勵磁原理-L陳遺志-20100507

2010年勵磁系統(tǒng)培訓班

勵磁系統(tǒng)原理國網(wǎng)電力科學研究院/國電南瑞科技股份有限公司二零一零年十月勵磁系統(tǒng)原理主要內(nèi)容1、勵磁系統(tǒng)的作用及分類2、勵磁系統(tǒng)的組成與算法3、可控硅整流裝置4、滅磁與過壓保護

一、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)作用及分類

1、勵磁系統(tǒng)的作用2、勵磁系統(tǒng)的基本分類維持發(fā)電機或其他控制點的電壓在給定水平控制并聯(lián)運行機組無功功率的合理分配提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性勵磁系統(tǒng)的作用維持發(fā)電機或其他控制點的電壓在給定水平保證電力系統(tǒng)運行設(shè)備的安全。提高維持發(fā)電機電壓能力的要求和提高電

力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求在許多方面是一致的。保證發(fā)電機運行的經(jīng)濟性。控制并聯(lián)運行機組無功功率的合理分配發(fā)電機電壓調(diào)差率在自動勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)差單元投入、電壓給定值固定、功率因數(shù)為零的情況下，發(fā)電機無功電流從零變化到額定時，用發(fā)電機額定電壓的百分數(shù)表示的發(fā)電機端電壓變化率發(fā)電機電壓調(diào)差率按下式計算：

D(%)=[(Ug0-Ug)/Ug]×100%

式中Ug0----發(fā)電機無功電流等于零時的電壓

Ug---發(fā)電機無功電流等于額定無功電流時的電壓

控制并聯(lián)運行機組無功功率的合理分配發(fā)變組單元高壓側(cè)并聯(lián)：變壓器電抗調(diào)差（正調(diào)差）+發(fā)電機調(diào)差（負調(diào)差）坑口電站：長輸電線路調(diào)差（正調(diào)差）+發(fā)電機調(diào)差（負調(diào)差）兩機一變擴大單元接線：發(fā)電機正調(diào)差，調(diào)差率較大提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性動態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)電機輸出電磁功率發(fā)電機功角向量圖提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性傳輸功率的大小與相位角δ密切相關(guān)，稱δ為“功角”或“功率角”。傳輸功率與功角δ的關(guān)系，稱為“功角特性”或“功率特性”。功角δ除了表征系統(tǒng)的電磁關(guān)系之外，還表明了各發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間的相對位置。

δ角就是感應(yīng)電勢Eq和電網(wǎng)電壓U之間的夾角，也稱δ為“功角”或“功率角”。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

δ角是表征電力系統(tǒng)穩(wěn)定性最重要的量，功角失穩(wěn)指系統(tǒng)中各發(fā)電機之間的相對功角失去穩(wěn)定性的現(xiàn)象。

如果系統(tǒng)在運行過程中受到某種干擾，干擾的影響將通過互聯(lián)的電力網(wǎng)絡(luò)傳到各發(fā)電機節(jié)點，并使發(fā)電機的輸出電功率相應(yīng)發(fā)生改變，結(jié)果是使得在擾動瞬間各發(fā)電機的機械輸入轉(zhuǎn)矩和輸出的電磁轉(zhuǎn)矩失去平衡，出現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子不同程度的加速或減速，并導致各發(fā)電機之間轉(zhuǎn)子相對角的變化。如這種轉(zhuǎn)子角度的變化過程是隨時間衰減的，并能最終恢復到擾動出現(xiàn)前的正常值或達到一個新的穩(wěn)態(tài)值，則認為在這種運行方式和擾動形式下系統(tǒng)是功角穩(wěn)定的。如果這種轉(zhuǎn)子角度的變化隨時間而加劇，并最終導致發(fā)電機間失去同步，則認為系統(tǒng)在該運行方式下對這種擾動形式是功角不穩(wěn)定的。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性(SteadyStability)

