一文看懂发电机逆变励磁的工作原理

描述

　　励磁的作用与分类

　　作用：

　　1、维持发电机端电压在给定值，当发电机负荷发生变化时，通过调节磁场的强弱来恒定机端电压。

　　2、合理分配并列运行机组之间的无功分配。

　　3、提高电力系统的稳定性，包括静态稳定性和暂态稳定性及动态稳定性。

　　分类：

　　按整流方式可分为旋转式励磁和静止式励磁两大类。其中旋转式励磁又包括直流交流和无刷励磁；静止式励磁包括电势源静止励磁机和复合电源静止励磁机。

　　一般我们把根据电磁感应原理使发电机定子形成旋转磁场的过程称为励磁。

　　励磁分类方法很多，比如按照发电机励磁的交流电源供给方式来分类：

　　第一类是由与发电机同轴的交流励磁机供电，称为交流励磁（他励）系统，此系统又可分为四种方式：

　　（1）交流励磁机（磁场旋转）加静止硅整流器（有刷）。

　　（2）交流励磁机（磁场旋转）加静止可控硅整流器（有刷）。

　　（3）交流励磁机（电枢旋转）加硅整流器（无刷）。

　　（4）交流励磁机（电枢旋转）加可控硅整流器（无刷）。

　　第二类是采用变压器供电，称为全静态励磁（自励）系统，当励磁变压器接在发电机的机端或接在单元式发电机组的厂用电母线上，称为自励励磁方式，把机端励磁变压器与发电机定子串联的励磁变流器结合起来向发电机转子供电的称为自复励励磁方式。这种结合方法也有四种：

　　（1）直流侧并联

　　（2）直流侧串联

　　（3）交流侧并联

　　（4）交流侧串联

　　励磁的技术指标

　　（1）当发电机的励磁电压和电流不超过额定励磁电压和电流的1.1倍时，励磁系统保证连续运行。

　　（2）励磁系统顶值电压倍数≮1.6~1.8（2.0）

　　（3）励磁系统允许强励时间≮10s

　　（4）励磁系统电压响应比（电压上升速度）“自并激”系统≮3.5“三机”系统≮1.6~1.8（2.0）

　　（5）电压调整范围70~110%

　　（6）电压调整精度≤±0.5%（0.25%）

　　（7）调差范围±10%（15%）

　　（8）励磁系统强行切除率≤0.1%蓝色数字为对一般励磁系统的要求，红色数字为对大型机组和优质励磁系统的要求。

　　发电机励磁原理

　　当发电机转速达到90%额定转速时，机组（通过励磁装置）自动起励，使励磁电流到空载电流。通过同期装置使发电机自动并网。在次过程中，发电机励磁是通过直流系统励磁，当起励正常后，可以切换到励磁变压器或励磁机供给发电机励磁电流。转子电流消除的过程也就是逆变灭磁的过程。

　　发电机实现逆变的条件

　　负载必须是电感性负载，且原来储存能量，即三相全控桥原来工作在整流工作状态;控制角a应大于900小于1800，三相全控桥的输出电压平均值为负值;逆变时，交流侧电源不能消失。

　　使发电机励磁绕组的磁场尽快消失的过程称为灭磁。常见的三种灭磁方式是励磁绕组对常数电阻放电的灭磁方式、励磁绕组对非线性电阻放电的灭磁方式、全控整流桥的逆变灭磁。

　　发电机灭磁实际上是将励磁绕组储存的能量消耗掉。采用常数电阻灭磁时，储能消耗在该电阻上;采非线性电阻灭磁时，储能转变为电弧消耗在灭弧栅中;采用整流桥逆变灭磁时，储能馈给励磁绕组（励磁机）说白了就是利用晶闸管可以改变控制角的特性，按需要，在起机和正常运行时交变直来励磁，停机时直变交（逆变），将励磁绕组储存的能量消耗在励磁变上。

　　发电机逆变励磁的工作原理

　　发电机逆变：是通过励磁调节器（或是微机励磁装置）减少励磁电流，当电流微励磁空载电流时，启动逆变装置（通过改变可控硅二级管导通角（反向触发器），使几组功率柜电流二极管都截止。然后进行灭磁，此时发电机有剩磁，它通过功率柜后面并列在大功率二级管上的氧化锌阀片吸收发电机的剩磁。