【摘要】同步發(fā)電機(jī)中的核心部分是由發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)構(gòu)成的，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)主要的作用是，在運(yùn)作過程中為同步發(fā)電機(jī)勵(lì)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(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是由兩大核心部分構(gòu)成。其中的一部分是勵(lì)磁功率輸出部分，供應(yīng)直流電流給同步發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)繞組，從而建立直流磁場(chǎng)；另一部分的主要作用是，為了確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在正常運(yùn)作或者是運(yùn)作過程中發(fā)生故障的情況下，能夠及時(shí)地對(duì)勵(lì)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(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)于電網(wǎng)的正常運(yùn)作具有舉足輕重的作用。

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

1、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)介紹

1.1勵(lì)磁系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和原理

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

1.2勵(lì)磁方式

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

2、勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定的影響

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作過程中，沒有任何的勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)電機(jī)的內(nèi)電勢(shì)Eq的值為常數(shù)，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的汽輪發(fā)電機(jī)的功角特性如圖1（a）所示。在該圖中，這條曲線在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中也被稱作是內(nèi)功率特性曲線。如果發(fā)電機(jī)系統(tǒng)在其運(yùn)作的過程中，對(duì)于勵(lì)磁進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)，那么，此時(shí)的發(fā)電機(jī)的內(nèi)電勢(shì)Eq的值不是常數(shù)，而是一個(gè)變值，所對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的傳輸功率會(huì)有所提升。

假設(shè)，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)具有無慣性的特性，同時(shí)，假設(shè)在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)作的過程中，負(fù)載變化的情況下，能夠確保發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢(shì)Eq'的值趨近于一個(gè)常數(shù)。在這個(gè)過程中，由于隨著發(fā)電機(jī)系統(tǒng)用的負(fù)載變化，發(fā)電機(jī)的內(nèi)電勢(shì)Eq會(huì)隨著發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的勵(lì)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(jī)的內(nèi)電勢(shì)Eq等于不同恒定值的正弦曲線族上相應(yīng)工作點(diǎn)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(jī)內(nèi)電勢(shì)Eq值為常數(shù)或恒定值時(shí)的內(nèi)功率特性曲線相互區(qū)分，將內(nèi)電勢(shì)Eq隨發(fā)電機(jī)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(jī)的暫態(tài)電勢(shì)Eq'保持恒定不變的情況下，發(fā)電機(jī)的內(nèi)電勢(shì)Eq會(huì)隨著負(fù)載的提升而不斷地增高。

3、勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的影響

電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性問題，可以理解為電網(wǎng)機(jī)電振蕩的阻尼問題。阻尼問題一直都是勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要組成部分。它不僅影響到勵(lì)磁控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)于系統(tǒng)的質(zhì)量保障也起到一定的影響。電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的影響也就是振蕩阻尼影響。由于微機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)造成電網(wǎng)機(jī)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(yùn)行方式及勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)下，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器用在維持發(fā)電機(jī)電壓不變的同時(shí)，產(chǎn)生負(fù)的阻尼作用。在正常實(shí)用的范圍內(nèi)，勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器的負(fù)阻尼作用會(huì)隨著開環(huán)增益的增大而提高。因此提高勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的精度和提高系統(tǒng)動(dòng)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(shí)間把握不佳，也會(huì)影響到阻尼情況。在—定的運(yùn)行方式及勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)下，電壓調(diào)節(jié)作用在維持發(fā)電機(jī)電壓恒定的同時(shí)，產(chǎn)生負(fù)的阻尼作用。在正常實(shí)用的范圍內(nèi)，勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器的負(fù)阻尼作用會(huì)隨著開環(huán)增益的增大而加強(qiáng)。因此提高電壓調(diào)節(jié)精度的要求和提高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的要求是不相容的。

結(jié)語(yǔ)：

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)中的核心構(gòu)成部分，其主要的作用是為同步發(fā)電機(jī)勵(lì)電源提供一套全面性、優(yōu)質(zhì)性的系統(tǒng)服務(wù)。先進(jìn)的勵(lì)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(yùn)作以及電網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)的穩(wěn)定性質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[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(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能評(píng)價(jià)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35（22）：5749-5756.

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

[3]李陽(yáng)海，潘劍，楊濤，黃樹紅，高偉.電網(wǎng)低頻振蕩監(jiān)測(cè)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.