【摘要】同步發(fā)電機中的核心部分是由發(fā)電機勵磁系統(tǒng)構(gòu)成的，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)主要的作用是，在運作過程中為同步發(fā)電機勵磁電源提供一套全面性、優(yōu)質(zhì)性的系統(tǒng)服務(wù)。通常情況下，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)是由兩大核心部分構(gòu)成。其中的一部分是勵磁功率輸出部分，供應(yīng)直流電流給同步發(fā)電機的磁場繞組，從而建立直流磁場；另一部分的主要作用是，為了確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，在正常運作或者是運作過程中發(fā)生故障的情況下，能夠及時地對勵磁電流給予適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。根據(jù)上述綜合性的分析可知，同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)對于電網(wǎng)的正常運作具有舉足輕重的作用。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機勵磁系統(tǒng)；性能；電網(wǎng)穩(wěn)定；影響

1、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)介紹

1.1勵磁系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和原理

供給發(fā)電機供應(yīng)勵磁電流的電源設(shè)備及其附屬設(shè)備，稱之為發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)可以分為勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器，其中，勵磁功率單元向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流勵磁電流，勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁自動控制系統(tǒng)是一個由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元及發(fā)電機構(gòu)成的一個反饋控制系統(tǒng)。

1.2勵磁方式

（1）直流發(fā)電機勵磁：由專用的直流發(fā)電機為其提供勵磁電流。這個直流發(fā)電機，稱為直流勵磁機，此種勵磁方式的優(yōu)點：勵磁電流獨立，工作可靠、減少自身用電消耗，但其也存在勵磁調(diào)速慢，維護工作量大的缺點。（2）他勵靜止勵磁：交流勵磁機裝在發(fā)電機大軸上，其輸出的交流電流經(jīng)過整流后供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁，其交流副勵磁機（永磁機或具有自勵恒壓裝置之發(fā)電機）提供勵磁電流。這種方式下，發(fā)電機屬于他勵方式，且采用靜止的整流裝置。（3）自勵式靜止勵磁：此種勵磁方式中，勵磁電源曲子發(fā)電機本身，而不設(shè)置專門勵磁機，其分為兩種方式：①自并勵靜止勵磁：其勵磁電流取自于發(fā)電機出口的整流變壓器，發(fā)電機經(jīng)端口處獲得的三相交流電經(jīng)過勵磁變，經(jīng)整流裝置整流后得勵磁電流供給發(fā)電機勵磁，并且通過直流刀連接到主備勵切換柜、滅磁柜，最后到發(fā)電機轉(zhuǎn)子；此種勵磁方式結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備少、投資省和維護工作量少。②自復(fù)勵靜止勵磁：這類勵磁方式，除設(shè)有與自并勵勵磁方式一樣的整流變壓器外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機定子回路的大功率電流互感器，在發(fā)生短路時由互感器給發(fā)電機提供較大的勵磁電流以便彌補整流變壓器輸出不足。

2、勵磁系統(tǒng)對電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定的影響

當(dāng)發(fā)動機運作過程中，沒有任何的勵磁調(diào)節(jié)時，發(fā)電機的內(nèi)電勢Eq的值為常數(shù)，此時所對應(yīng)的汽輪發(fā)電機的功角特性如圖1（a）所示。在該圖中，這條曲線在發(fā)電機系統(tǒng)中也被稱作是內(nèi)功率特性曲線。如果發(fā)電機系統(tǒng)在其運作的過程中，對于勵磁進行自動的調(diào)節(jié)，那么，此時的發(fā)電機的內(nèi)電勢Eq的值不是常數(shù)，而是一個變值，所對應(yīng)的發(fā)電機系統(tǒng)的傳輸功率會有所提升。

