同步发电机励磁系统概述
同步发电机的励磁系统基础知识讲解
由条件①、②共同得出：
（R k）I EE
LEE
dI EE dt
E0
时间常数为：
Tse
LEE Rk
二、交流励磁机系统 1、他励的交流励磁机系统
特点：容量较小，只占同步发电机容量的0.3%～0.5%；响应速度快；一 般
主励磁机的频率为100Hz或更高。 GE（100Hz）—— 主励磁机； MFG（500Hz）—— 付励磁机（中频发电机）； AEEL —— 付励磁机励磁绕组。
E
Tt
I EE R
2）、自励直流励磁机的时间常数
①、由自励直流励磁机等效电路得：
I EE R LEE
dI EE dt
Ue
②、根据自励直流发电机端电压的建立过程
虚线（EEL的磁化曲线）上任何一点的 励磁机电动势为：
UeBiblioteka E0Ue E0 I EE.1
I EE
E0
kIEE
E0 —— 剩磁电势； Ue —— 励磁机工作电压。
完全不考虑励磁机的时间常数，励磁电压的建立速度快，时间常数小， 但对其容量要求较大。
2）、自励的交流励磁机系统之二
时间常数大，对其容量要求较小。 他励与自励系统均属静止励磁，只有通过滑环才能送入励磁回路。
3、无刷励磁系统 1）、可控硅不旋转系统（响应速度较慢）
2）、可控硅旋转系统
中频付励磁机MFG（书中ALG）→EEL供电，PG（脉冲触发器）的q、 d合成磁场在空间和时间上作着相角和大小的不同变化，从而达到控制励磁 机送至转子绕组的励磁电流的变化。
起励电源：解决交流励磁机的磁路经过交流电枢后，剩磁不如直流励 磁机那样高，不足以可靠的起动可控硅。中频发电机（MFG）可靠工作 后，退出。
发电机励磁系统
复励系统
复励系统
3
1.直流励磁机励磁系统
多用于七十年代以前的中小型机组。
2.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-静止整流器励磁 系统（“三机”励磁系统）
多用于六十年代以后100MW以上的大型火电机组。
3.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-旋转整流器励磁 系统（“无刷”励磁系统）
用于八十年代以后的大中小型机组（用量较少）。
在发电机突然解列、甩负荷时，强行励磁，将励磁电流迅速 减到安全数值，以防止发电机电压过分升高；
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4．提高继电保护动作的灵敏度
当系统处于低负荷运行状态时，发电机的励磁电流 不大，若系统此时发生短路故障，其短路电流较小， 且随时间衰减，以致带时限的继电保护不能正确工 作。励磁自动控制系统就可以通过调节发电机励磁 对发电机进行强励，不仅有利于提高电力系统稳定 性外，还因加大了电力系统的短路电流而使继电保 护的动作灵敏度得到提高。
在研究并联运行发电机组间的无功分配问题时所涉及的主要概念 之一是发电机端电压调差率。所谓发电机端电压调差率是指在自动 励磁调节器调差单元投入，电压给定值固定，发电机功率因数为零 的情况下，发电机的无功负载从零变化到额定值时，用发电机端电 压百分数表示的发电机端电压变化率，通常由下式计算：
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6．改善电力系统的运行条件
因为维持发电机端电压的恒定有利于维持电力系统的电压水 平。当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，励磁自 动控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度地增加励磁以提 高系统电压。从而可以改善电力系统的运行条件。
（1）改善异步电动机的自起动条件 （2）为发电机异步运行创造条件 （3）减少重负荷合闸时的电压下降 （4）重负荷跳闸时，减少系统电压的上升
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。
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同步发电机是电力系统中常见的发电设备之一，它的励磁系统起到了关键的作用。
励磁系统是控制同步发电机的磁场强度和稳定性的关键元件，它直接影响到发电机的电压和频率稳定性以及对外网的供电能力。
本文将就同步发电机励磁系统及常见故障进行讨论和分析。
同步发电机的励磁系统通常由励磁电源、励磁机械部分和励磁控制部分组成。
