14.3 晶闸管自励恒压励磁系统晶闸管自励恒压励磁系统 晶闸管自励恒压装置原理，如图晶闸管自励恒压装置原理，如图14-1614-16所示。所示。返回晶闸管自励恒压装置原理主要由晶闸管自励恒压装置原理主要由测量移相比较环节测量移相比较环节, 触发控触发控制环节制环节及及励磁主回路励磁主回路三大环节组成。三大环节组成。 1. 测量比较环节测量比较环节测量比较环节中包括测量比较环节中包括测量滤波测量滤波及及比较比较两个回路，其作用是两个回路，其作用是采样采样发电机电压发电机电压并经整流器变换为并经整流器变换为直流电压直流电压，与给定的，与给定的基基准电压值准电压值相比较，得出相比较，得出偏差信号偏差信号，该偏差信号经放大后去，该偏差信号经放大后去控制发电机的励磁。控制发电机的励磁。所以，测量比较环节的性能所以，测量比较环节的性能, 直接影响直接影响励磁系统的励磁系统的动态和静态特性动态和静态特性。通常要求测量比较电路具有。通常要求测量比较电路具有较好的稳定性、线性度，足够的灵敏度，以及较好的稳定性、线性度，足够的灵敏度，以及优良的动态优良的动态性能。性能。oo该系统测量回路主要由该系统测量回路主要由该系统测量回路主要由该系统测量回路主要由测量变压器测量变压器测量变压器测量变压器TCTCTCTC, , , , 和和和和整流滤波电路整流滤波电路整流滤波电路整流滤波电路VDVDVDVD组成组成组成组成. . . . 测量回路通常采用单相全波桥式整流、三相全测量回路通常采用单相全波桥式整流、三相全测量回路通常采用单相全波桥式整流、三相全测量回路通常采用单相全波桥式整流、三相全波桥式整流、六相全波桥式整流，整流相数越多，则输波桥式整流、六相全波桥式整流，整流相数越多，则输波桥式整流、六相全波桥式整流，整流相数越多，则输波桥式整流、六相全波桥式整流，整流相数越多，则输出电压越平稳。图出电压越平稳。图出电压越平稳。图出电压越平稳。图14-1714-1714-1714-17为单相全波桥式整流、三相全为单相全波桥式整流、三相全为单相全波桥式整流、三相全为单相全波桥式整流、三相全波桥式整流、六相全波桥式整流电路图。为了得到平稳波桥式整流、六相全波桥式整流电路图。为了得到平稳波桥式整流、六相全波桥式整流电路图。为了得到平稳波桥式整流、六相全波桥式整流电路图。为了得到平稳的直流电压需要滤波电路，滤波电路通常有的直流电压需要滤波电路，滤波电路通常有的直流电压需要滤波电路，滤波电路通常有的直流电压需要滤波电路，滤波电路通常有T T T T型滤波、型滤波、型滤波、型滤波、双双双双T T T T型滤波和桥式滤波等几种。型滤波和桥式滤波等几种。型滤波和桥式滤波等几种。型滤波和桥式滤波等几种。（1 1）测量回路）测量回路）测量回路）测量回路 o比较电路大多采用比较电路大多采用桥式比较电路桥式比较电路, , 其作用是把测量整其作用是把测量整流电路输出的流电路输出的电压与基准电压相比较电压与基准电压相比较，得到一个反映，得到一个反映发电机电压偏差的直流电压信号。由于发电机电压偏差的直流电压信号。由于稳压管稳压管具有恒具有恒压特性，它常被用作比较电路的基准电压元件。图压特性，它常被用作比较电路的基准电压元件。图14-1814-18为双稳压管桥式比较电路及特性。为双稳压管桥式比较电路及特性。（2 2）比较电路）比较电路）比较电路）比较电路 比较电路的特性：先正反馈，后负反馈。比较电路的特性：先正反馈，后负反馈。比较电路的特性：先正反馈，后负反馈。比较电路的特性：先正反馈，后负反馈。1)1)1)1)正反馈正反馈正反馈正反馈是指输出电压随输入电压的增大而增大。是指输出电压随输入电压的增大而增大。是指输出电压随输入电压的增大而增大。是指输出电压随输入电压的增大而增大。 该特性是发电机自励起压过程。该特性是发电机自励起压过程。该特性是发电机自励起压过程。该特性是发电机自励起压过程。