进行事故预想。
以往的模型动态指标采用经验值或默认值，往往与实际不符，且软件复杂，不能满足一般工作人员的需求。
且Matlab 具有更好的兼容性和友好的人机互动，应用前景巨大。
所以，利用Matlab 对励磁系统模型进行分析，一方面，可以节省分析者的时间成本；另一方面，可以提升模拟分析的的精度和指导价值。
1励磁系统工作模型原理解析励磁系统由以下两部分构成：向发电机绕组提供可控直流电流，用于建立稳定的直流磁场，称之为励磁输出模块；在正常运行或发生事故时调节及励磁电流以满足相关需求，包括励磁调节、强励磁、强减磁和自灭磁等，称为励磁控制模块。
励磁调节器与发电机的电压、电流等状态量构建联系，以预先设置的调节参数对励磁功率模块发出控制信号，控制励磁功率模块的输出，从而控制整个发电系统。
同步发电机励磁控制系统及特性分析
第二节 同步发电机的励磁控制系统
三、静止励磁系统（发电机自并励系统）
300MW及以上机组励磁系统一般采用
发电机
无刷励磁和自并励方式。
TA
IEF
G ~
静止励磁系统(发电机自并励系统)中
一、直流励磁机系统
采用同轴的直流发电机作为励磁机，通过励磁调节器改变直流励磁机电 流，从而改变供给发电机转子的励磁电流，达到调节发电机电压和无功 的目的。
主要问题： （1）直流励磁机受换向器所限，其制造容量不大。 （2）整流子、电刷及滑环磨损，降低绝缘水平，运行维护麻烦。 （3）励磁调节速度慢，可靠性低。 按照励磁机励磁绕组的供电方式不同，可分为自励式和他励式两种。
负荷的无功电流是造成 E 与U 数值差的主要原因，
q
G
发电机的无功电流越大 ，差值越大。
第一节 概述
同步发电机的外特性必然是下降的，当励磁电流一定时，发电机端电压随无 功负荷增大而下降，必须通过不断的调节励磁电流来维持机端电压维持在给 定水平。
第一节 概述
(二)控制无功功率的分配
1.同步发电机与无穷大系统母线并联运行问题
第二节 同步发电机的励磁控制系统
同步发电机励磁控制系统的分类：
（1）直流励磁机系统：自励式直流励磁机系统、他励式直 流励磁机系统。 （2）交流励磁机系统：他励可控整流式交流励磁机系统、 自励式交流励磁机系统、具有副励磁机交流励磁机系统、 无刷励磁系统； （3）静止励磁系统
第二节 同步发电机的励磁控制系统
第四章 同步发电机励磁控制系统及特性分析
第一节：概 述:励磁控制系统的作用（重点） 第二节：同步发电机的励磁控制系统 第三节：励磁调节器 第四节：同步发电转子磁场的强励与灭磁
同步发电机励磁控制系统
预测控制是一种基于模型的控制方法，能够根据系统的历史数据和当前状态预测 未来的行为，实现更精确的控制。
环保与节能要求对励磁控制系统的影响
能效要求
随着能源危机和环保意识的提高，励磁控制系统需要更加注重能效，采用更高效的电机 和节能控制策略，降低能源消耗和排放。
排放要求
励磁控制系统需要符合更严格的排放标准，采用环保型的电机和控制策略，减少对环境 的污染。
转子过电流保护装置
作用
转子过电流保护装置用于监测同 步发电机转子电流，当出现异常 过电流时，及时切断励磁电流， 防止转子烧毁。
工作原理
转子过电流保护装置通过电流传 感器实时监测转子电流，当检测 到过电流时，触发保护动作，快 速切断励磁电流。
组成
转子过电流保护装置由电流传感 器、比较电路和开关器件等部分 组成，各部分协同工作实现转子 过电流保护功能。
根据励磁调节器的控制指令，输出励 磁电流给发电机励磁绕组。
励磁控制系统的功能
电压控制
通过调节励磁电流，维 持发电机端电压在给定
水平。
无功功率调节
根据系统无功需求，调 节励磁电流以改变发电
机无功功率的输出。
增磁与减磁
通过增加或减少励磁电 流来改变发电机的输出
电压。
保护功能
在异常情况下，自动采 取措施保护发电机和励
THANKS
谢谢
Байду номын сангаас
磁系统。
02
CHAPTER
励磁控制系统的主要设备
励磁调节器
作用
励磁调节器是励磁控制系统的核 心，用于调节同步发电机的励磁 电流，以控制机组的无功输出和
电压水平。
工作原理
励磁调节器通过采集发电机电压、 电流等信号，经过运算处理后，输 出控制信号给功率整流器，以调节 励磁电流。
同步发电机励磁控制系统的稳定性分析和改善措施