電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性的失步，自動恢復到起始運行狀態(tài)的能力。

靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運行方式下受到微小干擾時的穩(wěn)定性問題。假設(shè)在電力系統(tǒng)中有一個瞬時性小干擾，如果在擾動消失后系統(tǒng)能夠恢復到原始的運行狀態(tài)，則系統(tǒng)在該運行方式下是靜態(tài)穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是靜態(tài)不穩(wěn)定的。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的判據(jù)是發(fā)電機輸出電磁功率對功角的微分dPe/dδ是否大于0。

如左圖所示，采用了自動勵磁調(diào)節(jié)的發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定運行的最大電磁功率和最大功率角都有提高。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

左圖中，橫坐標是功率角，縱坐標是電壓放大系數(shù)。在同一轉(zhuǎn)子功角下,隨電磁時間常數(shù)Te增加,為保證發(fā)電機穩(wěn)定運行所允許的電壓放大系數(shù)增加;在同一Te下,隨轉(zhuǎn)子功角δ的增加所允許的電壓放大系數(shù)減少。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性(TransientStability)

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機保持同步運行并過渡到新的或恢復到原來穩(wěn)定方式的能力。通常指第一或第二振蕩周期不失步。

如果電力系統(tǒng)在某一運行方式下受到某種形式的大擾動，經(jīng)過一個機電暫態(tài)過程后能夠恢復到原始的穩(wěn)態(tài)運行方式或過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運行方式，則認為系統(tǒng)在這種情況下是暫態(tài)穩(wěn)定的。暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)在擾動前的運行方式有關(guān)，而且與擾動的類型、地點及持續(xù)時間有關(guān)。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的判據(jù)是等面積定則。

左圖的功率曲線中，當功率角從δ1變化到δ2時，PT與P3之間的面積正比于轉(zhuǎn)子動能的變化量。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等面積定則的具體內(nèi)容提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等面積定則的具體內(nèi)容等面積定則：減速面積和加速面積如圖所示。如圖（a）減速面積＝加速面積，臨界穩(wěn)定；如圖（b）減速面積>加速面積，穩(wěn)定；如圖（c）減速面積<加速面積，不穩(wěn)定。

提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高暫態(tài)穩(wěn)定性的方法就要減小加速面積或增大減速面積，具體說來有以下三種方法：

加快故障切除時間提高勵磁系統(tǒng)勵磁電壓響應(yīng)比提高強行勵磁電壓倍數(shù)

提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高暫態(tài)穩(wěn)定性對于勵磁系統(tǒng)而言，就是要提高勵磁系統(tǒng)勵磁電壓響應(yīng)比和提高強行勵磁電壓倍數(shù)。提高勵磁系統(tǒng)勵磁電壓響應(yīng)比加快勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時間，即從施加階躍信號起，勵磁電壓達到頂值電壓與額定勵磁電壓差的95%的瞬間的時間。提高強行勵磁電壓倍數(shù)提高勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)比，即由勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)曲線確定的勵磁系統(tǒng)輸出電壓的增量除以額定磁場電壓。

提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性(DynamicStability)

電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到干擾后，不發(fā)生振幅不斷增長的振蕩而失步的能力。

擾動后系統(tǒng)在第一或第二振蕩周期內(nèi)不失步(即保持了暫態(tài)穩(wěn)定性)，但可能由于自動調(diào)節(jié)裝置的配置不合適或其他因素，后續(xù)的振蕩周期幅值不斷增大并造成失步。動態(tài)穩(wěn)定問題實際上是指系統(tǒng)在受到小的或大的擾動后，在自動調(diào)節(jié)裝置和自動控制裝置的影響下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性勵磁控制系統(tǒng)對動態(tài)穩(wěn)定的影響

電力系統(tǒng)的固有自然阻尼小，而使用快速勵磁調(diào)節(jié)器或使用自并激可控硅快速勵磁系統(tǒng)，又削弱了系統(tǒng)阻尼，甚至使系統(tǒng)產(chǎn)生負阻尼。為了抑制低頻振蕩，在勵磁系統(tǒng)中加入了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)的作用是：利用附加控制，產(chǎn)生附加阻尼轉(zhuǎn)矩，增加正阻尼抑制低頻振蕩。1、勵磁系統(tǒng)的作用