2 2 2 2）负反馈负反馈负反馈负反馈是指输出电压随输入电压的增大而减少。是指输出电压随输入电压的增大而减少。是指输出电压随输入电压的增大而减少。是指输出电压随输入电压的增大而减少。 该特性是使发电机输出电压保持恒定的作用。该特性是使发电机输出电压保持恒定的作用。该特性是使发电机输出电压保持恒定的作用。该特性是使发电机输出电压保持恒定的作用。 稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，其其其其V-AV-AV-AV-A特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡 稳稳稳稳压二极管工作于反向击穿区，由于它在电路中与适当电阻配合压二极管工作于反向击穿区，由于它在电路中与适当电阻配合压二极管工作于反向击穿区，由于它在电路中与适当电阻配合压二极管工作于反向击穿区，由于它在电路中与适当电阻配合后能起到稳定电压的作用，故称为稳压管。后能起到稳定电压的作用，故称为稳压管。后能起到稳定电压的作用，故称为稳压管。后能起到稳定电压的作用，故称为稳压管。 o（1）移相触发环节）移相触发环节 触发控制回路触发控制回路, 主要由移相及脉冲形成电路组成。主要由移相及脉冲形成电路组成。根据比较电路输出的偏差电压根据比较电路输出的偏差电压UK的大小和极性，移的大小和极性，移相电路对相电路对晶闸管晶闸管发出相应控制触发角的脉冲，调整发出相应控制触发角的脉冲，调整晶闸管的导通角。由于三相桥式可控整流器能随电晶闸管的导通角。由于三相桥式可控整流器能随电压偏差而输出相应的励磁电流，使电压保持恒定，压偏差而输出相应的励磁电流，使电压保持恒定，所以具有良好的所以具有良好的静态电压调整特性静态电压调整特性。 o（2）励磁主电路）励磁主电路 励磁装置中的可控整流电路与一般的可控整流励磁装置中的可控整流电路与一般的可控整流电路相同，如图电路相同，如图14-19所示有单相半波、单相桥式、所示有单相半波、单相桥式、三相桥式可控整流电路等几种。三相桥式可控整流电路等几种。 2. 2. 移相触发环节及励磁主回路移相触发环节及励磁主回路移相触发环节及励磁主回路移相触发环节及励磁主回路 14.4 14.4 可控相复励自励恒压励磁系统可控相复励自励恒压励磁系统可控相复励自励恒压励磁系统可控相复励自励恒压励磁系统 返回 前述的相复励装置前述的相复励装置, 虽然具有动态性能好虽然具有动态性能好, 强励能力强强励能力强等特点，但其调压精度不高。调压特性的线性度差。为此等特点，但其调压精度不高。调压特性的线性度差。为此在按进行不可控相复励调压的基础上，又加上了一个按在按进行不可控相复励调压的基础上，又加上了一个按 进行微调的自动电压调节器进行微调的自动电压调节器AVR（Automatic Voltage Regulator）。这就是所谓可控相复励自励恒压励磁系统，）。这就是所谓可控相复励自励恒压励磁系统，其原理图如图其原理图如图 14-20所示。所示。 可控相复励恒压原理可控相复励恒压原理可控相复励恒压原理可控相复励恒压原理是是是是: :采用相复励作为基本励磁电流采用相复励作为基本励磁电流采用相复励作为基本励磁电流采用相复励作为基本励磁电流 ， 通过通过通过通过 “ “ 晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管 ” ” 等控制器等控制器等控制器等控制器 （ AVR AVR ），），），）， 控制励磁电流的控制励磁电流的控制励磁电流的控制励磁电流的 “ “ 微调微调微调微调 ” ”， 从而实现从而实现从而实现从而实现 “ “ 高精度的高精度的高精度的高精度的 ” ” 恒压控制恒压控制恒压控制恒压控制 。 o可控相复励自励恒压装置，采用在电磁迭加相复励可控相复励自励恒压装置，采用在电磁迭加相复励装置的三绕组变压器中加一个直流磁化绕组的方法。