国外从20世纪70年代开始研究数字励磁调节器（DER），从80年代中期世界上第一台数字励磁调节器问世以来，国内外的众多生产厂家纷纷研制并不断推出新的产品，大大推动了数字励磁调节器的发展和应用。我国早在80年代初就开始了数字励磁调节器的研发工作，并于1989年投入试运行。其中一些电力科研单位和高校率先在这一领域做出了成果，例如南京自动化研究所研制出了适应机组的WLT-1型、WLT-2型励磁调节器，SJ-820型双CPU励磁调节器等多种型号的DER，其后又成功研制出来SAVR-2000型励磁调节器。哈尔滨电机厂与华中理工大学合作研制的HWLT-型微机励磁装置采用二台MIT-2000工控机组成的双微机励磁调节器，并设有带触摸屏的PPC-102平板式工控机，为用户提供显示和控制、数据设定、状态监视、故障指示和故障分析的人机界面。此外还配置了一套模拟电路的磁场电流调节器，它与数字调节器互相跟踪，自动切换。广西大学自动化研究所研制的可编程微机励磁调节器，其硬件采用可编程控制器，软件采用非线性智能控制方法，大大提高了产品的可靠性、励磁系统的动态和静态响应指标，装置的维护检修等方面达到了一个新的水平。
励磁控制系统控制同步电动机发出的电势，因此它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机的无功功率、功率因数和电流等参数。由于大型机组的这些参数会直接影响到电力系统的运行状态，因此励磁装置也在某种程度上控制着整个系统的运行状态，特别是发电机的励磁控制方式与系统的稳定性密切相关。
同步发电机的励磁调节模式
同步发电机的励磁调节模式一、引言同步发电机是发电厂的核心设备之一，其稳定运行对电网的可靠性和稳定性至关重要。
而励磁系统作为同步发电机的重要组成部分，其调节模式对发电机的稳态和动态特性影响深远。
因此，对同步发电机的励磁调节模式进行深入研究，对保障电网的安全稳定运行具有重要意义。
二、同步发电机励磁系统的基本原理同步发电机的励磁系统是通过调节励磁电流来控制发电机的磁通，从而控制发电机的输出电压。
励磁系统通常是由稳压器、励磁电流限制器、励磁电源和励磁绕组等部分组成。
稳压器通过对励磁绕组的励磁电压进行控制，控制发电机的输出电压。
三、同步发电机励磁调节模式的分类同步发电机的励磁调节模式主要包括手动调节、自动调节和自动跟踪调节三种模式。
1.手动调节手动调节模式是指操作人员通过手动调节稳压器的设定值，来控制发电机的输出电压。
这种模式需要操作人员具有一定的经验和技术，并且在实际运行中容易出现误操作，影响发电机的稳定运行。
2.自动调节自动调节模式是通过采用PID控制器控制稳压器，根据发电机的输出电压信号和设定值之间的误差来调节稳压器的设定值，从而实现对发电机输出电压的自动调节。
这种模式能够有效提高发电机的稳态性能，并且可以根据实际需要进行参数优化，提高调节的精度和速度。
3.自动跟踪调节自动跟踪调节模式是在自动调节的基础上，加入了对电网频率和无功功率的跟踪控制。
通过对发电机输出的电压和频率进行跟踪调节，从而实现对电网功率因数的控制，保证发电机在并网运行中能够稳定输出所需要的有功功率和无功功率。
四、同步发电机励磁调节模式的应用实例在实际应用中，不同励磁调节模式会根据具体的运行条件和要求进行选择和应用。
1.在小型发电机组中，一般采用手动调节模式，通过操作人员进行手动调节来控制发电机的输出电压，这种模式操作简单，适用于运行较为稳定的情况。
2.在大型发电厂中，通常采用自动调节模式，通过PID控制器来实现发电机输出电压的自动调节，这种模式能够保证发电机在不同的运行状态下都能够保持稳定的输出电压，并且能够进行参数优化，提高调节的精度和速度。
浅谈同步发电机励磁系统及常见故障分析
浅谈同步发电机励磁系统及常见故障分析1. 引言1.1 引言同步发电机励磁系统是电力系统中重要的组成部分，它的作用是保证发电机在运行过程中能够稳定地输出电能。
励磁系统通过控制励磁电流，调节磁场的大小，从而控制发电机的输出电压和电流。
在电力系统中，励磁系统的性能和稳定性直接影响着发电机的运行质量和电力系统的稳定性。
励磁系统的工作原理主要包括励磁电源、励磁系统控制器和励磁变压器三个部分。