2、勵磁系統(tǒng)的基本分類他勵交流勵磁機系統(tǒng)三機他勵勵磁系統(tǒng)

兩機他勵勵磁系統(tǒng)兩機一變勵磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)（主流）其它勵磁系統(tǒng)

P棒勵磁系統(tǒng)直流勵磁機勵磁系統(tǒng)諧波勵磁系統(tǒng)

勵磁系統(tǒng)的基本分類他勵交流勵磁機系統(tǒng)三機他勵勵磁系統(tǒng)他勵交流勵磁機系統(tǒng)兩機他勵勵磁系統(tǒng)他勵交流勵磁機系統(tǒng)兩機一變勵磁系統(tǒng)他勵交流勵磁機系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)交流他勵系統(tǒng)總體說來具有勵磁電壓穩(wěn)定，不受電網(wǎng)影響的優(yōu)點，但是相比自勵系統(tǒng)響應(yīng)仍然較慢，而且維護復雜。對其評價自并勵勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)自勵系統(tǒng)尤其是自并勵系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)快速。但是長期以來被認為在電力系統(tǒng)短路故障時尤其是三相短路時無法支撐起電網(wǎng)電壓。但是近年來隨著封閉母線的大規(guī)模運用和控制理論的成熟，已經(jīng)成為主流勵磁機型。對其評價1P棒勵磁系統(tǒng)2直流勵磁機勵磁系統(tǒng)3諧波勵磁系統(tǒng)其它勵磁系統(tǒng)

二、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)組成及算法

1、勵磁系統(tǒng)的組成2、勵磁系統(tǒng)的控制算法（1）自并激勵磁系統(tǒng)的基本配置

自并激靜止勵磁系統(tǒng)主要由勵磁變壓器、可控硅整流橋、自動勵磁調(diào)節(jié)器及起勵裝置、轉(zhuǎn)子過電壓保護與滅磁裝置等組成。FWL/B型靜止勵磁系統(tǒng)的接線原理框圖如下圖所示南瑞電氣控制公司FWL/B型靜止勵磁系統(tǒng)的接線原理框圖（2）三機他勵勵磁系統(tǒng)的基本配置

（3）無刷勵磁系統(tǒng)的基本配置

1、勵磁系統(tǒng)的組成

2、勵磁系統(tǒng)的控制算法（1）PID調(diào)節(jié)及其算法

按偏差的比例、積分和微分進行控制的PID調(diào)節(jié)器,是連續(xù)系統(tǒng)控制中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。比例調(diào)節(jié)可以減小控制系統(tǒng)慣性時間常數(shù)，但相對穩(wěn)定性降低，而且不能消除穩(wěn)態(tài)誤差；積分調(diào)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分調(diào)節(jié)可以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，相應(yīng)可以增加比例調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。并聯(lián)PID調(diào)節(jié)

串聯(lián)PID調(diào)節(jié)

（2）轉(zhuǎn)子電壓軟負反饋

（勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器ESS）

自動電壓調(diào)節(jié)器Kp增大將造成勵磁控制回路的不穩(wěn)定，在發(fā)電機空載運行時可能導致發(fā)電機電壓振蕩。ESS的主要作用是使暫態(tài)時的增益降低，以防止發(fā)電機空載時勵磁控制回路振蕩，這在一定程度上可改善電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定特性（3）勵磁電壓硬負反饋交流勵磁機勵磁系統(tǒng)中，在提高晶閘管電源電壓的同時，采用勵磁機輸出電壓或勵磁機勵磁電流硬負反饋，以減小勵磁機時間常數(shù)。對于快速勵磁系統(tǒng)，如靜態(tài)勵磁系統(tǒng)，勵磁時間常數(shù)本已很小，再采用勵磁電壓硬負反饋就沒有必要了。（4）電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS由于電力系統(tǒng)的發(fā)展、互聯(lián)電力系統(tǒng)的出現(xiàn)和擴大、快速自動勵磁調(diào)節(jié)器和快速勵磁系統(tǒng)的應(yīng)用，電力系統(tǒng)出現(xiàn)了低頻功率振蕩，嚴重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，成為制約聯(lián)絡(luò)線輸送功率極限提高的最重要因素之一。依據(jù)F.D.迪米洛和C.康柯迪亞理論設(shè)計的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Powersystemstabilizer)，簡稱PSS，即為抑制系統(tǒng)低頻振蕩和提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性而設(shè)置的。當前，PID+PSS的控制方式，在勵磁系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。發(fā)電機電磁力矩可分為同步力矩和阻尼力矩，同步力矩(PE)與Δδ同相位，阻尼力矩與Δω同相位。如果同步力矩不足，將發(fā)生滑行失步；阻尼力矩不足，將發(fā)生振蕩失步。

