同步发电机励磁整流原理

同步发电机励磁整流原理
2014.10.10
目录
1、直流励磁机； 2、交流励磁机； 3、励磁电压响应比； 4、三相全控桥电路原理； 5、三相全控桥定量分析； 6、晶闸管换相阻容保护； 7、晶闸管快熔熔断器保护； 8、晶闸管脉冲移相电路； 9、励磁整流桥均流技术； 10、励磁系统按照电源分类； 11、励磁系统按照发电机分类； 12、励磁系统的组成与分类; 13、热管励磁功率柜。
1、直流励磁机
直流励磁机就是直流发电机。 直流发电机：
定子是励磁绕组；转子是电枢绕；换向 器相当于全波整流，将交流变为直流， 作为直流电源提供给发电机励磁绕组。
直流发电机分类
a：他励； b：并励； c：串励； d：复励。
1.1、直流励磁机励磁系统
复励直流发电机励磁系统：
➢ 励磁机并励绕组、励磁机并励绕组 电流调节电阻、励磁机串励绕组；
高强励倍数
低强励倍数
4、现代励磁基础：晶闸管
同轴直流发电机（体积大、效率低、容量小） 电力电子器件：二极管、晶闸管（可控硅）、IGBT等 PN结、单相导通特性、可控硅伏安特性 可控硅导通条件：正向电压、正向脉冲 可控硅关断条件：反向电压 同步电压、触发脉冲、脉宽调制
4.1、三相桥式全控整流电路
共阴极组——阴极
有刷交流励磁机的转子是励磁绕组，定子是电枢绕组，其交流输出经整流桥后再经 过碳刷进入发电机励磁绕组。
无刷交流励磁机的定子是励磁绕组，转子是电枢绕组，其交流输出经整流后直接进 入发电机励磁绕组。
2.1、交流励磁机特性简介
1、交流励磁机的短路暂态特性同普通交流发电机一样，有电枢反应，有Xd、Xd′、 Eq、Eq′的等概念。有的交流励磁机是一个凸极发电机，比如电枢旋转式； 2、交流励磁机三相空载短路同普通发电机一样，励磁电流突变并产生直流分量； 3、对于凸极机来说，EQ=U+jIXq，是凸极机虚拟量，但很重要，只有先确定EQ， 才能建立d-q轴，才能计算Eq。
3.3、高起始响应方案
1、为了提高交流励磁机的响应比，最简单的办法就是提高励磁电压强励倍数； 2、励磁电压强励倍数是强励电压与额定电压之比，有刷励磁是2-3倍，无刷可 以达到数十倍，其目的就是提高励磁电压响应比； 3、励磁电流强励倍数最高为2倍，尽管无刷励磁电压强励倍数很高，但是励磁 电流绝对不能超过2倍，否者就是误强励； 4、提高强励倍数，改变了励磁电压上升的斜率，使之满足0.1s的高起始要求。
导通顺序：
连接在一起的3个 晶闸管（VT1，VT3， VT5）
VT1 VT3 VT5
u
ia a
VT1－VT2
id
－VT3－ VT4 －VT5－VT6
负
v
b
ud 载
w
c
VT4 VT6 VT2
共阳极组——阳极 连接在一起的3个 晶闸管（VT4， VT6，VT2）
4.2、电阻负载a=30
u d 1 = 3 0 °u a
出电压波形相同。
O
ia
u ab
u ac
每管每周期导通120度
O
1，6管导通
1，2管导通 3，2t管导通
ห้องสมุดไป่ตู้
VT 1 VT 3 VT 5
id
a t
b
负 ud 载
c
VT 4 VT 6 VT 2
t
5，6管导通
5，4管导通 3， t 4管导通 14
4.3、电阻负载a=60
u d 1 = 6 0 °u a
ub
ub
uc
O
t1
u d2
ⅠⅡ
Ⅲ
ⅣⅤⅥ
关断后承受线电压,120 u d
u ab u ac
u b c u b a u ca u cb u ab u ac
度后线电压交换。
O
电阻负载，相电流为
上、下管各自导通时 u V T1
u ab u ac
u b c u b a u ca u cb u ab u ac
电流合成，波形与输
永磁机他励直流励磁机复励励磁
永磁机的优点：
1、同轴，可靠性高；
2、他励，不受电网影 响；
3、可以用提供频率方 法来减少励磁回路时间 常数。
简单无刷励磁系统
2.1、交流励磁机
交流励磁机：普通交流发电机，其电枢绕组带三相整流桥电路，将交流电变为直流 电，供给发电机励磁绕组。
交流励磁机分为2类：有刷交流励磁机，无刷交流励磁机。
过去强励和强减概念：检测发电机电压，当低于或高于强励强减整定值（低于 80%强励，高于120%强减），则短接或投入限流电阻，快速改变发电机励磁电 压，使之强励和强减。
因此，在励磁参数值中可以找的强励强减整定值，现在采用无级快速变 化的晶闸管励磁，再也没有这个参数了，请注意！
强励和强减继电器
电 阻
1.3、其他类型直流励磁机系统
q轴
d轴
3.1、励磁电压响应比
1、传统的励磁电压响应比，是指0.5s内励磁电压增加面积的等效高度与起始 值之比。等效高度通过计算三角形面积abe来，即R=（Uf2-Uf1）/（0.5Uf1）;
2、国家励磁标准中称为励磁系统标称响应，其实质还是励磁电压比R。
3.2、励磁电压响应时间
1、水电励磁标准中改励磁电压响应比为励磁电压响应时间； 2、励磁电压响应时间等于或小于0.1s为高起始响应； 3、交流励磁机为低起始响应，晶闸管静止励磁为固有高起始响应。
uc
uab对应
O
6，1导
u d2
通
ud
t1 t
u ab
ⅠⅡ u ac u bc
ⅢⅣ u ba u ca
ⅤⅥ u cb u ab
u a c VT 1
VT 3
VT 5
id
触发 脉冲 分配
VT5,6 6,1 1,2 2,3 3,4 4,5 5,6
O1
2
u V T1
3u a c
u ac
4
a
负
b
u
t d
载
c
➢ 发电机励磁绕组； ➢ 非自动电压调节器，是励磁电流调
节器； ➢ 励磁机串励绕组起是负荷补偿绕组，
随发电机负荷增加而增加励磁电流。
并励直流发电机励磁系统：
➢ 励磁机并励绕组、励磁机并励绕组 电流调节电阻；
➢ 发电机励磁绕组； ➢ TK复励变压器，起到随发电机负荷
增加而增加励磁电流。
1.2、直流励磁机强励强减
ub
uc
a =30
O t1
t
ud2
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
VT 4 VT 6 VT 2
O5
t
6
15
u ab
4.4、电阻负载a=90
u d1
ua
ub
uc
ua
ub
O
t
u d2 ud
u ab u ac
u bc u ba
u ca u cb u ab u ac u bc u ba
O
t
id
O
t
iV T1
O
t
ia
O
t
4.5、感性负载 u d 1 = 3 0 °u a