励磁电源提供励磁电流，励磁系统控制器监测发电机输出电压和电流，根据设定值控制励磁电流，励磁变压器将励磁电流通过励磁绕组传递到发电机转子上，从而产生磁场。
常见的励磁系统故障包括励磁电源故障、励磁系统控制器故障、励磁变压器故障等。
对于这些故障，需要及时进行诊断和处理，以避免对发电机和电力系统的影响。
励磁系统的维护与管理也是非常重要的，定期检查励磁系统的各个部分，及时发现并解决潜在问题，可以有效地提高励磁系统的可靠性和稳定性。
在日常运行中，要注意励磁系统的参数监测和记录，及时分析励磁系统的工作状态，以确保发电机的正常运行。
结合以上内容，本文将对同步发电机励磁系统及常见故障进行深入分析和讨论。
2. 正文2.1 同步发电机励磁系统介绍同步发电机励磁系统是发电机组关键的部件之一，其主要作用是提供足够的励磁电流，使发电机产生足够的电磁力，保证发电机在额定运行状态下的稳定性和可靠性。
励磁系统的设计和工作原理直接影响到整个发电系统的运行效率和稳定性。
同步发电机励磁系统通常由恒压励磁系统和恒功率因数励磁系统组成。
恒压励磁系统主要通过稳定的励磁电流来维持发电机的电压稳定；恒功率因数励磁系统则根据负载的变化来调节励磁电流，以保持发电机的功率因数在设定值范围内。
在实际运行中，同步发电机励磁系统可能会出现各种故障，如励磁电流异常、励磁电压不稳、励磁系统接地故障等。
这些故障如果得不到及时处理，可能导致发电机的失效甚至损坏。
对励磁系统的常见故障进行分析，并制定相应的故障处理方法至关重要。
励磁系统均流问题探讨与研究
励磁系统均流问题探讨与研究摘要: 分析了励磁系统整流装置均流不佳的各种原因，提出了解决均流问题的方法，并分析的智能均流与自然均流的优缺点，为工程设备现场问题的解决提供了参考意见。
关键词：励磁系统；整流装置；均流随着电力系统的飞速发展以及单机容量的增长，大型同步发电机所需的励磁功率也有了明显的上升。
为了提高励磁系统的可靠性和增加励磁电源的容量，同时考虑到可控硅整流器容量的限制和系统对功率柜的冗余要求，一般都采用多功率柜并联运行方式，这样就产生了功率柜之间的均流问题。
处理好功率柜之间的均流问题，对于提高励磁系统运行的可靠性，保证电厂安全可靠地运行具有重要意义[1]。
1、提高均流问题的方法对于励磁系统均流较差的问题，首先应结合各种监测手段确定可控硅元件是否工作正常，如元件本身均正常导通，则需要根据各柜的异常情况实施最优的解决方案。
1.1 调换可控硅排列次序对于可控硅的并联使用，要得到大范围的动态均流，应选择并联可控硅元件的RT0，VT0一致。
选斜率电阻相近的可控硅元件作为同一桥臂的位置进行并联，VTM相近仅作为参考。
1.2 交流母排重新设计在整流元器件参数较匹配或完全一致情况下，有时候也会出现不均流的问题。
往往由于交流母排设计不合理导致：（1）铜排弯折或者接口太多，自感与接触电阻较大；（2）柜体结构不合理，单相铜排涡流；（3）铜排排列不合理，距离过近，排间产生互感。
随着机组容量的提升，各桥臂的载流能力要求越来越高，铜排布局对均流影响越来越大。
电解铝与离子膜烧碱行业同相逆并联的技术得到了广泛应用，同相逆并联特点就是利用导体产生的磁力线相互抵消，减少母线的交流阻抗，达到提高功率因数的目的，如图1所示。
图1 同相逆并联1.3 智能均流智能均流是通过数字控制的方式改变每个可控硅功率柜的触发角度，根据实际运行中各柜电流的不同，调整各柜触发时间使电流小的柜子先触发导通，电流大的柜子后导通，从而实现各柜电流平均值的均衡。
同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法
同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法1. 引言同步发电机励磁自动控制系统是发电厂中的重要系统之一，它能够稳定地调整发电机的励磁电流，保持电压的稳定。
在实际运行中，为了确保发电机能够正常、高效地工作，常常需要采用一些特定的控制方法。
本文将从深度和广度两个方面，对同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章，旨在帮助读者更全面、深入地理解这一主题。