為抵消快速勵磁調(diào)節(jié)所帶來的負阻尼轉(zhuǎn)矩并加強機組的正阻尼，需引入一附加控制輸入，通過設(shè)計和計算，使該附加輸入產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩與Δω同相。ΔMex=DAΔω+KAΔδ,產(chǎn)生了負阻尼DAΔW。PSS作用原理

選擇合適的相位補償角φp，使電力系統(tǒng)穩(wěn)定器產(chǎn)生

的力矩中有盡可能大的阻尼分量，即，使Kdp盡量大；選擇合理的增益，在正確的相位補償下，盡可能增大

穩(wěn)定器的阻尼作用。參數(shù)確定一般分二步進行：第一步，用電力系統(tǒng)穩(wěn)定進行分析程序進行PSS參數(shù)選擇，提供參考值；第二步，現(xiàn)場試驗驗證其效果后，最后確定參數(shù)整定值。PSS參數(shù)選擇

PSS實現(xiàn)的方法南瑞公司勵磁調(diào)節(jié)器的PSS是一數(shù)字式PSS，無專門的硬件模塊，僅是原調(diào)節(jié)器上的一個功能軟件模塊。輸入采用-Δpe，利用勵磁調(diào)節(jié)器所測的Pe形成。硬件無任何增加。保持了調(diào)節(jié)器的原高可靠性，比之專門的PSS裝置或PSS功能插件，具有較大的優(yōu)越性。為了使PSS附加控制，在0.1至2.5Hz范圍內(nèi)都產(chǎn)生準確的相位校正，一階超前滯后環(huán)節(jié)是不能滿足要求的，南瑞電氣控制公司提供的PSS均含有兩階超前滯后環(huán)節(jié)。PSS的增益及二階超前和滯后時間整定均為數(shù)字式整定，在調(diào)節(jié)器人機界面上直接寫入所需的參數(shù)，直觀可靠。PSS2A模型PSS2B模型

三、可控硅整流裝置

1、可控硅的主要參數(shù)2、三相全控橋式整流電路原理3、異常情況下的波形分析4、半導體勵磁系統(tǒng)的保護（1）可控硅的主要參數(shù)斷態(tài)不重復峰值電壓UDSM斷態(tài)重復峰值電壓UDRM反向不重復峰值電壓URSM反向重復峰值電壓URRM額定電壓UNUDRM和URRM中較小的那個數(shù)值取整；選用可控硅電壓原則：額定電壓UN應(yīng)是勵磁變壓器二次側(cè)電壓的峰值的2.75到3.0倍

可控硅的電流參數(shù)通態(tài)平均電流IT(AV)維持電流IH掣住電流IL，通常IL約為IH的2~4倍斷態(tài)重復峰值電流IDRM反向重復峰值電流IRRM浪涌電流ITSM可控硅的門極參數(shù)(a)門極觸發(fā)電流IGT(b)門極觸發(fā)電壓UGT可控硅的動態(tài)參數(shù)(a)斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt

(b)通態(tài)電流臨界上升率di/dt(c)門極控制開通時間tgt

(d)電路換向關(guān)斷時間tq

可控硅選用時的主要參數(shù)正向電壓反向電壓通態(tài)電流觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流導通后的管壓降維持電流和掣住電流（2）三相全控橋式整流電路原理