装置的三绕组变压器中加一个直流磁化绕组的方法。自动电压调节器自动电压调节器AVRAVR通过改变直流磁化绕组中的电通过改变直流磁化绕组中的电流来改变变压器铁芯的磁化程度，从而控制相复励流来改变变压器铁芯的磁化程度，从而控制相复励变压器的各交流励磁线圈的电抗，以控制相复励变变压器的各交流励磁线圈的电抗，以控制相复励变压器的输出电流，如图压器的输出电流，如图14-2114-21所示。所示。一、可控相复励变压器式可控相复励装置一、可控相复励变压器式可控相复励装置一、可控相复励变压器式可控相复励装置一、可控相复励变压器式可控相复励装置 直流磁化绕组直流磁化绕组直流磁化绕组直流磁化绕组: :直流电流可改变磁路磁导率，使交流直流电流可改变磁路磁导率，使交流直流电流可改变磁路磁导率，使交流直流电流可改变磁路磁导率，使交流绕组电抗改变，从而改变相复励变压器输出电流。（磁放绕组电抗改变，从而改变相复励变压器输出电流。（磁放绕组电抗改变，从而改变相复励变压器输出电流。（磁放绕组电抗改变，从而改变相复励变压器输出电流。（磁放大器原理）大器原理）大器原理）大器原理）二、可控移相电抗器式可控相复励装置二、可控移相电抗器式可控相复励装置 可控移相电抗器式调压器原理图如图可控移相电抗器式调压器原理图如图14-22所示。这种装置的所示。这种装置的基本励磁装置为基本励磁装置为电流相加的相复励装置电流相加的相复励装置，不同的是移相电抗不同的是移相电抗器用饱和电抗器取代固定电抗器器用饱和电抗器取代固定电抗器。AVR按电压偏差输出相应按电压偏差输出相应的直流来控制饱和电抗器的饱和程度，以调节相复励装置交的直流来控制饱和电抗器的饱和程度，以调节相复励装置交流侧电流流侧电流, 从而消除电压的偏差。从而消除电压的偏差。图图14-2314-23所示为可控电抗器分流的调压器的单相原理图。所示为可控电抗器分流的调压器的单相原理图。它在整流器的交流侧并联一个三相饱和电抗器，进行它在整流器的交流侧并联一个三相饱和电抗器，进行交流侧的分流控制。当出现电压偏差时，交流侧的分流控制。当出现电压偏差时，AVRAVR的电流的电流I IT T控制饱和电抗器的饱和程度，从而改变分流，以达到调控制饱和电抗器的饱和程度，从而改变分流，以达到调压的目的。压的目的。 返回三、可控电抗器分流的调压器三、可控电抗器分流的调压器三、可控电抗器分流的调压器三、可控电抗器分流的调压器o图图14-2414-24所示为交流侧晶闸管分流的调压器单线原理所示为交流侧晶闸管分流的调压器单线原理图。晶闸管并联在相复励装置的交流侧实现交流侧图。晶闸管并联在相复励装置的交流侧实现交流侧的分流。当电压出现偏差时，的分流。当电压出现偏差时，AVRAVR输出与电压偏差输出与电压偏差相应的触发电流相应的触发电流, , 改变晶闸管的导通角进行分流。改变晶闸管的导通角进行分流。通常在晶闸管电路中串联一适当的阻抗，以限制晶通常在晶闸管电路中串联一适当的阻抗，以限制晶闸管导通时的分流电流闸管导通时的分流电流, ,。与饱和电抗器交流侧分。与饱和电抗器交流侧分流的电路相比流的电路相比, , 晶闸管分流是断续的晶闸管分流是断续的, , 而饱和电抗而饱和电抗器交流侧分流是连续的。器交流侧分流是连续的。返回四、交流侧晶闸管分流的调压器四、交流侧晶闸管分流的调压器o直流侧晶闸管分流的调压器单线原理图如图直流侧晶闸管分流的调压器单线原理图如图14-2514-25所所示。它与交流侧晶闸管分流的可控相复励装置不同示。它与交流侧晶闸管分流的可控相复励装置不同的是晶闸管并联在直流侧，工作原理大致相同。的是晶闸管并联在直流侧，工作原理大致相同。返回五、直流侧晶闸管分流的调压器五、直流侧晶闸管分流的调压器 14.5 无刷发电机励磁系统无刷发电机励磁系统 同步发电机转子的励磁电流，是通过电刷和滑环引进同步发电机转子的励磁电流，是通过电刷和滑环引进 发电机励磁绕组。