2. 常用的控制方法同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法包括恒压控制、恒功率因数控制和恒无功功率控制。
这三种方法各自有着不同的特点和适用范围，下文将分别对它们进行探讨。
2.1 恒压控制恒压控制是一种常见的控制方法，在发电机运行中起到了至关重要的作用。
它通过不断地调整发电机的励磁电流，以保持输出电压在额定值附近波动。
恒压控制方法能够有效地维持系统的电压稳定性，使得发电机在不同的负载情况下都能够保持良好的电压输出。
在实际运行中，这种控制方法常常被广泛采用，因为它简单易行，且具有较好的稳定性。
2.2 恒功率因数控制恒功率因数控制是另一种常用的控制方法，它主要是通过调节励磁电流，以保持系统的功率因数在一个稳定的范围内。
功率因数是电力系统中一个非常重要的参数，它直接影响着系统的稳定性和电能利用率。
采用恒功率因数控制方法能够有效地提高系统的功率因数，降低传输损耗，改善电能质量。
在电力系统中，恒功率因数控制方法也得到了广泛的应用。
2.3 恒无功功率控制恒无功功率控制是在电力系统中常用的一种控制方法，它主要是通过调节发电机的励磁电流，使得发电机能够输出恒定的无功功率。
在电力系统中，无功功率是一个非常重要的参数，它直接关系到系统的稳定性和运行安全。
采用恒无功功率控制方法能够有效地控制无功功率的流动，改善系统的稳定性，保证系统正常运行。
3. 个人观点和理解经过对同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法的了解和研究，我认为这些方法各有其独特的优势和适用范围。
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摘要同步发电机励磁系统对电力系统的可靠性和稳定性起着重要作用，在我国，励磁系统的可靠性和技术性能指标还不能令人满意。
除了制作水平的提高外，利用特殊的动态测试设备在设计、生产、运行、维护等各个阶段对励磁系统进行设计验证和动态性能测试，是提高励磁系统可靠性和技术性能指标的重要手段。
随着计算机技术的发展，数字仿真测试技术在电力系统研究领域正起着越来越重要的作用。
因此研究采用数字仿真测试技术对同步发电机励磁系统进行动态性能测试，对提高励磁系统的可靠性和技术指标有着重要意义。
关键词：同步发电机，励磁系统AbstractThe excitation system of synchronous generator plays an important role in reliability and stability of power system. However, the reliability of current excitation system in China is not very satisfactory. To improve the reliability and performance of excitation system, in addition to enhancing the fabrication technology, it is critical to conduct design verifying and dynamic performance testing at the stages of design, manufacture, run and maintenance with special dynamic testing devices. With the rapid development of computer science and technology, digital simulation testing is becoming more and mo re important in Power System research field. Adopting digital simulation testing technology in the dynamic performance testing of synchronous generator excitation systems has a