假設(shè)，電動機系統(tǒng)中的自動勵磁調(diào)節(jié)具有無慣性的特性，同時，假設(shè)在發(fā)電機系統(tǒng)運作的過程中，負(fù)載變化的情況下，能夠確保發(fā)電機的暫態(tài)電勢Eq'的值趨近于一個常數(shù)。在這個過程中，由于隨著發(fā)電機系統(tǒng)用的負(fù)載變化，發(fā)電機的內(nèi)電勢Eq會隨著發(fā)電機系統(tǒng)中的勵磁調(diào)節(jié)而產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)值變化，這種情況下的內(nèi)功率特性不再是上圖中的正弦曲線，是由一組發(fā)電機的內(nèi)電勢Eq等于不同恒定值的正弦曲線族上相應(yīng)工作點所組成，具體的曲線圖如圖1（c）所示。為了有效地與發(fā)電機內(nèi)電勢Eq值為常數(shù)或恒定值時的內(nèi)功率特性曲線相互區(qū)分，將內(nèi)電勢Eq隨發(fā)電機系統(tǒng)負(fù)載發(fā)生相應(yīng)變化的曲線稱作為外功率特性曲線。根據(jù)下圖1（d）可清晰地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)電機的暫態(tài)電勢Eq'保持恒定不變的情況下，發(fā)電機的內(nèi)電勢Eq會隨著負(fù)載的提升而不斷地增高。

3、勵磁系統(tǒng)對電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定的影響

電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定性問題，可以理解為電網(wǎng)機電振蕩的阻尼問題。阻尼問題一直都是勵磁控制系統(tǒng)的主要組成部分。它不僅影響到勵磁控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，同時對于系統(tǒng)的質(zhì)量保障也起到一定的影響。電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定性的影響也就是振蕩阻尼影響。由于微機自動勵磁控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使勵磁控制系統(tǒng)中的自動電壓調(diào)節(jié)造成電網(wǎng)機電振蕩阻尼變?nèi)酰ㄉ踔磷冐?fù)）的最重要的原因之一。在—定的運行方式及勵磁系統(tǒng)參數(shù)下，勵磁調(diào)節(jié)器用在維持發(fā)電機電壓不變的同時，產(chǎn)生負(fù)的阻尼作用。在正常實用的范圍內(nèi)，勵磁電壓調(diào)節(jié)器的負(fù)阻尼作用會隨著開環(huán)增益的增大而提高。因此提高勵磁調(diào)節(jié)裝置的精度和提高系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性是矛盾的。當(dāng)調(diào)節(jié)不當(dāng)，或者操作者技術(shù)不過關(guān)，或者時間把握不佳，也會影響到阻尼情況。在—定的運行方式及勵磁系統(tǒng)參數(shù)下，電壓調(diào)節(jié)作用在維持發(fā)電機電壓恒定的同時，產(chǎn)生負(fù)的阻尼作用。在正常實用的范圍內(nèi)，勵磁電壓調(diào)節(jié)器的負(fù)阻尼作用會隨著開環(huán)增益的增大而加強。因此提高電壓調(diào)節(jié)精度的要求和提高動態(tài)穩(wěn)定性的要求是不相容的。

結(jié)語：

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機中的核心構(gòu)成部分，其主要的作用是為同步發(fā)電機勵電源提供一套全面性、優(yōu)質(zhì)性的系統(tǒng)服務(wù)。先進的勵磁系統(tǒng)能夠確保電源質(zhì)量的優(yōu)良性能，保障電網(wǎng)安全順利的運作以及電網(wǎng)運行相關(guān)的穩(wěn)定性質(zhì)量。

參考文獻：

[1]張文朝，顧雪平，梁海平，陸勇，唐浩，韓鈺，湯偉.基于直覺模糊決策的機組勵磁系統(tǒng)動態(tài)性能評價[J].中國電機工程學(xué)報，2015，35（22）：5749-5756.

[2]蘇為民，吳濤，付宏偉，趙焱.勵磁調(diào)節(jié)器入網(wǎng)性能檢測情況綜述[J].華北電力技術(shù)，2013（01）：1-5+42.

[3]李陽海，潘劍，楊濤，黃樹紅，高偉.電網(wǎng)低頻振蕩監(jiān)測及抑制技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].湖北電力，2014，38（08）：8-11+16.