三相全波全控整流（α=0°時）(a)電路圖；(b)相電壓波形；(c)觸發(fā)脈沖；(d)直流側(cè)電壓波形

1)整流工作狀態(tài)先討論控制角α=0度的情況。在ωt0-ωt1期間，a相的電位最高，b相的電位最低，有可能構(gòu)成通路。若在ωt0以前共陽極組的SCR6的觸發(fā)脈沖Ug6還存在，在ωt0（α=0）時給共陰極的SCR1以觸發(fā)脈沖ug1，則可由SCR1與SCR6構(gòu)成通路：交流電源的a相→SCR1→R→SCR6→回到電源b相。在負載電阻R上得到線電壓uab.此后只要按順序給各橋臂元件以觸發(fā)脈沖，就可依次換流。

三相全控橋式整流電路輸出電壓Ud的波形在一個周期內(nèi)為勻稱的六段，即輸出電壓Ud的周期是陽極電壓周期的六分之一，故計算其平均電壓Ud，只須求交電流電壓U1cosωt在（-π/6+α）至（π/6+α）的平均值即可：在ɑ＜90°時，輸出平均電壓Ud為正值，三相全控橋工作在整流狀態(tài)，將交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鳌?）逆變工作狀態(tài)在ɑ＞90°時，輸出平均電壓Ud則為負值，三相全控橋工作在逆變狀態(tài)，將直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鳌２捎萌嗳ㄈ卣麟娐?，當發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生故障時能進行逆變滅磁，將發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場原來儲存的能量迅速反饋給交流電源去，以減輕發(fā)電機損壞的程度。對于他勵接線，逆變能迅速完成，性能較好；對于自并勵接線，則逆變性能較差。此外，在調(diào)節(jié)勵磁過程中，如使ɑ＞90°，則加到發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁電壓變負，能迅速進行減磁。在全控橋中常將β=180°-ɑ叫作逆變角。由于ɑ＞90°才進入逆變狀態(tài)，故逆變角β總是小于90°的?？捎孟率奖硎救嗳貥蛟谀孀児ぷ鳡顟B(tài)時的反向直流平均電壓，即

Uβ=-1.35U1COS(180°-β)=1.35U1COSβ對于三相全控橋整流電路，可控硅元件的導通角是固定不變的。通常用β代表逆變角。隨著控制角ɑ的變化，逆變角β在0°到90°之間變化。如果逆變角β過小，或者逆變過程中三相全控橋的觸發(fā)脈沖因故突然消失，則最后導通的一組可控硅元件，將工作在勵磁繞組電感“放電——激磁——放電”的交替過程中。如下圖。（3）異常情況下的波形分析三相橋式整流電路在運行中由于各種原因，可以出現(xiàn)橋臂斷開、脈沖丟失、換相失敗及續(xù)流不良等故障。1、橋臂斷開或其脈沖丟失運行中某一個或兩個橋臂的元件損壞，或者作為過流保護的快速熔斷器熔斷，可使其橋臂呈現(xiàn)斷開狀態(tài)；或者由于觸發(fā)控制回路的故障，出現(xiàn)觸發(fā)脈沖的丟失，致使應(yīng)當開通的某一個或兩個橋臂元件不能開通，可控整流電路處于異常工作狀態(tài)。1)一臂斷開或其脈沖丟失假定控制角ɑ=60°時，快速熔斷器KRD1熔斷，或因橋臂元件SCR1損壞而斷路，或其正a相的觸發(fā)脈沖消失，使橋臂1處于開斷狀態(tài)，則此時輸出的整流電壓Ud如下圖（b）所示。在正常工作情況下，在ωt1時刻本應(yīng)觸發(fā)SCR1使輸出電壓轉(zhuǎn)換為a、b相間的線電壓，現(xiàn)橋臂1不通，仍繼續(xù)由橋臂5與6構(gòu)成通路，電感性負載釋放能量，Ud按Ucb負半周的波形變化。ωt2時橋臂元件2接受觸發(fā)脈沖而導通，并關(guān)斷橋臂元件6。在ωt2至ωt期間，由橋臂2與5構(gòu)成直通短路，Ud0。到ωt3時，觸發(fā)橋臂3，關(guān)斷橋臂5，輸出電壓按Ubc變化。在這路異常情況下，整流橋輸出電壓的平均Ud將只為正常情況下平均值的一半（若保持ɑ=60°時）。若共陽極組的某一橋臂發(fā)生上述故障，其結(jié)果也是相似的。(b)ɑ=60°一臂斷開時Ud波形(c)ɑ=30°一臂斷開時Ud波形2)同相的上下兩臂斷開或其脈沖丟失例如下圖（a）所示，共陰極組的a相與共陽極組的b相橋臂斷開，或者正a相與負b相的觸發(fā)脈沖丟（圖中用涂黑的KRD1與KRD6示意該兩臂不能導通），則分別由它們構(gòu)成通路的有關(guān)線電壓Ucb、Uab、Uac均無輸出。ɑ=60°下發(fā)生這種故障時的Ud波形，如圖（b）所示的陰影線部分，由線電壓Ubc、Uba、Uca(包括Uca負半周的60°區(qū)間)所組成，這時輸出電壓的平均值Ud將下降到無故障時的三分之一。