由于电刷的磨损，增加了维护和保发电机励磁绕组。由于电刷的磨损，增加了维护和保 养工作，磨损产生的碳粉又会导致发电机绝缘下降，养工作，磨损产生的碳粉又会导致发电机绝缘下降， 产生的电火花不仅会影响无线电通讯，在油轮上使用产生的电火花不仅会影响无线电通讯，在油轮上使用 极为危险。为从根本上解决这一问题，采用了具有同极为危险。为从根本上解决这一问题，采用了具有同 轴交流励磁机和旋转硅整流器的无刷同步发电机。轴交流励磁机和旋转硅整流器的无刷同步发电机。 图图14-26为无刷同步发电机励磁系统为无刷同步发电机励磁系统返回 励磁机励磁机励磁机励磁机(EX)(EX)：两个励磁绕组，主磁通为这两个绕组共两个励磁绕组，主磁通为这两个绕组共两个励磁绕组，主磁通为这两个绕组共两个励磁绕组，主磁通为这两个绕组共同产生。同产生。同产生。同产生。 基本励磁：基本励磁：基本励磁：基本励磁：电流叠加相复励（励磁绕组电流叠加相复励（励磁绕组电流叠加相复励（励磁绕组电流叠加相复励（励磁绕组F1F1F1F1），辅助励），辅助励），辅助励），辅助励磁通过磁通过磁通过磁通过AVRAVRAVRAVR提供（励磁绕组提供（励磁绕组提供（励磁绕组提供（励磁绕组F2F2F2F2）。）。）。）。单线原理图单线原理图14.6 船舶同步发电机组间无功功率自动分配船舶同步发电机组间无功功率自动分配 当两台并联运行发电机的电压不相等当两台并联运行发电机的电压不相等, , 而频率、而频率、 相位相等时相位相等时, , 则则在两机组之间将产生一个无功性质的环流在两机组之间将产生一个无功性质的环流, , 其结果将使电压较高其结果将使电压较高的发电机输出无功功率增大的发电机输出无功功率增大, , 而电压较低的发电机输出的无功功而电压较低的发电机输出的无功功率减少率减少（发电机负载电流功率因数低的（发电机负载电流功率因数低的, , 无功功率大；功率因数无功功率大；功率因数高的高的, , 则无功功率小）则无功功率小）。由此可见。由此可见, , 当同步发电机并联运行时当同步发电机并联运行时, , 通过改变发电机的通过改变发电机的励磁电流励磁电流来调节其电势来调节其电势, , 即能调整无功输出、即能调整无功输出、实现无功功率转移。实现无功功率转移。 通常同步发电机都配有自励恒压装置来自动调整发电机的电压，通常同步发电机都配有自励恒压装置来自动调整发电机的电压， 因此同步发电机有一定的电压调整规律，也称电压调整特性。因此同步发电机有一定的电压调整规律，也称电压调整特性。 图图14-27为电压调整曲线（电机端电压为电压调整曲线（电机端电压UG随无功电流随无功电流IQ变化的规律）变化的规律） 图图14-28为并联运行无功功率分配为并联运行无功功率分配返回无功分配不均危害：无功分配不均危害：无功分配不均危害：无功分配不均危害：铜损增加、效率下降、并联稳定性铜损增加、效率下降、并联稳定性铜损增加、效率下降、并联稳定性铜损增加、效率下降、并联稳定性下降（一台易过载保护，从而都跳闸）。下降（一台易过载保护，从而都跳闸）。下降（一台易过载保护，从而都跳闸）。下降（一台易过载保护，从而都跳闸）。 规范规定规范规定规范规定规范规定：当负载在总额定功率当负载在总额定功率当负载在总额定功率当负载在总额定功率20202020100%100%100%100%范围变化时，范围变化时，范围变化时，范围变化时，应能稳定运行。功率分配误差应符合：实际承担无功功率与应能稳定运行。功率分配误差应符合：实际承担无功功率与应能稳定运行。功率分配误差应符合：实际承担无功功率与应能稳定运行。功率分配误差应符合：实际承担无功功率与按额定功率分配比例的计算值之差，应不超过最大发电机额按额定功率分配比例的计算值之差，应不超过最大发电机额按额定功率分配比例的计算值之差，应不超过最大发电机额按额定功率分配比例的计算值之差，应不超过最大发电机额定无功的定无功的定无功的定无功的10%10%10%10%。 