论文总字数：25063字

摘 要

随着生产力的发展与科学技术的进步，人们对电能的需求量越来越大，国民经济与电力系统的联系越来越紧密，发电容量不断创出新高。无论正常运行还是电力系统故障，都需要对发电机励磁电流进行适当合理地调节。因为对励磁电流进行自动调节，不仅可以提高电能质量，合理分配无功，还可以提高系统运行的稳定性。而不同的励磁方式，具有不同的特点和运行维护要求。同步发电机的励磁方式主要包括直流发电机供电的励磁方式、自励整流供电的励磁方式、交流励磁机经整流供电的励磁方式。本课题结合不同容量发电机运行要求，阐述了不同励磁方式的原理和特点，例如调差系数的调整方法、可控整流的输出与控制等，以及数字式AER的实现，探讨性研究了励磁系统新技术。

关键词：发电机；励磁系统；运行特性；励磁方式；调差系数

Operation and control method of excitation system in power plant

Abstract

With the development of productivity and technological progress, people's demand for electric energy is more and more large, the national economy is more and more closely connected with the power system, and the power generation capacity continues to reach a new high. The excitation system is an important part of the electrical part of the power plant. Changing the excitation current can change the operating characteristics of the synchronous generator. Whether it is normal operation or power system failure, it is necessary to properly adjust the excitation current of the generator. Because of the automatic regulation of excitation current, not only can improve the quality of power, rational distribution of reactive power, but also improve the stability of the system operation. Different excitation modes have different characteristics and operation and maintenance requirements. The excitation mode of synchronous generator mainly includes DC generator power supply excitation mode, self-excited rectifier power supply excitation mode, AC exciter power supply through rectification excitation mode. Combined with the operation requirements of generators of different capacity, this paper describes the principle and characteristics of different excitation modes, such as the adjustment method of the adjustment coefficient of difference, the output and control of controllable rectifier, and the realization of digital AER, and discusses the new technology of excitation system.

Key words: generator; Excitation system; Operation characteristics; Excitation mode; difference coefficient

目录

摘要 III

Abstract IV

第一章 绪论 1

1.1选题的目的与意义 1

1.2国内外的发展现状及存在的问题 1

1.3本课题研究内容和指导思想 1

第二章 励磁调节的作用和不同励磁方式原理分析 2

2.1励磁调节的作用 2

2.2不同励磁方式及其原理 2

2.2.1直流发电机供电的励磁方式 2

2.2.2自励整流供电的励磁方式 3

2.2.3交流励磁机经整流供电的励磁方式 4

第三章 励磁调节与发电机外特性的关系及调控 5

3.1具有AER发电机的外特性 5

3.2AER无调差环节时的情况 5

3.3AER有调差环节时的情况 8

3.4具有AER发电机外特性的移动 9

第四章 励磁系统中的可控整流分析 10

4.1三相全控桥式整流电路 10

4.2控制触发脉冲要求 10

4.3整流工作状态 11

4.4逆变工作状态 15

第五章 数字式AER工作原理 19

5.1数字式AER的组成 19

5.2工作通道各环节工作原理 22

5.2.1电气量测量 22

5.2.2电压调节计算 26

5.2.3数字移相及触发脉冲形成 29

5.3电力系统稳定器(PSS) 31

5.3.1正阻尼力矩与负阻尼力矩 31

5.3.2.AER的负阻尼作用 32

第六章 新技术探讨与研究 35

6.1无刷励磁方式发电机 35

6.2数字式励磁调节器 35

6.2.1数字式励磁控制系统的功能和特点 36

6.2.2数字式励磁调节器的优点 36

6.2.3数字式励磁调节器技术的展望 37

第七章 结束语 38

谢辞 39

参考文献（References） 40

第一章 绪论

1.1选题的目的与意义

随着生产力的发展与技术进步，人们对电能的需求量越来越大，国民经济与电力系统的联系越来越紧密。励磁系统是发电厂的重要组成部分，改变励磁电流可以改变同步发电机的运行特性从而影响电能质量与系统的稳定性，且随着电网的扩大，电力系统的稳定性与安全性问题日益突出，因此对励磁系统的进一步研究具有非常重要而又长远的实际意义。

1.2国内外的发展现状及存在的问题

国内中小型同步发电机的励磁装置(AER)开始逐渐从直流励磁机的常规励磁方式转向半导体整流励磁方式，半导体励磁装置是用电子整流方式将交流变换成直流，以取代直流励磁机用机械整流方式获得直流励磁电源。因此具有体积小、重量轻、励磁容量大及维护方便等优点。而缺点是受系统影响大、调节复杂，从而存在以下几种问题：1.当前运行的半导体可靠性和安全性不高，若励磁装置中的某个器件出现损坏可导致整个系统无法正常运转。2.半导体型号众多，每种励磁装置都要采用对应的器件，给设备的维护和修理带来不少困难。3.结构相比传统励磁装置更加复杂，提高了管理成本，不利于操作人员迅速掌握。

智能化数字式励磁控制系统开始成为新的发展趋势，像加拿大通用电气公司设计出4台300MW机组采用CGE生产的SILCO型微机励磁调剂器的自并励系统。由两台微机励磁调剂器组成双通道系统。我国目前最新的励磁调节装置是南瑞继保公司研发出的RCS-9410数字励磁调节装置，这种数字式励调节装置的优点是，反应及时，运行平稳，自动化程度高，便于管理，缺点是操作更复杂，对人员的技术水平有着更高要求。

1.3本课题研究内容和指导思想

本课题结合不同容量发电机运行要求，阐述不同励磁方式的原理和特点，分析和研究自动励磁调控方法，以及数字式AER的实现。

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