ɑ=60°，不同相的兩臂斷開時Ud波形同一相的兩臂不能導通時Ud波形

(a)電路圖；(b)輸出電壓Ud波形(a)電路圖；(b)ɑ=60°下故障時Ud波形

(c)ɑ=0°下故障時Ud波形3)同一組的兩臂斷開或其脈沖丟失如果共陰組或者共陽極組的兩臂不能導通，如下圖中橋臂1與3不能開通那樣，這時只有Ucb及Ucɑ的部分波形輸出。圖（b）是ɑ=60°下發(fā)生這種故障時的Ud波形。正常時在ωt1時刻觸發(fā)SCR1應(yīng)該開通橋臂1，現(xiàn)因故不能導通，在負載感應(yīng)電勢的作用下，繼續(xù)使橋臂元件5與6開通，送出Ucb負半周波形，ωt2時觸發(fā)SCR2由橋臂2與5續(xù)流，直至ωt4時刻進還不能使SCR5關(guān)斷，則在ωt4處觸通SCR4時，立即由橋臂5與4輸出Ucɑ電壓；否則，ωt4時SCR5關(guān)斷，則需等至ωt5時觸通SCR5，才由橋臂4與5構(gòu)成通路，輸出當時的Ucɑ電壓。

（4）半導體勵磁系統(tǒng)的保護硅元件承受過電壓和過電流的能力較差，可控硅元件承受正向電壓上升率和電流上升率有一定的限度，轉(zhuǎn)子勵磁繞組的絕緣只有一定的耐壓水平。如不采取適當?shù)谋Ｗo和抑制措施，運行中就有可能超過容許范圍，損壞半導體勵磁系統(tǒng)中的有關(guān)部件。過電壓保護過電流保護

三、滅磁與過壓保護

1、發(fā)電機滅磁2、過電壓及其保護同步發(fā)電機安全可靠的滅磁，不僅關(guān)系到勵磁系統(tǒng)本身安全，而且直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)安全運行。發(fā)電機組正常停機時：逆變滅磁。發(fā)電機組事故停機時：事故停機滅磁，即當發(fā)電機發(fā)生內(nèi)部故障，在繼電保護動作切斷主斷路器時，要求迅速地滅磁；在發(fā)電機發(fā)生電氣事故時，滅磁系統(tǒng)應(yīng)迅速切斷發(fā)電機勵磁回路，并將儲藏在勵磁繞組中的磁場能量快速消耗在滅磁回路中。（1）滅磁的主要任務(wù)滅磁時間應(yīng)盡可能地短暫。滅磁反電壓不超過規(guī)定的倍數(shù)。滅磁裝置的電路和結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單可靠。滅磁開關(guān)應(yīng)有足夠的分斷發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流能力。滅磁系統(tǒng)要有足夠的容量。滅磁要求按開關(guān)功能分：耗能型滅磁：滅磁開關(guān)將磁場能量消耗掉移能型滅磁：滅磁開關(guān)不消耗磁場能量，磁場能量由專用的滅磁電阻來消耗按開關(guān)位置分：直流滅磁開關(guān)滅磁：滅磁開關(guān)裝設(shè)在直流側(cè)交流滅磁開關(guān)滅磁：滅磁開關(guān)裝設(shè)在交流側(cè)跨接器滅磁：不使用滅磁開關(guān)而使用跨接器按滅磁電阻的種類分：氧化鋅非線性電阻滅磁碳化硅非線性電阻滅磁線性電阻滅磁（2）滅磁系統(tǒng)分類直流滅磁原理圖