是指发电机端电压是指发电机端电压是指发电机端电压是指发电机端电压U U U UG G G G随无功负载电流随无功负载电流随无功负载电流随无功负载电流I I I IQ Q Q Q变化变化变化变化的规律。通常用的规律。通常用的规律。通常用的规律。通常用U U U UG G G G=f(I=f(I=f(I=f(IQ Q Q Q) ) ) )的曲线表示。电压调整的曲线表示。电压调整的曲线表示。电压调整的曲线表示。电压调整特性又称发电机无功负荷外特性特性又称发电机无功负荷外特性特性又称发电机无功负荷外特性特性又称发电机无功负荷外特性. . . . 电压调整特性的性能用电压调整特性的性能用电压调整特性的性能用电压调整特性的性能用调差系数调差系数调差系数调差系数K K K KQ Q Q Q来衡量。来衡量。来衡量。来衡量。K K K KQ Q Q Q的含义：是当无功电流由零增至它的额定值的含义：是当无功电流由零增至它的额定值的含义：是当无功电流由零增至它的额定值的含义：是当无功电流由零增至它的额定值I I I IQNQNQNQN=I=I=I=IN N N Nsinsinsinsin时，发电机电压产生的相对变化量时，发电机电压产生的相对变化量时，发电机电压产生的相对变化量时，发电机电压产生的相对变化量. . . . 同步发电机的同步发电机的电压调整特性电压调整特性 o图图14-2914-29是是直流均压直流均压连接线路图。直流均压连接法又称转子均连接线路图。直流均压连接法又称转子均压连接法。它只适用于压连接法。它只适用于同容量同型号发电机的并联运行同容量同型号发电机的并联运行。它。它是将并联运行发电机的励磁绕组用两根均压线并联起来。均是将并联运行发电机的励磁绕组用两根均压线并联起来。均压线的接通和断开与发电机压线的接通和断开与发电机主开关主开关相互连锁。图中相互连锁。图中KA1KA1和和KA2KA2为均压线连接接触器，分别由主开关常开副触头控制。有了为均压线连接接触器，分别由主开关常开副触头控制。有了直流均压线后，就能使励磁电流随无功负载的变化而相应变直流均压线后，就能使励磁电流随无功负载的变化而相应变化，以保证无功负载分配均匀。例如：当一台发电机励磁电化，以保证无功负载分配均匀。例如：当一台发电机励磁电流大于另一台的励磁电流时，均压线上产生均衡电流，均衡流大于另一台的励磁电流时，均压线上产生均衡电流，均衡电流是从励磁电流较大的发电机流向励磁电流较小的发电机，电流是从励磁电流较大的发电机流向励磁电流较小的发电机，使前者励磁电流减少，后者励磁电流增加，直至两台发电机使前者励磁电流减少，后者励磁电流增加，直至两台发电机励磁电流接近相等时为止。图励磁电流接近相等时为止。图14-2914-29中也有的加入中也有的加入电阻电阻R R0 0，其，其作用是减小并车时产生的冲击电流。作用是减小并车时产生的冲击电流。1直流均压线直流均压线o对容量不同的同步发电机并联运行对容量不同的同步发电机并联运行, , 可采用可采用交流均压线交流均压线, , 如图如图14-3014-30所示。图中，两台发电机调压装置的移相电抗器通过均所示。图中，两台发电机调压装置的移相电抗器通过均压线并联压线并联, ,该连接处在三相整流器之前的交流侧。当两台发电该连接处在三相整流器之前的交流侧。当两台发电机电势不相等时机电势不相等时, , 通过交流均压线的联接可使发电机输出电通过交流均压线的联接可使发电机输出电压均衡压均衡, , 以保持无功功率均匀分配。以保持无功功率均匀分配。2 2交流均压线交流均压线o在按电压偏差进行调压的励磁系统中，调差系数在按电压偏差进行调压的励磁系统中，调差系数KCKC一般是很小一般是很小的，甚至几乎接近是无差的。的，甚至几乎接近是无差的。o这样，在发电机并联运行时，就会使无功功率的分配不稳定。这样，在发电机并联运行时，就会使无功功率的分配不稳定。