励磁电源可以分为直流励磁电源和交流励磁电源两种形式。
直流励磁电源是通过整流器将交流电源转换为直流电源，供给励磁机械部分产生励磁磁场。
交流励磁电源则是通过变压器将外部交流电源转换为励磁所需的低电压交流电源。
励磁机械部分是通过旋转励磁机械部件产生磁场，通常采用的是直流励磁机或永磁发电机。
励磁控制部分则是通过控制励磁电源的电压或频率来调节励磁磁场的强度。
在同步发电机励磁系统中，常见的故障包括励磁过程异常、励磁机械部分故障和励磁控制部分故障。
励磁过程异常是指在发电机启动过程中，励磁系统不能正常产生和维持发电机所需的磁场。
造成励磁过程异常的原因很多，包括励磁电源故障、励磁电源控制失灵、励磁机械部分故障等。
励磁电源故障可能是由于电源本身供电异常或电源连接线路接触不良等原因引起的。
励磁电源控制失灵通常是由于励磁控制部分元件故障或程序错误引起的。
励磁机械部分故障可能包括励磁机械部件损坏、励磁机械传动系统故障等。
励磁机械部分故障是指励磁机械部件发生故障导致无法正常产生磁场。
励磁机械部件可能会因为长期使用或受到外部因素的影响而损坏。
励磁机械部件可能会出现磁铁脱落、励磁绕组短路、励磁机械轴承故障等情况，这些都会导致励磁机械部分失效。
励磁控制部分故障是指励磁控制部分元件或系统出现故障导致励磁磁场无法正常调节。
励磁控制部分是整个励磁系统中最关键的部分，它直接影响到发电机的电压和频率稳定性。
励磁控制部分主要包括励磁控制器、励磁控制电路、励磁控制系统等，这些元件或系统可能因为元件老化、过载、短路等原因导致故障。
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同步发电机励磁系统是保证发电机正常运行的重要部分，其主要功能是提供足够的电流来激励发电机的转子，使其产生磁场，进而产生电能。
励磁系统通常由励磁机、稳压器、控制电路以及电源组成。
励磁机是励磁系统的核心部分，其主要作用是将机械能转化为电能，供给发电机转子。
励磁机的励磁电流大小决定了发电机的输出电流和电压。
稳压器用于控制励磁电流的稳定性，保证发电机输出的电压稳定。
励磁控制电路负责监控和调节励磁系统的工作状态。
通常包括采集发电机输出的电压和电流信号，根据设定值来调节励磁电流大小。
电源提供励磁系统工作所需的电能。
通常采用直流电源或者交流电源。
在实际运行中，励磁系统可能遭遇各种故障，这些故障会导致发电机输出电压不稳定甚至损坏设备。
常见的故障有以下几种：1. 励磁电流异常：励磁电流过大或者过小都会影响发电机的输出电压。
过大的励磁电流容易导致发电机和稳压器过热，损坏设备；过小的励磁电流会导致电压下降，无法满足负荷需求。
2. 励磁机故障：励磁机损坏会导致无法正常供电，使得发电机无法产生电能。
常见的故障原因有励磁机转子绝缘损坏、绕组短路等。
3. 稳压器故障：稳压器负责调节励磁电流的稳定性，如果稳压器损坏或者调节不当，会导致励磁电流波动，进而导致输出电压波动。
4. 控制电路故障：励磁控制电路负责监控和调节励磁系统的工作状态，如果控制电路出现故障，励磁系统无法正常工作。
针对这些故障，我们可以采取以下措施进行分析和解决：1. 对励磁电流进行监测和调节，确保励磁电流在正常范围内波动。
2. 定期检查励磁机和稳压器的绝缘情况，及时更换绝缘材料。
3. 对励磁机进行定期维护保养，包括清洁、润滑和紧固等工作。
4. 对控制电路进行定期检查和测试，确保其正常工作。
5. 配备备用励磁机和稳压器，以备发生故障时能够迅速替换。
同步发电机励磁系统是发电机正常运行的关键部分，对其进行故障分析和解决是确保发电机正常工作的重要环节。
第二章 同步发电机励磁控制系统
①励磁对静态稳定的影响
PG
E qU X
sin
X
—系统总电抗，一般为发电机、变压器、输电线路电抗之和；
—发电机空载电动势 E q 和受端电压 U 间的相角，或叫功角。
Pm
E qU X
解决方案1：无自动励磁调节时，IEF 恒定， q为常数，此时的功角特性称 E 为“内功角特性”，功率极限出现在 δ=90°的条件下。 解决方案2：按电压偏差进行比例 调节的励磁控制系统，则近似为按 E q' 为常数求得的功角特性曲线 C如图1.2-8所示，δ’’> 90°。（外功角特性曲线1） 解决方案3：有灵敏和快速的励磁调节器，可视为能保持UG恒定。
§2.4 励磁调节器原理
一、励磁调节器的功能和基本框图
励磁调节器是一个闭环比例调节器。 输入量：发电机电压UG 输出量：励磁机的励磁电流或是转子电流，通称为IAVR 功能：一是保持发电机的端电压不变；其次是保持并联机组间无功 电流的合理分配。
