大型同步发电机励磁系统实验研究设计
同步发电机光控无刷励磁系统的研究
ＱｉｎＪａ ｐｎ Ｘｉｎ ｉ ｕ ｎ ａ ｉｎ ｉｇ ａ ｇ Ｔｅ ａ ｙ
Ｗ ｕ ｎ Ｕｎ ｖｅ ｓｔ ｈａ ｉ ｒ ｉｙ
摘
一
要： 基于普通无刷励磁系统存在 的问题， 出了 提
励磁 电流是 由炭刷 、 滑环 引入转子 励磁 绕组 的 。 随 着 电力 电子 技术 的发展 和 电力 电子器 件可 靠性 的
区 和 改善 电力系 统 的静 态 稳 定性 。
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｃ ｕ ｅ ｏ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍ ｓｔ ａ ｘ ｓ ｎ ｔ ｅ ｔ ａ ｔ Ｂｅ ａ ｓ ｆｔ ｒ ｂ ｅ ｈ ｔ ｉ ｔｉ ｈ ｈ ｅ ｂ ｕ ｈ ｅ ｓｅ ｃ ｔ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ． ｅｐ ｐ ｒ ｒ ｓ ｎ ｓ ａ ｒ ｓ ｌ ｓ ｘ ｉａ ｉ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ Ｔｈ ａ ｅ ｅ ｅ ｔ ｏ ｐ ｎ ｖ ｌ ｒ ｓ ｌ ｓ ｘ ｉａ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｏ ｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｅ ｕ ｈ ｅ ｓｅ ｃ ｔ ｔ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｆ ｈ ｙ ｃ ｒ — ｂ ｏ ｔ ｎ ｚ ｔｏ ｅ ｅ ａ ｏ － ｏ ｔ ａ ｏ ｔｏｌ ｘ ｉ ａ ｉ ｎ ｓ ｓｅ ． ｉ ａｉｎ ｇ ｎ ｒｔ ｒ ｐ ｉ ｌｃ ｎ ｒ ｃ ｔ ｔ ｙ ｔ ｍ Ｉ ｃ ｅ ｏ ｔ
稳 态性能有 明显效果 。
而 滑 环 给 正常 运行 和 维 护带 来 困难 ， 时也 限制 同
了发 电机 的单 机 容量 。 无刷 励 磁 系统 的励 磁 控 制 是通 过 具有 ｌ￣ ２ 时间 常数 的交 流无 刷励 磁机 环 ｓ ｓ
关 键词 ： 同步发 电机 统 Ｍａｌｂ ｔ 仿真 ａ
提 高 ， 刷 励磁 技 术 在 同步 电动 机 上 的应 用越 来 无 越 广泛 。 目前 ， 内外 发 电站（ ） 国 厂 多数 采用 的是 带
基于AT89C51的同步发电机励磁控制系统设计
思想，采用模块化的设计原理 ，首先对同步发电机励磁控制器的硬件 、软件组成及运行流程进行了分析设
计 ；然后给 出了系 统硬 件原理图及软件流 程图 ；最后对实验结果 用ＭＡ Ｌ Ｂ Ｔ Ａ 进行 了仿 真验 证 ，实验结果表 明 该方 法有很好 的有效性。
关键 字 ：励磁控 制 ；ＡＴ ９ ５ ；ＭＡ Ｌ Ｂ ８Ｃ １ Ｔ Ａ 仿真
２ ＂ 年 ４月 ｏ
电 子 漏 试
Ｅ ＥＣＴ Ｌ ＲＯＮＩ Ｔ ＳＴ Ｃ Ｅ
繁 ４期
Ａｐｒ２０１１ ． Ｎｏ． ４
基于ＡＴ ９ ５ 的同步发 电机 励磁控制 系统设 计 ８Ｃ １
张秀珍
（ 福建工程学 院 电子信息与 电气工程系 福州 ３ ００ ） ５ １８
摘要 ：发 电机 在正常运行时 ，负载总是不断变 化的。为了保持 同步 发电机的端 电压稳 定 ，需要根据负载的大 小及负载 的性 质调节 同为核 心 ，以模糊 自适应ＰＤ Ｉ 控制 为主要的控制