直流開關(guān)滅磁圖中:MK為滅磁開關(guān)

SCR為可控硅功率裝置

R為滅磁電阻。直流滅磁原理

直流開關(guān)滅磁原理為：滅磁時，跳開直流開關(guān)MK，直流開關(guān)斷口產(chǎn)生電弧，電弧電壓與可控硅SCR輸出的電壓疊加，與轉(zhuǎn)子的感應(yīng)反電勢相等，該反電勢同時加在滅磁電阻兩端，即：當UR大于滅磁電阻回路的轉(zhuǎn)折電壓時，滅磁電阻回路導通，消耗磁場能量而滅磁。對其評價

直流開關(guān)滅磁條件直流開關(guān)滅磁條件：必須保證在發(fā)電機任何工況下滅磁時，開關(guān)斷口弧壓與可控硅整流橋輸出的電壓疊加后的值，超過滅磁電阻導通電壓。直流開關(guān)滅磁特點優(yōu)點：滅磁時無需外部邏輯配合，操作簡單。缺點：對直流開關(guān)斷口弧壓要求較高，導致開關(guān)制造困難。

跨接器滅磁原理圖

跨接器滅磁勵磁跨接器就是轉(zhuǎn)子過電壓保護裝置，其基本電路及其原理是：一組正反向并聯(lián)的可控硅串聯(lián)一個放電電阻后再并聯(lián)在勵磁繞組兩段，當可控硅的觸發(fā)器電路檢測到轉(zhuǎn)子過電壓后，立即發(fā)出觸發(fā)脈沖使可控硅導通，利用放電電阻吸收過電壓能量。

對其評價

跨接器滅磁方案的優(yōu)點：主回路無開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高?？缃悠鳒绱欧桨傅娜秉c：跨接器回路的最大導通電壓不能高于交流線電壓的峰值，滅磁時間相對較長。滅磁電阻滅磁用電阻可以是線性電阻，可以是非線性氧化鋅滅磁電阻，也可以是非線性碳化硅電阻。在汽輪發(fā)電機的滅磁中由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子為實心轉(zhuǎn)子具有較強的阻尼作用，即使發(fā)電機勵磁繞組中的電流迅速衰減到零，但由于阻尼繞組中的電流不能迅速衰減，發(fā)電機的機端電壓并不能達到迅速衰減的目的，而且阻尼繞組中的電流是不可控的，所以在具有較強阻尼作用的發(fā)電機機組中多采用線性電阻滅磁。而對于阻尼作用較弱的發(fā)電機機組則多采用非線性電阻滅磁。在水輪發(fā)電機的滅磁中，發(fā)電機轉(zhuǎn)子不為實心轉(zhuǎn)子，其阻尼作用不強，而且發(fā)電機在故障情況下的機端電壓升高很多，為有效降低事故擴大化，宜非線性滅磁。非線性電阻分為氧化鋅和碳化硅。其伏安特性的表達式為：式中：U—非線性電阻兩端的電壓

I—流過非線性電阻的電流

C—材料系數(shù)

β—非線性電阻的系數(shù)如圖：滅磁開關(guān)選擇滅磁開關(guān)額定工作電壓：應(yīng)大于轉(zhuǎn)子上的最大工作電壓；滅磁開關(guān)額定工作電流：應(yīng)大于轉(zhuǎn)子最大長期連續(xù)工作電流；滅磁開關(guān)開斷電流能力：應(yīng)大于轉(zhuǎn)子強勵