二、励磁调节器原理
构成励磁调节器的形式很多，但自动控制系统的核心部分却 很相似。基本的控制由测量比较、综合放大、移相触发单元组成 。 1、测量比较单元 作用：测量发电机电压并变换为直流电压，与给定的基准电压相 比较，得出电压的偏差信号。 ①电压测量 电压测量是将机 端三相合成电压降压 、整流、滤波后转换 成一正比于发电机电 压UG的直流电压Use。
3、移相触发单元 移相触发单元是励磁调节器的输出单元，它根据综合放大单 元送来的综合控制信USM的变化，产生触发脉冲，用以触发功率整 流单元的晶闸管，从而改变可控整流柜的输出，达到调节发电机 励磁的目的。
余弦波移相触发单元（具体电路从略）的输入电压USM与控制 角α具有下述关系：
3同步发电机励磁PSS原理
3同步发电机励磁PSS原理3同步发电机励磁PSS原理1.概述1.1 目的本文档旨在介绍同步发电机励磁PSS（Power System Stabilizer）原理及其应用。
1.2 背景同步发电机励磁是电力系统中保持电压稳定和动态性能的关键环节。
PSS是一种控制装置，通过调节发电机励磁系统，以提高发电机在电力系统中的稳定性和动态响应。
本文将详细介绍同步发电机励磁PSS的原理和应用。
2.同步发电机励磁系统概述2.1 励磁系统组成同步发电机励磁系统由励磁机组、调速器和励磁控制设备组成。
2.2 励磁系统功能励磁系统的主要功能是提供适当的发电机励磁电流，以维持发电机电压稳定并保证系统功率平衡。
3.PSS基本原理3.1 PSS的概念PSS是一种专门设计用于改善发电机振荡稳定性的控制系统。
其通过在发电机励磁系统中添加一个反馈环路来提供反馈控制，以抑制发电机振荡。
3.2 PSS工作原理PSS通过检测系统频率振荡和发电机转子振荡，调整发电机励磁系统的电流来实现功率和振荡的稳定性控制。
4.PSS的设计和实施4.1 PSS设计步骤4.1.1 系统分析和模型4.1.2 发电机振荡模式识别4.1.3 PSS参数选择和调试4.1.4 PSS性能评估和验证4.1.5 PSS实施和集成4.2 PSS调试和测试方法4.2.1 离线测试4.2.2 在线测试4.2.3 模拟测试5.PSS实际应用5.1 PSS在发电机振荡控制中的应用5.2 PSS在系统稳定性增强中的应用5.3 PSS在频率稳定性改善中的应用5.4 PSS在调度和调度控制中的应用附件：________1.频率振荡分析报告2.励磁控制系统设计方案3.PSS调试计划法律名词及注释：________1.励磁机组：________指发电机的励磁设备，包括励磁机和励磁控制装置。
2.调速器：________用于控制发电机的输出功率，以保持发电机与电网的频率同步。
3.励磁控制设备：________控制发电机励磁系统的装置，包括励磁机组、励磁调节器等。
同步发电机励磁系统
同步发电机励磁系统引言同步发电机是一种将机械能转换为电能的设备，它通过励磁系统来生成磁场，使得转子能够与电网同步运行。
励磁系统在同步发电机的运行中起着至关重要的作用，它对发电机的稳定运行和输出电能的质量产生着重要影响。
本文将介绍同步发电机励磁系统的原理、常见的励磁系统类型以及其在电能发电中的作用。
一、同步发电机励磁系统的原理同步发电机的励磁系统的主要作用是在转子上产生磁场，使得转子与电网的磁场同步，从而使得发电机可以向电网输出电能。
励磁系统的原理可以通过法拉第定律来解释，该定律表明磁场的变化会产生感应电动势。
在同步发电机中，励磁系统的磁场可以通过直流电流在转子上产生。
当通过励磁绕组的电流改变时，绕组周围的磁场也会发生变化，从而在转子内感应出电动势。
这个感应电动势会引起一定的电流流动，从而通过励磁绕组将转子磁场与电网磁场同步。
二、常见的励磁系统类型1. 直流励磁系统直流励磁系统是最常见的励磁系统类型之一。
在直流励磁系统中，励磁绕组通常由一组电枢绕组和磁极绕组组成。
电枢绕组通过直流电流产生磁场，并与磁极绕组相互作用，从而产生所需的磁场分布。
直流励磁系统具有调节灵活性好、响应速度快等优点，被广泛应用于各种类型的发电机。
2. 恒功率励磁系统恒功率励磁系统是一种在同步发电机中常用的励磁系统类型。
恒功率励磁系统通过自动调节输出的励磁电流，使得同步发电机在负载变化时能够保持输出功率不变。
该励磁系统利用负载的反馈信号对励磁电流进行调整，从而实现恒功率输出。
恒功率励磁系统在电能供应系统中起到了稳定电能输出的重要作用。