０ 引言
，
压调节器 （ 简称 Ｄ Ｒ 的主导产 品是 以微型计算机为核 心 Ｖ） 构成的 ， 但其造价高 ，需要高技术支持 ，在一些小型 电站
对 电网的质量要求也越来
中不 适合推 广，而可 以采用小规模的 ，以单片机 为核心 的 发电机 电压调节器 。
越高 。一些小型水 电站发 电机保护简单且不可靠 ，自动化
ｖ ｒｆ ｄ ｂ ＡＴＬ ｅ ｉ ｙＭ ｉ ｅ ＡＢ ｉ ｌｔ ｎ ｎ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｅｕ ｔ ｈ ｖ ｈ ｗｎ ｔ ａ ｈ ｐ ｒ ａ ｈ ｈ ｓｅ ｃ Ｕ ｎ ｆ ｃ ｖ ｎ ｓ． ｓ ｍｕ ａｉ ，ａ ｄ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｒ ｓ ｌ ａ ｅ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ａ ｐ ｏ ｃ ａ ｘ ｅ ｅ ｔｅ ｅ ｔ ｅ ｅｓ ｏ ｉ ｌ ｓ ｉ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：Ｅ ｃｔｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ＡＴ８ Ｃ５ ； ＡＴＬ ｘ ｉ ｉ ｏ ｔｏ ； ａｏ ９ １Ｍ ＡＢ ｉ ｌ ｉ ｎ ｓ ｍｕ ａ ｏ ｔ
一种新型混合励磁永磁同步发电机的研究与设计
ｗ ｒ ｅｗ ｒ ｏ ｒ ａｅｔ ｇｅ ｓｎｈｏｏｓ ｒｓｌ ｓｇｎｒ ｏ ｅｕ ｎｙ（ ｅｅ ａｅ ｆｒｄｔ ａ ｏｂｅｐｒ ａｄｔ ｏｋ ｆ ｅ ｎ ｎ ｍａｎ ｔｙ ｃｒ ｕ ｕｈ ｓ ｅｅａ ｒｒｑ ｅｃ ｈｒｉ ｆ ｒ ｅ ｒ ｓ ｕ ｌ ｅ— ｈ ｐｍ ｎ ｂ ｅ ｔ ｆ ｎ ｔ ｒｅ ｅ ｏ ｄ ｍ ｆｆ ａｎｔｍ ｅｅａ ｒ）ｉａｎｗ ｓｈｍｅ ｆ ｅｍ ｎｎ ａｎｔ ｅ ｅａ ｒ ｙｒ ｘｉ ｔｎ ｈ ｃｎｃｌ ｒ — ａｅｔ ｇｅｉ ｇｎｒｔ ｓ ｓ ｅ ｅ ｒ ａｅｔ ｇｅ ｇｎｒｔ ｂｉ ｅｃ ａ ｏ．Ｔ ｅｔ ｈ ｉ ｉ ｌｌ ｍ ｓ ｏ ｃ ｏｐ ｍ ｏｈ ｄ ｔｉ ｅ ａｐ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｈｙ ｒｄ ｅ ｃｔ ｔ ｎ ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅｉｍ ｅ ｅ ａｏ ｓｉ ｅｃ ｒｅ ｔｉｔｒ ａｉｎ ｌｒｓ ａ ｃ ｏ ｕ ，ｐ ｔ ｏ － ｂ ｉ ｘ ｉ ｉ ｅｍａ ｅ ｔ ａｏ ｍａ ｎ ｔ ｓ ｇ ｎ ｒ ｔｒ ｓｔ ｕ ｒ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｆｃ ｓ ｕ ｒ ｈ ｎ ｏ ｆ
ｃｐ ｅ ｏ ｒ ａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔｓ ｇ ｅ ａｏ ｓａ ｄ ｉ ｌｍ ｅ ａ ｉｎ ｔｃ ｎ ｃ ｌｒｕｔ ｓ ｎ ｒｄｕ ｅ ｉｌ ｆｐｅ ｍ ｎ ｎ ｇ ｅ ｉｍ ｅｎ ｒ ｔ ｒ ｎ ｍｐｅ ｎｔｔｏ ｅ ｈ ｉ ａ ｏ ｅ ｗａ ｉｔｏ ｃ ｄ， ｔ ｅ ｉ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ｈｅ ｄ ｓｇ ｎ ｔｏ ｎ
