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1-1 同步发电机励磁系统的任务1

一、电压控制及无功分配（1） 二、提高同步发电机并列运行的稳定性1

目录第二版说明前言符号说明第一章 同步发电机半导体励磁概述1

1-2 半导体励磁系统的发展5

1-3 半导体励磁系统的分类6

1-4 各种半导体励磁方式的构成8

一、他励系统（8） 二、自励系统（10） 三、用于直流励磁机的可控硅励磁方式12

1-5 半导体励磁调节器概述12

一、励磁控制系统（13） 二、对励磁调节器的要求（13） 三、励磁调节器的构成13

2-1 单相半波整流电路16

第二章 整流电路的原理及分析16

一、单相半波不可控整流电路（16） 二、单相半波可控整流电路（18） 三、带电感性负载的单相半波可控整流电路（20） 四、具有续流管的单相半波可控整流电路22

2-2 三相半波整流电路24

一、三相半波不可控整流电路（24） 二、三相半波可控整流电路（25） 三、带电感性负载的三相半波可控整流电路27

2-3 三相桥式不可控整流电路28

一、电压源供电的三相桥式整流电路（28） 二、电流源供电的三相桥式整流电路30

2-4 三相桥式半控整流电路32

2-5 三相桥式全控整流电路36

一、整流工作状态（37） 二、逆变工作状态39

2-6 整流电路的换流压降及外特性42

2-7 异常情况下的波形分析45

一、桥臂断开或其脉冲丢失（46） 二、三相半控桥的续流不良（48） 三、逆变过程的换相失败50

第三章 励磁系统主回路计算51

3-1 主回路电压、电流及控制角的计算51

一、交流侧线电压计算（51） 二、计算控制角α（52） 三、交流侧线电流计算（52） 四、交流电源功率计算53

3-2 整流桥负载的功率因数计算53

一、基波功率因数（54） 二、总功率因数55

3-3 三相整流桥短路电流的计算56

一、三相硅整流桥直流侧短路的计算（56） 二、三相桥式整流电路一臂击穿时短路电流计算58

3-4 三相整流桥硅元件选择61

3-5 暂态过程有关计算63

一、硅元件额定电流的选择（61） 二、可控硅额定电压的选择（63）三、硅元件的冷却63

一、同步发电机电磁暂态方程（64） 二、不调节励磁情况下同步发电机三相短路的暂态过程65

三、强行励磁对同步发电机三相短路电磁暂态过程的影响（66） 四、暂态过程中转子电流的计算（69） 五、固有强励倍数Ke的计算71

3-6 励磁电压响应比72

3-7 同步发电机的灭磁及其计算74

一、单独励磁机灭磁（75） 二、利用放电电阻灭磁（76） 三、利用非线性电阻灭磁78

四、采用灭弧棚灭磁（81） 五、利用可控硅桥逆变灭磁83

第四章 自并励半导体励磁系统85

4-1 自并励励磁系统接线方式85

4-2 起励问题86

一、他励起励（86）二、残压起励87

4-3 自并励发电机的稳定运行89

4-4 自并励发电机短路电流计算91

一、自并励发电机短路电流的特点（91） 二、三相短路各电量之间的关系（92） 三、三相短路的暂态过程（93） 四、临界外电抗（95） 五、试验曲线（96） 六、不对称短路97