为了使调压特性曲线为具有足够倾斜度的有差调整特性，且为了使调压特性曲线为具有足够倾斜度的有差调整特性，且KCKC相同，稳定平均的分配无功功率，所以在调压器上加装了相同，稳定平均的分配无功功率，所以在调压器上加装了可以改变调差系数的装置，因其作用就是利用电流信号，通可以改变调差系数的装置，因其作用就是利用电流信号，通过调压器作用，以使无功电流的分配稳定，故称做电流稳定过调压器作用，以使无功电流的分配稳定，故称做电流稳定装置。图装置。图14-3114-31是电流稳定装置原理图。图是电流稳定装置原理图。图14-3214-32是某船两台是某船两台发电机无功分配连接图。发电机无功分配连接图。3 3、电流稳定装置、电流稳定装置判断两机之间的无功功率分配是否均匀，可以采用判断两机之间的无功功率分配是否均匀，可以采用以下两种方法：以下两种方法：（1）机组并联运行，两台发电机功率表（有功）指）机组并联运行，两台发电机功率表（有功）指示基本相同而电流表指示相差太大时，说明无功分示基本相同而电流表指示相差太大时，说明无功分配装置存在故障；配装置存在故障；（2）机组并联运行，两台发电机功率表（有功）指）机组并联运行，两台发电机功率表（有功）指示基本相同而功率因数表示基本相同而功率因数表(cos表表)指示相差较大时指示相差较大时, 说明无功分配装置存在故障。说明无功分配装置存在故障。在发电机并联运行时，其无功功率的分配是由自动在发电机并联运行时，其无功功率的分配是由自动电压调整器来自动完成的。但是如果电器元件出现电压调整器来自动完成的。但是如果电器元件出现故障，也会使无功分配装置出现故障。故障，也会使无功分配装置出现故障。下面以均压线连接为例来分析故障排除的方法，重点检下面以均压线连接为例来分析故障排除的方法，重点检查均压接触器：查均压接触器：（1）检查接触器是否通电动作，检查线圈本身、发电）检查接触器是否通电动作，检查线圈本身、发电机主开关常开辅触点、熔断器、导线及相应接线柱等，机主开关常开辅触点、熔断器、导线及相应接线柱等，或修复或更新；或修复或更新；（2）检查接触器触点是否可靠闭合，或打磨修理或更）检查接触器触点是否可靠闭合，或打磨修理或更新。如果触头接触不良，会使均压线断路，并车时不易新。如果触头接触不良，会使均压线断路，并车时不易并上，即使空气开关能合闸，发电机也不能稳定地并联并上，即使空气开关能合闸，发电机也不能稳定地并联运行，两台发电机的电流可能同时急剧上升，直至发电运行，两台发电机的电流可能同时急剧上升，直至发电机的主开关保护动作而跳闸。机的主开关保护动作而跳闸。返回图图14-16 晶闸管自励恒压装置原理图晶闸管自励恒压装置原理图返回图图14-17 单相全波桥式整流、三相全波桥式整流、六相全波桥式整流电路图单相全波桥式整流、三相全波桥式整流、六相全波桥式整流电路图返回(a) 直流测量电桥比较电路直流测量电桥比较电路 (b)特性输出特性输出图图图图14-18 14-18 双稳压管桥式比较电路及特性双稳压管桥式比较电路及特性双稳压管桥式比较电路及特性双稳压管桥式比较电路及特性正反馈正反馈正反馈正反馈- -发电机自励起压过程发电机自励起压过程发电机自励起压过程发电机自励起压过程负反馈负反馈负反馈负反馈- -使发电机输出电压保持恒定的作用。使发电机输出电压保持恒定的作用。使发电机输出电压保持恒定的作用。使发电机输出电压保持恒定的作用。返回(a) 单相全波半控单相全波半控(b)三相半波半控三相半波半控(c)三相全波半控三相全波半控图图14-19 励磁系统主回路励磁系统主回路 返回图图图图14-2014-20可控相复励自励恒压励磁系统原理图可控相复励自励恒压励磁系统原理图可控相复励自励恒压励磁系统原理图可控相复励自励恒压励磁系统原理图 # #相复励装置作用是实现自励起压，负责动态电压调整相复励装置作用是实现自励起压，负责动态电压调整相复励装置作用是实现自励起压，负责动态电压调整相复励装置作用是实现自励起压，负责动态电压调整; ; # #电压调节器电压调节器电压调节器电压调节器AVRAVR作用是负责静态电压调整。