双永磁发电机 ） 是一种全新方案 的混合励磁永 磁发 电机。介绍 了双永磁发 电机 的技术 原理和实施 的技术路
线， 简要介绍 了其设计方法及解决 的关键 问题 。双永磁发电机经试验测试结果表明 ： 双永磁发 电机 的方案可
行。 关 键 词 ： 永磁 ； 合 励磁 ； 频 ；无刷 ；同步 发 电 机 双 混 工 中 图 分 类 号 ： Ｍ ３ ２： Ｍ ３ １ 文 献 标 志 码 ： 文 章 编 号 ：６ ３６ ４ （０ ２ ０ －０７０ Ｔ ０ Ｔ ４ Ａ １７ －５０ ２ １ ）４０ ５ － ４
同步发电机励磁调节及励磁系统实验
同步发电机励磁调节及励磁系统实验一、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U F（保持机端电压稳定）、恒I L（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PWM整流器励磁系统的研究
第 １ 期 ９
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｎ Ｏ Ｍ Ｔ Ｏ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩＦ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ
ｏ机械 与电子０
科技信Ｊ Ｉ Ｌ
同步发电机 Ｐ ＷＭ 整流器励磁系统的研究
方 斌 刘菊 青 张 立 （ 淮北煤 电技 师学 院 安徽 淮 北 ２ ５ ０ ） ３ ０ ０
ｇ ｎ ｒ ｔ． ｅ ｅ ａ ｅ
【 ｙｗｏｄ ］ｉ ｌ ｉ Ｈｉ － ｏ ｅ－ ａｔｒ ｅｔ ｅ； ｘｉｔ ｎＳｓｅ Ｍａ ａ Ｋｅ ｒ ｓＳｍｕａ ｏ ｔ ｎ； ｇ Ｐｗ ｒＦ ｃ ｃｆ ｒＥ ｃｔ ｉ ｙｔｍ； ｔ ｂ ｈ ｏＲ ｉ ｉ ａｏ ｌ
Ｏ 引 言
随 着 各 种 电 力 电子 装 置 应 用 的 普 及 ，电 网 的谐 波 污染 也 １ 严 ３趋
ＦＡＮＧ ｎＬＩ Ｊ —ｑｎｇＺＨＡＮＧ Ｂｉ Ｕ ｕ ｉ Ｌｉ
（ ｎ ｕ ａｂ ｉ ｏ ｌ Ｅ ｅ ｔｉ ｔ ￣ｈ ａ ｉ Ｃ ｌ ｇ ， ａｂ ｉ ｈ ｉ ２ ５ ｏ ） Ａｈｉ Ｈｕ ｉ ｅ Ｃ ａ＆ ｌｃｒｃ ｙ Ｔ ｍｄ ／ ｏｌ ｅ Ｈｕ ｉ ｅ Ａｎ ｕ ， ３ ０ Ｏ ｉ ｓ ｅ
响 。 采 用双 闭环 控 制 策 略使 同 步 电机 机 端 电 压 得 到 较好 的 控 制 ， 免 避 了励 磁 系统 的 谐 波输 出 、 高 了功 率 因 数 ， 系统 更 有 效 地 运 行 。 提 使 这种 新 型 的变 流 技 术 应 用 于发 电机 励 磁 系 统 ， 现 了励 磁 电 流低 谐 波及 功 实
图中： ｅ ｉ ｒ ｍ （） １
图 ３ 相 ■ 关 系图
脉宽调制（ＷＭ） Ｐ 技术 ， 是近年来随着 Ｐ 本 ＷＭ 高 功 率 因数 整 流 器 应 用 于 发 电 机 励 磁 系 统， 代替 原有的可控硅励磁 系统 ， 析得出 了 Ｐ 分 ＷＭ 整流器在 不同坐 标 系 下 的 数 学 模 型 ．并 研 究 了控 制 系 统 调 节 器 参 数 对 励 磁 系 统 的 影
同步发电机励磁控制系统设计与分析
用。 国外 某些公 司 已经把 这种 方式 列为大 型机组 的 定型励 磁方式 。为 了更 加深入 地 了解 自并 励励磁 系