4-5 自并励发电机对继电保护的影响98

4-6 自并励励磁系统与电力系统稳定100

一、静态稳定（100）二、暂态稳定101

4-7 自并励可控硅励磁系统的优缺点和应用范围102

第五章 直流侧叠加自复励半导体励磁系统104

5-1 直流侧并联自复励半导体励磁系统的工作原理104

5-2 励磁变流器参数选择106

一、在对可控硅桥最不利的工况下保证其正常工作（106） 二、在机端发生三相短路时应使机组不致失励107

5-3 励磁变压器参数选择108

一、可控硅桥应具有一定的强励能力（108） 二、可控硅桥应满足正常运行工况（109） 三、可控硅桥应适应特殊运行工况110

5-4 励磁变流器副方过电压问题110

5-5 并联自复励半导体励磁系统的运行112

一、起励及空载运行（112） 二、并列时无功上窜现象（112） 三、运行方式（113） 四、自励磁问题114

5-6 直流侧串联自复励半导体励磁系统的工作原理114

5-7 串联自复励系统的参数选择116

一、励磁变压器参数选择（116） 二、励磁变流器参数选择117

5-8 串联自复励发电机短路电流变化规律118

一、近端三相短路（119） 二、远方三相短路（121） 三、短路过程中的动态性能122

6-1 概述123

第六章 交流侧叠加自复励半导体励磁系统123

6-2 可控电抗器相复励半导体励磁系统125

一、工作原理（125） 二、参数计算125

6-3 交流侧串联自复励半导体励磁系统的工作原理及参数选择原则130

一、工作原理（130） 二、主回路参数选择（131） 三、同步电压模拟装置133

6-4 交流侧串联自复励半导体励磁系统的设计计算步骤134

6-5 一种新型结构的相补偿自复励半导体励磁系统137

第七章 他励半导体励磁系统139

7-1 交流励磁机带整流负载的外特性139

一、交流励磁机带三相整流桥负载的三种工作状态（139） 二、三种工作状态的外特性140

7-2 交流励磁机有关的几个问题141

一、交流励磁机定子电流的谐波分析（141） 二、交流励磁机稳态计算（144） 三、交流励磁机的功率145

7-3 他励静止硅整流器励磁方式146

7-4 他励静止可控硅励磁方式149

一、原理简述（149） 二、起励及升压（150 ） 三、交流励磁机电压畸变带来的问题150

7-5 他励旋转硅整流器励磁方式151

一、工作原理（151） 二、灭磁方式（153） 三、关于检测155

7-6 他励旋转可控硅励磁方式155

第八章 半导体励磁系统的保护157

8-1 过电压的来源及保护方式157

一、过电压的来源（158）二、过电压保护方式159

8-2 阻容吸收保护160

一、交流侧阻容保护（161） 二、直流侧阻容保护（163） 三、关断过电压保护163

8-3 硒堆及压敏电阻浪涌吸收器164

一、硒堆吸收装置（164） 二、压敏电阻浪涌吸收器166

8-4 转子过电压保护169

一、转子过电压保护方式（169） 二、可控硅跨接器（170） 三、非线性压敏电阻方式172

四、反并负向整流桥方式173

8-5 过电流保护174

一、快速熔断器（175）二、快速过电流继电器176

8-6 电压上升率的抑制178

8-7 电流上升率的抑制181

四、对直流侧RC环节的充电（184） 五、交替电流上升率184

一、本臂并联RC的放电（182） 二、交流侧RC的放电（183） 三、桥臂RC环节的放电184

8-8 串并联支路的均流、均压185

一、并联支路间的均流（185） 二、串联元件间的均压186

第九章 半导体励磁调节器的测量比较单元188

9-1 测量整流电路188

一、六相桥式整流（188） 二、十二相桥式整流（190） 三、测量变压器的计算192

9-2 滤波电路192

一、П型、Γ型滤波器（192） 二、桥式滤波器193

9-3 正序电压滤过器195

一、工作原理（195）二、参数选择197

9-4 比较整定电路198

9-5 调差电路203

一、桥式比较整定电路（198） 二、桥式比较整定电路的几个问题（201） 三、集成元件比较整定电路203

一、调差特性与机组间无功功率的分配（204） 二、调差电路的原理及接线方式205

第十章 综合放大单元208