作用是负责静态电压调整。作用是负责静态电压调整。作用是负责静态电压调整。返回图图14-21 相复励变压器式可控相复励装置相复励变压器式可控相复励装置 直流磁化绕组直流磁化绕组直流磁化绕组直流磁化绕组: :直流电直流电直流电直流电流可改变磁路磁导率，使流可改变磁路磁导率，使流可改变磁路磁导率，使流可改变磁路磁导率，使交流绕组电抗改变，从而交流绕组电抗改变，从而交流绕组电抗改变，从而交流绕组电抗改变，从而改变相复励变压器输出电改变相复励变压器输出电改变相复励变压器输出电改变相复励变压器输出电流。（磁放大器原理）流。（磁放大器原理）流。（磁放大器原理）流。（磁放大器原理）返回图图14-22 可控移相电抗器式可控相复励装置可控移相电抗器式可控相复励装置返回图图14-23 可控电抗器分流的调压器可控电抗器分流的调压器返回图图14-24 交流侧晶闸管分流的调压器交流侧晶闸管分流的调压器返回图图14-25 直流侧晶闸管分流的调压直流侧晶闸管分流的调压返回图图14-26 无刷同步发电机励磁系统无刷同步发电机励磁系统返回图图14-27 电压调整特性曲线电压调整特性曲线 图图14-28 并联运行无功功率分配并联运行无功功率分配返回图图14-29 直流均压连接线路图直流均压连接线路图返回图图14-30 交流均压线接法交流均压线接法返回图图14-31 电流稳定装置原理图电流稳定装置原理图返回14-32 实船两台发电机无功分配连接图实船两台发电机无功分配连接图 晶晶闸闸管管（Silicon Controlled Rectifier 简简称称SCR）是是起起到到了了弱弱电电控控制制与与强强电电输输出之间的桥梁作用。出之间的桥梁作用。其中：其中：A阳极，阳极，K阴极，阴极，G控制极。控制极。二、晶闸管的工作原理二、晶闸管的工作原理 实实验验电电路路如如图图（a）所所示示，主主电电路路加加上上交交流流电电压压u2，控控制制极极电电路路接接入入Eg，在在t1 瞬瞬间间合合上开关上开关S，在，在t4 瞬间拉开开关瞬间拉开开关S，则，则u2、ug和电阻上和电阻上RL的电压的电压ud的波形关系如图（的波形关系如图（b）所示。）所示。 （1）在在0t1之之间间: 开开关关S未未合合上上，ug=0，尽尽管管uAK0，但但ud=0，即即晶晶闸闸管未导通；管未导通； （ 2） 在在 t1t2之之 间间 : uAK0 ，由由于于开开关关S合合上上，使使ug0，而而 ， 即即晶晶闸管导通；闸管导通； （3）在）在 t2t3 之间，之间， uAK0，但，但 ud=0，即晶闸管关断；，即晶闸管关断； （4）在）在 t3t4 之间，之间， uAK0，这时，这时ug0 ,而而 ，所以，晶闸管又导通；，所以，晶闸管又导通； （5）当）当 t=t4 时，时， ug=0 ，但，但uAK0 ， ，即晶闸管仍处于导通状态；，即晶闸管仍处于导通状态； （6）当）当 t=t5 时，时， uAK=0 ， ug=0 ，而，而ud=0，即晶闸管关断，晶闸管处于阻断状态。，即晶闸管关断，晶闸管处于阻断状态。 综上所述可得出以下结论：综上所述可得出以下结论： （1）起起始始时时若若控控制制极极不不加加电电压压，则则不不论论阳阳极极加加正正向向电电压压还还是是反反向向电电压压，晶晶闸闸管管均均不不导通，这说明晶闸管具有正、反向阻断能力；导通，这说明晶闸管具有正、反向阻断能力； （2）晶闸管的阳极和控制极同时正向电压时晶闸管才能导通，这是晶闸管导通必须）晶闸管的阳极和控制极同时正向电压时晶闸管才能导通，这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件；同时具备的两个条件； （3）在在晶晶闸闸管管导导通通之之后后，其其控控制制极极就就失失去去控控制制作作用用，欲欲使使晶晶闸闸管管恢恢复复阻阻断断状状态态，必必须把阳极正向电压降低到一定值（或断开，或反向）。