统 ， 设 计 采 用 自并 励 方 式 。 本 １ 主 回路设 计 主 回路 的设 计 首先 要计算 出变 压器的容 量 。计 算 时 ， 流 电 压 以 满 足 强 励 要 求 为 准 ， 虑 到 交 流 电 交 考 源允许 瞬时 电流过 载 ， 以交 流 电流 以额 定运 行 情 所 况 为准 。在 计 算 交 流 侧 线 电 压 时 有 一个 回代 的 过 程。先设 总 的 电压 降 占 １ ％， ５ 算得 估 算的 交流 侧 线 电压 。 根 据 这 个 求 得 的 线 电 压 求 出 交 流 侧 线 电 流 ， 然 后 求 出 交 流 电 源 功 率 。 根 据 求 得 的 电源 功 率 查 相 应 手 册 查 出相 近 变 压 器 漏 抗 。 用 查 得 的 漏 抗 数 值 再 求 一 次 交 流 侧 线 电 压 、 流 侧 线 电 流 ， 后 求 得 交 流 交 最
电机 机 端 短 路 时 强 励 问题 和 短 路 电 流 迅 速 衰 减 保 护 拒动 的 问题 的 解 决 ， 自并 励 方 式 越 来 越 普 遍 地 被 采
由于 自并励 方式 发 电机 起 动时 自己无法 建 立 电 压 ， 此 必 需 考 虑 起 励 问 题 。 考 虑 到 他 励 电 源 起 励 因 方式更 加 可靠 ， 且 一 般 起励 时 所 需 的他 励 电源 电 并 压不 高 ， 以采 用 厂 用 电起 励 。所 需 的起 励 电源 功 所 率 为 额 定 励 磁 功 率 的 ２ ５％， 求 得 起 励 电 源 容 量 为 ． 可 ５ ８ ６ Ａ。起 励 电源 电压为额 定 励磁 电压 的 １４ ．６ ＫＶ ／， 可算 出所 需 电源 电压 为 ４ Ｖ。 ９
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。
同步发电机数字式励磁控制系统的设计
量 由一 系列信 号所 表征 。信 号采 集部分 的任务 就是要 快 速 、 确 的采集外 部 信号 ， 准 为控 制算法 提供参 数 。模
（） Ｉ 信号量 采集 单元 ： 要想 对 发 电机 进行 控制 ， 首
先应 该 得到发 电机 及 电力 系统 当时 的状态 ， 些状 态 这
线修改， 动发出一个控制信号 ， 自 断开接触器 ， 切断起 励 电源 ， 进人 正常 调节 升压 。 在 发 电机 正 常工 作 时 ， 磁 电 源 由 接在 发 电机机 励
目前国 内微 机励磁 控制 器的研 制和开 发有 多个单 位 开展 了研 制 ， 中南 京 自动化 研 究 所 、 其 清华 大 学 、 华
中科技 大学研制 的产 品已在应 用 中 ， 但其 功能简单 ， 可
（） ４ 并列补偿 —— 用 于两 台或 多 台发 电机 并联 或
并 网运 行 。
Ｌ ＵＪ ｎｈ ａ １ ｕ — ｕ
（ ｈ ｐｃ ｌ ｌ ｔｃｌ ｅａ ｍ ｎ ｏ Ｘａｇ ｎＥｅｔｃｌ ｒ ｐ Ｘａｇ ｎ １１ １Ｃ ｉ ） Ｔ ｅ ｅｉ ｅ ｒ ａ Ｄ ｐｒ ｅｔ ｆ ｉ ｔ ｌ ｒ ａ Ｇｏ ， ｉ ｔ ０ ，ｈ ａ Ｓ ａ Ｅ ｃｉ ｔ ｎａ ｃｉ ｕ ｎ ａ ４１ ｎ
（） １ 自动电压调节（ Ｖ ） Ａ Ｒ ——其稳态 电压调整率
达到较高值。 （） ２ 稳定性—— 即 ＰＤ参数应能针对不同发电机 Ｉ
参数过行灵 活设 置 。
相继生产出微机励磁调节器 ， 这些大公司均具有很强
的科 研开 发能力 ， 励磁 控 制器 所 用 的计 算 机 系统 都 以
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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。