3. 智能励磁系统随着电力系统的发展，智能励磁系统逐渐成为同步发电机励磁系统的研究重点。
智能励磁系统利用现代控制技术和计算机技术，可以实现对励磁电流和磁场的精确控制，从而提高同步发电机的运行效率和稳定性。
智能励磁系统具有较高的灵活性和可扩展性，能够适应不同负载和电网变化的要求。
三、同步发电机励磁系统在电能发电中的作用1. 稳定发电机输出电压和频率同步发电机励磁系统是保证电力系统稳定运行的关键之一。
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同步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,直接影响发电机的
运行特性。
励磁系统一般由两部分构成：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，自动调节功率单元输出
的励磁电流，以满足发电机远行的要求。
同步发电机励磁系统的任务
无论在稳态运行或暂态过程中，同步发电机的运行状态在很
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
系统的技术经济指标。
为此，在正常运行或事故情况下，同步发
电机都需要调节励磁电流。
励磁调节应执行下列任务。
一、电压控制及无功分配
在发电机正常运行工况下，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，使发电机端电压回复到给定水平，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，应限制机瑞电压使之不致过份升高。
另外．当几台机
组并列运行时，通过励磁系统应能稳定地分配机组的无功功率。
维持电压水平和机组间稳定分损无功功率，这是励磁调节应执行
的基本任务。
调节作用，应限制机瑞电压使之不致过份升高。
另外．当几台机组并列运行时，通过励磁系统应能稳定地分配机组的无功功率。
维持电压水平和机组间稳定分损无功功率，这是励磁调节应执行的基本任务。
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，是使并入系统中的所有同步
发电机保持同步运行。
系统在运行中随时会遭受各种扰动，这样，伴随着励磁调节,系统将由一种平衡状态企图建立新的平衡状
态。
这一过渡历程的时间叫做暂态时间。
在这个时间内系统是振
荡的,如果振荡逐渐衰减，在有限的时间内系统稳定到新的平衡
状态，则称系统是稳定的。
电力系统稳定的主要标志是，在暂态
时间未了，同步发电机维持或依复同步运行。
如果扰动是一种大的种击，例如高压输电网络中发生短路，
成一台主要发电机被切除，系统将发生较强烈的振荡，一些同步
发电机也可能失步。
这种情况下的稳定问题，习惯上称为动态稳
定问题(现在国外有些文献中，称为暂态稳定)。
扰动的另一种形式是负荷随机地发生小的变化，即所谓小干
扰。
同步发电机在小干扰下的稳定问题，习惯上称为静态稳定问
题。
分析及实践表明，励磁系统对提高同步发电机并列运行的稳
定性具有重要作用。
现分述如下。
1．励救对静态稳定的影响
静态稳定是指发电机在稳态运行时遭受到某种极其微小的扰
动后，能够自动地恢复到原来的运行状态。
由多合同步发电机并
联组成的电力系统应该是静态稳定的，这是电力系统能够正常运
行的基本条件。
发电机的励磁调节，特别是灵敏快速的励磁调节，
对提高静态稳定，效果是显著的。
当然,提高电力系统静态稳定
可以有许多措施，而发电机采用优质的励破系统，例如半导体励
隘系统，则是最经济和最有效的措施。
2．励磁对动态稳定的影响
当发电机受到大的扰动时，能否继续保持同步运行，这属于
动态稳定研究的问题。
总的说来，调节励磁对动态稳定的影响没有对静态稳定那样显著。
励磁系统对提高动态稳定而言，表现在快速励磁和强行励磁的作用上。
以单机并到无穷大系统的
情况为例，当高压网络中发生短路，在短路末切除的一个短暂时
间内，同步发电机的端电压和传输的功率都将显著降低，而原动
机的调速器在留恋期间(例如1秒以内)尚来不及动作。
这就要
求励磁系统快速地动作，并强行励磁到顶值，使EQ增大，使传拘功率不致过分降低，并使发电机的功率特性曲线的加速面积减小，制动面积增大，以阻止发电机摇摆角过度增大，以利于提
高动态稳定。
但由于发电机励磁回路时间常数的影响，即使是快速响应和高项位电压(或称高顶值倍数)的励磁系统，对振荡的
第一个周期，摇摆角度通常只能降低几度，或者说只能使发电机的动稳定功率极限少量提高。