great significance in improving the reliability and performance of an excitation system.Keyword: Synchronous Generator, Excitation System目录摘要 (1)目录 (2)1 综述 (3)1.1课题的研究背景和意义 (3)1.2同步发电机励磁系统的主要任务 (3)1.3励磁的发展演绎 (4)1.4同步发电机对励磁的基本要求 (4)2同步发电机励磁系统的基本原理 (6)3同步发电机励磁系统的实验研究 (10)3.1 WDT-ⅢC型电力系统综合自动化试验台介绍 (10)3.2同步发电机励磁系统试验装置 (12)3.3同步发电机励磁控制实验 (23)4结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1 综述1.1课题的研究背景和意义近年来，随着发电机容量的不断增大，远方水电厂到负荷中心的长距离输电线路的出现，这时，发电机间的联系变得比较松散，就出现了输送功率的极限问题。
特别是在发生故障的情况下，有可能使发电机失去同步。
另一方面，随着大规模联合电力系统的出现，系统的结构和运行方式越来越复杂多变，这就增加了发生系统性事故和导致大面积停电的几率。
电力系统稳定破坏事故是电力系统各种事故中涉及面最广、后果最严重的事故之一。
因此，电力系统的稳定性问题历来为世界各国所普遍关注。
在当前，为提高电力系统稳定性而采取的措施中，励磁控制有明显的作用。
在诸多改善发电机稳定性的措施中，提高励磁系统的控制性能，被公认为是最有效和最经济的措施之一。
励磁控制系统是同步发电机的重要组成部分，它的特性好坏直接影响到同步发电机运行的可靠性与稳定性。
励磁的主要任务是根据发电机的运行状况，向发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流，以满足发电机的运行需要。
同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。
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，通常称为励磁功率输出部分(或称为功率单元)。
另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流的大小，以满足运行需要，一般称为励磁控制部分(或称控制单元，或统称为励磁调节器)[]1。
目前，励磁系统测试在国内仍然采用比较落后的手段，一种方法是采用独立于励磁和发电机系统的试验测试装置，使用万用表，示波器等常用仪器在现场真实机组上完成励磁系统的静态、动态试验，检验其性能，过程中甚至由人工来读数，记录，分析，制表。
因此存在测试周期长，测试精度低及人工强度大等缺点，且对机组有损害。
另一种方法是采用嵌入到控制器的测试软件，在机组运行过程中实现数据采集并分析处理，完成励磁系统的测试，这种方法对机组也有损害。
与励磁调节器的自动化程度相适应，对励磁调节系统试验的要求也随之提高。
目前传统的试验测试装置已很难对励磁系统的特性进行全面的测试，难于适应现代技术发展的需要。
因此研制功能齐全，具有等效控制对象模型、操作方便的新型励磁测试系统实现动态测试势在必行[]2。
1.2同步发电机励磁系统的主要任务励磁系统是同步发电机的重要组成部分，对发电机的运行可靠性、经济性及其它特性有直接的影响。
它的主要作用有：1．正常运行时供给发电机励磁电源，并根据发电机负载的变化作相应调整，以维持发电机端电压或电网中某一点电压在给定水平上。
当发电机突然甩负荷时，实行强行减磁以限制其端电压，使其不会过度升高。
此外，当几台发电机并联运行时，通过励磁系统的作用可使无功功率在机组间得到稳定和合理的分配。
2．通过灵敏而又快速的励磁调节，提高电力系统运行的静态稳定和输电线路的传输能力。
当电力系统发生短路或因其它原因使系统电压严重下降时，对发电机实行强行励磁，以提高电力系统的动态稳定。
如果发电机内部发生短路故障，则对发电机实行自动灭磁，以降低故障的损坏程度。
