大功率整流器的研究与设计2

压在给定的容许范围内。在电力系统正常运行时，安全、可靠、先进的励磁能够维持电机系统的端电压(或者变压器的高压侧电压)在额定水平。当电机系统因负荷变化而机端电压发生变化时，励磁能够使之维持在给定水平并保证一定的精度要求。当电机系统向高压长距离线路空载合闸(即向长线充电)时，由于电容性电流产生的助磁电枢反应，在一定条件下，可能引起电机系统的自励磁，从而产生很高的端电压，这时励磁控制系统能够使电机系统的励磁电流减小甚至反向，从而抑制了电机系统的自励磁。当机组甩负荷时，通过励磁的调节作用，能够限制机端电压，使之不至于升至过高。在电力系统中运行机组的容量是有很大差异的，通过合理设定励磁调节器的调差系数，就可以根据电机系统容量大小合理分配机组的无功功率输出。 5.1.2 提高电力系统稳定性

(1) 维持电机系统端或指定控制点的电压在给定水平上满足这一要求首先考虑的是保证电力系统运行设备的安全性，即在小偏差干扰时下的微动态情况和在系统发生大扰动时的暂态情况下保证电机系统的电压维持在给定水平上；其次，是保证电机系统运行的经济性，因为电机系统在额定电压附近运行是最经济的，如果电机系统电压下降，则输出相同的功率所需的定子电流将增加，从而使损耗增加；此外，维持电机系统电压与提高电力系统稳定性方面的要求也是一致的。

(2) 提高电力系统运行的自并励稳定性

由于自动励磁调节作用的影响，能维持电机系统电压为额定值时线路输送的极限功率比无励磁调节时的传输功率高。因此，自动励磁控制系统对维持电机系统电压水平与提高电力系统自并励稳定具有十分重要的作用。当励磁控制系统能够维持电机系统电压为恒定值时，励磁系统，其自并励稳定极限都可以达到传输功率的极限值。

(3) 改善暂态稳定性

暂态稳定是电力系统受大扰动后的稳定性。主要是指事故后转于第一个振荡周期内的稳定性，就励磁控制系统而言，其作用主要由三个因素决定：

①励磁强励项值倍数。提高励磁强励倍数可以提高电力系统暂态稳定，但是提高强励倍数将使励磁的造价增加，同时对电机系统的绝缘性能要求也相应提高。

因此，在当前故障切除时间极短的情况下，过分强调提高强励倍数是不可取的。 ②励磁项值电压响应比。励磁项值电压响应比又称励磁电压上升速度。响应比超大励磁输出电压达到顶值的时间越短，对提高暂态稳定越有利。励磁项值电压响应比，由励磁的性能所决定。

③励磁强励倍数的利用程度。充分利用励磁强励倍数，也是通过励磁改善暂态稳定性的一个重要途径。如果电力系统在电厂附近发生故障，励磁的输出电压达不到顶值，

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或者达到顶值的时间很短，在电机系统电压还没有恢复到故障前的水平时已停止强励，使励磁的强励作用未得到充分发挥，因此也就降低了改善暂态稳定的效果。充分利用励磁顶值电压的措施之一就是提高励磁控制系统的开环增益。因为开环增益越大，调压精度超高。强励倍数利用越充分，也就越有利于改善电力系统的暂态稳定性。

(4) 改善动态稳定性

动态稳定性是研究电力系统受到扰动后，恢复到原始平衡点或过渡到新的平衡点(大扰动后)这一过程的稳定性。研究它的前提是：原始平衡点(或新的平衡点)是自并励稳定的，以及大扰动的过程是暂态稳定的[10]。

5.2 励磁组成及结构原理图

5.2.1 励磁的主要组成

(1) 励磁变压器

励磁变压器已由最初的油浸式或普通的干式变压器变成环氧浇注的干式变压器。尽管生产成本增加了，但事故率大幅度降低，从而加强了系统的可靠性。励磁变压器有两种选择方案：一种是三相固体成型；另一种是单相固体成型。三相固体成型的干式变压器由于成本低、占地小，应优先采用。只有当励磁功率过大时，才考虑采用三台单相干式变压器。变压器的两个副线圈一个用作励磁电源，另一个用作励磁整流柜风扇电源。

(2) 励磁调节器

励磁调节器是励磁的主要控制核心部分，它的发展经历了机电型、电磁型、晶体管分立元件型、模拟运算放大器型以及微机型等几个阶段。

从80年代初我国开始研制微机式励磁调节器，经过十多年的努力，设计、生产和运行方面已积累了丰富的经验 ，微机式励磁调节器在生产运行中都显示了优良的性能。90年代以来，微机型励磁调节器在中小型机组中也得到了广泛应用。

影响励磁调节器可靠性、调试维护的重点难点之一还有脉冲移相电路。微机式励磁调节器采用微机软件移相技术，利用软件中断方法进行控制角延时和分相触发方式，软件中断分相、测频，根据频率变化，软件调整延时计数值，可达到与发电机系统严格同步；这种微机脉冲移相技术，有着其它移相脉冲电路无可比拟的优点：移相的精度、稳定性、对称性有极高精度和稳定性的石英晶体作保证，触发脉冲对称度好，晶闸管输出电压波形非常整齐；移相由微机内部软件完成，有着极高的抗干扰能力；硬件仅有同步变换和脉冲放大环节组成，无电位器，无需调整，从而大大简化了电路结构。 智能故障诊断是微机励磁的另一大特点。其智能故障诊断功能可以完成数十个故障详细的识辨和避错，如它可以识辨出断线是哪一相，脉冲丢失是哪一桥的哪一臂，哪一连

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