须把阳极正向电压降低到一定值（或断开，或反向）。 晶晶闸闸管管的的PN结结可可通通过过几几十十安安几几千千安安的的电电流流，因因此此，它它是是一一种种大大功功率率的的半半导导体体器器件件，由由于于晶晶闸闸管管导导通通时时，相相当当于于两两只只三三极极管管饱饱和和导导通通，因因此此，阳阳极极与与阴阴极极间间的的管管压压降降为为1V左左右，而电源电压几乎全部分配在负载电阻上。右，而电源电压几乎全部分配在负载电阻上。三、晶闸管的伏安特性三、晶闸管的伏安特性 晶闸管阳极对阴极的电压和流过晶闸管的电流之间的关系称为晶闸管的伏安特性。晶闸管阳极对阴极的电压和流过晶闸管的电流之间的关系称为晶闸管的伏安特性。 正向正向( uAK 0 ) 正向阻断状态正向阻断状态: 当当ug=0， uAK 0， uAK 0，晶晶闸闸管管导导通通，其其电电流流的的大大小小由由负负载载决定，阳极和阴极间的管压降很小。决定，阳极和阴极间的管压降很小。反向反向( uAK 0 ) 反向截止状态反向截止状态: 当当 uAK URSM ，元件中有很小的反向电流（反向漏，元件中有很小的反向电流（反向漏电流）流过，处于截止状态。电流）流过，处于截止状态。 反反向向击击穿穿：当当 uAK =URSM ，晶晶闸闸管管突突然然由由反反向向截截止止状状态态转转化化为为导导通通状状 态。态。 URSM称为称为反向不重复峰值电压反向不重复峰值电压，或用，或用UBR表示称表示称反向击穿电压反向击穿电压。四、晶闸管的主要参数四、晶闸管的主要参数 为为了了正正确确选选用用晶晶闸闸管管元元件件，必必须须要要了了解解它它的的主主要要参参数数，一一般般在在产产品品目目录录上上给给出出了了参参数数的平均值或极限值，产品合格证上标有元件的实测数据。的平均值或极限值，产品合格证上标有元件的实测数据。 1. 断态重复峰值电压断态重复峰值电压UDRM 晶闸管正向阻断状态下，可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的正向峰值电压晶闸管正向阻断状态下，可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的正向峰值电压 。UDRM=UDSM -100 在在选选择择晶晶闸闸管管时时还还要要考考虑虑留留有有足足够够的的余余量量，一一般般： 晶晶闸闸管管的的UDRM 应应等等于于所所承承受受的的正正向电压的（向电压的（23）倍。）倍。 2. 反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM 晶闸管反向截止状态下，可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的反向峰值电压晶闸管反向截止状态下，可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的反向峰值电压 。URRM=URSM -100 3. 额定通态平均电流（额定电流）额定通态平均电流（额定电流）IT 在环境温度不大于在环境温度不大于40度的标准散热及全导通的条件下，晶闸管元件可以连续通过的工度的标准散热及全导通的条件下，晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流（在一个周期内）平均值，称为额定通态平均电流，简称为额定电流。频正弦半波电流（在一个周期内）平均值，称为额定通态平均电流，简称为额定电流。 4. 维持电流维持电流 IH 在规定的环境温度和控制极断路时，维持元件继续导通的最小电流称维持电流。一在规定的环境温度和控制极断路时，维持元件继续导通的最小电流称维持电流。一般为几般为几mA一百多一百多mA