10-1 综合放大单元的任务和要求208

10-2 直流运算放大器209

一、运算放大器的原理和特点（209） 二、用于励磁调节器的运算放大电路实例（210） 三、运算放大电路实现励磁调节规律211

10-3 运算放大器构成的综合放大单元实例214

10-4 磁放大器216

一、磁放大器的工作原理（217） 二、双拍磁放大器（219） 三、中频电源220

11-1 概述223

第十一章 移相触发单元223

一、移相触发电路的种类（223） 二、对移相触发单元的基本要求（223） 三、同步电压224

11-2 单结晶体管移相触发电路225

一、单结晶体管振荡电路（225） 二、单结晶体管移相触发电路227

11-3 锯齿波移相触发电路230

一、锯齿波的形成（230）二、移相控制方式（231）三、锯齿波移相触发电路举例232

11-4 余弦波移相触发电路234

一、余弦波移相原理（234） 二、控制角限制（235） 三、余弦波移相触发电路实例236

11-5 单稳态移相触发电路237

一、同步信号环节（238） 二、移相控制环节（239） 三、脉冲输出环节（240） 四、单稳态移相触发电路实例240

11-6 脉冲变压器241

一、脉冲变压器的功用和结构（241） 二、脉冲变压器的等效电路（242） 三、脉冲顶部失真243

四、脉冲前沿上升时间（245） 五、脉冲变压器的计算245

第十二章 半导体励磁调节装置的特性和运行248

12-1 半导体励磁调节装置的静态调节特性248

一、励磁调节装置的静态调节特性（248） 二、励磁调节系统的静特性251

12-2 半导体励磁调节器的镇定环节251

一、励磁装置稳定器（251） 二、电力系统稳定器252

12-3 励磁调节器的运行方式256

一、自动、手动运行方式及其切换（256） 二、两套调节器互为备用的运行方式257

12-4 励磁调节器中的直流供电电源259

一、励磁调节器中的直流供电电源的特点（259） 二、直流供电电源的运行方式259

13-1 空载励磁限制及励磁过载延时限制261

第十三章 励磁限制及运行监测261

一、空载励磁限制及励磁过载定时限限制（262） 二、具有反时限特性的励磁过载限制263

三、低频过励限制264

13-2 最大励磁电流限制（瞬时过励限制）265

13-3 欠励限制（低励限制）267

一、欠励时静稳限制条件（267） 二、模拟功率圆图的欠励限制接线（270） 三、模拟相角差的欠励限制接线（272） 四、按直线方程的欠励限制接线273

13-4 运行检测275

一、可控硅元件控制角α的测定（275） 二、无刷励磁系统中励磁电流的测量问题276

13-5 运行监视277

一、桥臂电流消失的监视（277） 二、串、并联时支路元件的监视（278）三、无刷励磁系统中交流励磁机两相运行的监视问题（279） 四、脉冲消失的监测280

13-6 励磁系统的信号281

14-1 可控硅开关式调节器总体工作原理283

第十四章 用于直流励磁机的可控硅励磁调节器283

14-2 开关式调节器主回路的工作原理及特性285

一、调节励磁的基本原理（285） 二、开关调节方式（286） 三、续流方式及调节特性287

14-3 开关式调节器关断回路的工作原理291

一、关断过程（291） 二、开关回路的主要波形（293） 三、带附加可控硅的关断回路294

四、由励磁机供电的关断回路295

14-4 可控硅连续式调节器297

一、总体工作原理（297） 二、移相回路（298） 三、触发回路（299） 四、功率输出回路300

14-5 励磁变压器供电的可控硅调节器301

15-1 概述302

第十五章 微机型励磁调节器302

一、微机励磁调节器的基本配置和基本工作原理（302） 二、微机励磁调节器的调节规律304

三、微机励磁调节器的优点305

15-2 测量部分305

一、模拟式电量变送器（305） 二、交流接口（306） 三、转速测量307

15-3 计算及综合部分308

一、PID调节算法（308） 二、最优控制算法（309） 三、用软件实现励磁调节器的多种功能310

15-4 数字移相触发器312

一、同步电压整形电路（312） 二、数字移相及脉冲形成（313） 三、脉冲功率放大315

参考文献316