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目录第一章发电机励磁系统的发展及现状...........................................11.1励磁主回路的发展动态...................................................11.2励磁调节器发展动态.....................................................31.2.1银针式调压器：.....................................................41.2.2炭阻式调压器.......................................................41.2.3盘式(摆动接触式)调压器.............................................51.3国外励磁发展动态......................................................10第二章发电机励磁系统的作用及分类..........................................212.1励磁系统作用..........................................................212.1.1维持发电机或其他控制点(例如发电厂高压侧母线)的电压在给定水平......212.1.2控制并联运行机组无功功率合理分配..................................212.1.3提高电力系统的稳定性..............................................212.2励磁系统分类..........................................................252.2.1交流励磁机系统....................................................252.2.2静止励磁系统......................................................282.2.3直流励磁机系统（选读）............................................312.2.4谐波励磁系统（选读）..............................................32第三章发电机励磁系统的组成与算法..........................................333.1励磁系统的配置........................................................333.1.1自并激励磁系统的基本配置..........................................333.1.2他励交流励磁机静止硅整流器方式（三机他励励磁系统）................343.1.3他励交流励磁机两机励磁系统........................................353.1.4他励交流励磁机静止可控硅励磁方式（两机励磁）......................363.1.5他励旋转硅整流器励磁方式(无刷励磁系统)............................373.2励磁控制系统的控制算法................................................393.2.1PID调节及其算法..................................................393.2.2转子电压软负反馈（励磁系统稳定器ESS）............................413.2.3励磁电压硬负反馈..................................................413.3励磁调节器的基本工作原理..............................................423.4电力系统稳定器........................................................443.4.1低频振荡原理......................................................453.4.2PSS作用原理......................................................463.4.3电力系统稳定器参数选择............................................473.4.4对电力系统稳定器的基本要求........................................483.4.5PSS实现的方法....................................................48第四章可控硅整流装置......................................................514.1可控硅的主要参数......................................................514.2整流电路的原理........................................................554.3异常情况下的波形分析..................................................624.4半导体励磁系统的保护..................................................65第五章灭磁与过压保护......................................................705.1灭磁概述..............................................................705.2灭磁分类..............................................................725.3灭磁系统设计考虑工况..................................................765.4灭磁设计需要考虑的几个问题............................................765.5ZNO阀片的选择........................................................795.6灭磁系统参数复核......................................................795.7灭磁系统用部件介绍....................................................795.8过电压及其抑制........................................................815.8.1过电压的分类......................................................815.8.2抑制过电压的措施..................................................855.8.3过电压装置的配置..................................................895.9轴电压及其抑制........................................................89NES-5100发电机微机励磁系统培训教材(第三版)-1-第一章发电机励磁系统的发展及现状1.1励磁主回路的发展动态在上世纪60年代以前，同步发电机基本上都是采用同轴直流励磁机的励磁方式，由于当时发电机单机容量不大，输电线路不长，因此基本上能满足当时的要求，但直流励磁机维护困难，炭刷易产生火花，换向器易于磨损，随着发电机单机容量的增大，励磁容量也相应增大，当汽轮发电机单机容量达10万千瓦，励磁机容量已近500千瓦，而同轴的转速为每分钟3000转的直流电机，受限于换向的极限容量仅为500千瓦。当时大容量发电机或是用齿轮减速后驱动直流励磁机，或是用带大飞轮的独立驱动的电动发电机供励磁。后来，随着硅整流元件出现，直流励磁机逐步被同轴交流励磁机和整流器代替，交流励、磁机的容量基本上不受限制。在1960年代,当时的第一机械工业部委托电器科学研究院，组织了汽轮发电机三机交流整流励磁系统的全国统一设计。这种方式在大型汽轮发电机上一直延用至今。为减小时间常数，交流励磁机通常采用频率100-250周，中频付励磁机用350-500周，早期中频付励磁机采用感应子式，转子上无绕组，近年来已逐步被永磁发电机所代替。1960年代初，可控硅元件刚出现，电流、电压定额较低，所以他励式可控硅静止励磁用得较少。可控硅主要用在三机交流整流励磁系统主励磁机的励磁控制上。应该指出1960年代末期天津电气传动设计研究所，在发展我国各种主回路励磁方式上，起了很大作用，例如在1969年率先研制，并在天津第一发电厂4＃机25MW汽轮发电机上，投运了直流侧电流相加的自复励可控硅励磁系统，并励部分用的是三相半控整流桥。串联部分用的是三相二极管整流桥。1971年投运了由天传所设计，上海华通开关厂、上海整流器厂、上海电机厂参与生产的富春江2＃机60MW发电机的自复励可控硅励磁系统，容量为当时国内昀大。并励的功率部分用的是三相半控整流桥，限于当时国内生产元件的水平，富春江水电厂的可控桥臂是由（700V,200A）可控硅元件4串6并组成。此外天传所还为长办试验电站陆水电站8800KW发电机设计了他励可控硅励磁系统，可控硅整流桥用三相全控桥，整流桥每臂SCR2串5并，于72年投运。后来这种方案天传所还用在南桠河、渔子溪水电厂二台4万KW发电机上。与此同时，在参照河北省岗南水电站从日本进口的10MW抽水蓄能发电机励磁的基础上，还设计出了可控相复励的励磁系统，在湖北省一台10MW调相机上运行。整流器是不可控的，是靠改变相复励变压器电压绕组上的电压来调节，后者由饱和电抗器L控制，本方案可靠性高，缺点是相复励变压器，饱和电抗器体积大。动态响应差。NES-5100发电机微机励磁系统培训教材(第三版)-2-AVRL图1-1可控相复励1970年代中期，天传所还为河南安阳发电厂一台10万KW汽轮发电机研制了无刷励磁装置，同时还参加了从英国Brush公司引进的一台23MW燃汽轮发电机的无刷励磁系统的仿制。同一时期，为给葛洲坝电站励磁方案进行中间试验，天传所（东方电机厂参加）在湖南省花木桥电站进了交流侧电压相加的自复励磁系统的研制。在中小型发电机上，天传所还推出了双绕组电抗分流励磁调节系统，国内还开发过谐波励磁系统，昀大的一台是用在河北邯郸马头电厂＃25MW汽轮发电机上。AVR图1-2谐波励磁系统大型发电机定子电压高，谐波绕组和主绕组绝缘困难，制造工艺复杂。谐波励磁只适用中小电机。现在美国GE公司生产的P棒励磁系统也是在发电机定子槽内安放附加绕组(不是谐波绕组)，作为励磁供电电源。1970年代中期，南京热电厂进口了一台125MW意大利制造的汽轮发电机，采用他励可控硅励磁，励磁机本身用不可控相复励，意专家来调试，曾遇困难，不稳定，昀后由南瑞电气控制公司技术人员调试成功，在此期间，富春江水电厂从法国进口了5＃、6＃机，励磁为自复励励磁系统，其自励部分和复励部