1.3励磁的发展演绎整个励磁控制系统的发展包括两个方面：一是主励磁系统本身即励磁方式的改进与发展：另一个方面是励磁调节器即励磁控制方式的改进与发展，当然这两个方面的发展是互有关联的。
1960年以来，随着电子技术的发展，太功率可控硅整流装置的出现，取代了在运行中弊端百出的直流励磁机系统，出现了交流励磁机励磁方式(有刷励磁方式和无刷励磁方式)。
从上世纪七、八十年代以来，自励方式得到广泛的研究与应用，其中自并励励磁方式受到了越来越多的关注。
，由于自并励励磁方式的种种优点，它己逐渐成为一种发展的趋势。
有资料表明，只要合理解决好自并励励磁方式自身所存在的一些问题，它可以被应用于包括水电、火电、核电在内的绝大多数发电机组。
励磁控制方式的发展大致经历了三个发展阶段。
在第一阶段中主要采用的是按发电机端电压的偏差△y进行比例式调节的方式，以及后来出现的PID励磁控制方式。
在第二阶段中，电力系统稳定器PSS(power system stabilizer)最具代表性，它是在第一阶段发展的基础上，采用机端电压的频率，，或机组转速m，亦或是发电机电磁功率尸作为辅助输入量的L种方式，用以抑制由于励磁系统和发电机绕组的滞后特性所产生的低频振荡，从而提高电力系统的动态稳定性。
第三阶段是随着现代控制理论的发展，出现的线性最优励磁控制方式，非线性最优励磁控制方式，智能控制方式以及基于大系统理论的分散与协调控制方式等。
1.4同步发电机对励磁的基本要求首先，对于发电机励磁控制系统，按照我国的标准，有以下几点要求：1．运行要高度可靠、结构要简单、检修维护要方便。
2．发电机稳态电压精度不低于0．5％～1．0％。
无功调差范围：汽轮发电机组为±10％，水轮发电机组为±15％。
3．发电机端电压随频率的变化要小，当频率变化为1％时，电压变化小于±O．25％。
4．具有良好的动态品质：在10％阶跃信号输入时，发电机端电压的超调量不超过50％(快速励磁系统不超过30％)：振荡次数不超过3～5次：调节时间：汽轮发电机组不大于10s，水轮发电机组不大于5s。
甩额定负荷时，超调量不大于15％～20％。
5．发电机在各种运行方式下，灭磁开关应能可靠灭磁，并且不产生过高的电压。
其次，对励磁调节器的要求是：1．具有较小的时间常数，励磁调节器总的等值时间常数不大于O．05s。
2．为保证闭环控制系统的稳定性和良好的动、静性能指标，应采取适当的控制规律和必要的校正措施。
如PID控制、转子电压软负反馈等。
快速励磁系统应配置PSS或多变量控制装置，以利于电力系统稳定性的要求。
实现励磁控制多功能的其它控制规律。
3．采取必要的限制措施以保证整体的可靠性，例如防止转子过电压的励磁过电压限制；防止转子过载的过电流限制：防止失磁的最低励磁电流限制等。
另外，对励磁电源的要求也有两条：1．励磁电源要有足够的调节容量，以适应各种运行方式的要求。
2．励磁电源要提供足够的强励倍数和电压上升速度，我国规定强励倍数取2倍，直流励磁机方式可降低为1．8倍；强励允许时间：空冷方式的机组为50s，水内冷等其它方式只能为10s(水轮机组可为20s)；电压上升速度(电压响应比)不小于2倍／s[]1。
2同步发电机励磁系统的基本原理同步发电机励磁系统的基本结构如图2.1所示，同步发电机励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。
励磁功率单元包括励磁机或励磁变压器、可控硅整流器等，它向同步发电机提供直流电流，即励磁电流；励磁调节器根据输入信号和给定的调节规律控制励磁功率单元的输出。
整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。
其中，励磁调节器是控制器，励磁功率单元为执行机构，发电机是控制对象。
图2-1 励磁系统基本结构框图励磁系统的结构在技术发展的不同阶段而有所不同，如励磁控制器电气部分就经历了模拟式调节器和微机式调节器，控制策略也经历了比例式调节规律、PID 控制、LOEC控制、PSS 辅助控制等；励磁功率单元结构也多有不同，有直流电机励磁方式、交流电机励磁方式以及静止励磁方式。
同步发电机根据磁极形状可以分为隐极和凸极两种形式。
隐极同步发电机气隙均匀，转子机械强度高，适合于高速旋转，多与汽轮机构成发电机组，是汽轮发电机的基本结构形式。