励磁同步电机

ICS

中华人民共和国国家标准 GB/T 7409.3—×××× 代替GB/T 7409.3-1997 同步电机励磁系统

大、中型同步发电机励磁系统技术要求

Excitation system for synchronous electrical machines Technical requirements of excitation system for large and medium

synchronous generators

（送审稿）

××××-××-××发布 ××××-××-××实施 中 华 人 民 共 和 国 发布 国家质量监督检验检疫总局

前 言

本标准是推荐性标准，是在GB/T 7409.3-1997的基础上进行修订。

本标准与上一版次比较，在以下几方面有更新： 1． 根据国内励磁的实践，采用了统一的励磁术语 2． 根据励磁设备及元件的技术发展，更新了技术参数 3． 根据励磁设备在电网稳定性的重要性，增加了新的技术要求 4． 删除了过时的技术条款

本标准用于指导发电机励磁设备的设计、生产和试验。 本标准与相关旋转电机等标准协调一致 本标准由中国电器协会提出。

本标准由全

东南大学

博士学位论文

新型混合励磁同步电机的分析、设计及控制策略研究

姓名：杨成峰

申请学位级别：博士

专业：电气工程

指导教师：林鹤云

20071127

东南大学博士学位论文

在这种结构中，两种磁势是并联关系。励磁绕组放置在定子上，省去了滑环、电刷。但它的电励磁部分为爪极结构，附加了气隙，磁路长，漏磁大，永磁磁路和电励磁磁路耦合较强。电励磁的磁通路径中既存在轴向磁路，又存在径向磁路，因此在这种结构中，电机不宣细长。

另一种磁路独立转子结构同俄罗斯的结构基本相Ｎ‘：ｓＪ。两种结构的不同之处在于磁路独立转子结构中存在隔磁环，使得电励磁和永磁部分各自独立，减少了图１．３中存在的永磁和电励磁问的耦合。

２．磁极分割型混合励磁电机

磁极分割型混合励磁电机（ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｐｏｌｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔ，ＣＰＰＭ）是英国学者Ｅ．Ｓｐｏｏｎｅｒ在１９８９年提出的一种电机拓扑嘲，电机结构见图１．１。日本［４１、美国【’”及国内的学者［９－２４１随后对这种新结构进行了研究。根据磁通磁路的不同，该电机又可分为径向磁路和轴向磁路两种拓扑结构形式。

径向磁路ＣＰＰＭ电机的电枢绕组为三相对称绕组。定子被环形直流励磁绕组分成两部分，定子两段铁心由其外的背轭在机械和电磁上相连接；转

专业： 电气工程及其自动化 姓名：

实验报告

学号： 日期： 地点：教2-105

课程名称： 电力系统分析综合实验 指导老师： 成绩：__________________

实验名称： 同步发电机励磁控制实验 实验类型：________________同组学生姓名：__________

一、实验目的

1.加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务； 2.了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；

3.熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动； 4.了解微机励磁调节器的基本控制方式； 5.掌握励磁调节器的基本使用方法；

6.了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响。

二、原理与说明

同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。

图1 励磁控制系统示意图

实验用的励磁控制系统示意图如图l所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控

1

桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励

东北农业大学学士论文 学号：A07070363

同步发电机自动励磁系统的研究

学生姓名：林鹏 指导教师：李艳军

所在院系：工程学院电气工程系 所学专业：农业电气化与自动化 研究方向：地方电力系统及其自动化

东 北 农 业 大 学 中国·哈尔滨 2011年6月

The Bachelor's degree thesis of Registration number: Northeast Agricultural University A07070363

Synchronous generator excitation system

automatically

Name: Lin Peng Faculty adviser: Li Yan jun

College: College of Engineering, Electrical Engineering Major: Agricultural Electrification and Automation Research Fields: Local power system and

永磁同步电机弱磁控制的控制策略研究

摘要

永磁同步电机是数控机床、机器人控制等的主要执行元件，随着稀土永磁材料、永磁电机设计制造技术、电力电子技术、微处理器技术的不断发展和进步，永磁同步电机控制技术成为了交流电机控制技术的一个新的发展方向。基于它的优越性，永磁同步电机获得了广泛的研究和应用。本文对永磁同步电机的弱磁控制策略进行了综述，并着重对电压极限椭圆梯度下降法弱磁控制、采用改进的超前角控制弱磁增速、内置式永磁同步电动机弱磁控制方面进行了调查、研究。

关键词：永磁同步电机、弱磁控制、电压极限椭圆梯度下降法、超前角控制、内置式永磁同步电动机

一、永磁同步电机弱磁控制研究现状

1．永磁同步电机及其控制技术的发展

任何电机的电磁转矩都是由主磁场和电枢磁场相互作用产生的。直流电机的主磁场和电枢磁场在空间互差90°电角度，因此可以独立调节；而交流电机的主磁场和电枢磁场互不垂直，互相影响。因此，交流电机的转矩控制性能不佳。经过长期的研究，目前交流电机的控制方案有：矢量控制、恒压频比控制、直接转矩控制等[1]。

1．1 矢量控制

1971年德国西门子公司F．Blaschke等与美国P．C．Custman等几乎同时提出了交流电机磁场定向控制的原理，经过不

自并励系统及其主要特点

① 没有旋转部件。运行可靠性高，调整、维护简单，检修方便。

② 自并励方式取消了励磁机，缩短了的汽轮机?发电机轴系长度可提高机组轴系的稳

定性、提高机组安全运行的水平。

③ 因励磁调节直接在转子回路中，没有主励磁机时滞环节，属快速响应励磁系统，技

术指标高，响应快，性能参数好。

自并励方式的缺点

① 整流装置电源电压取自发电机端，系统故障时，随着机端电压下降，影响励磁系统

的强励能力。

② 有碳刷增加了维护量。

③ 发电机近端短路时，因机端电压突然降低很多时可能不满足强励要求，强励减弱时，

短路电流迅速衰减，而造成出口带时限继电器拒动，使故障扩大，须加有记忆功能继电器。

④ 起励时，发电机剩磁不足以提供可控硅的导通电压，发电机不能自励，需要另外设

置起励电源。

⑤ 励磁变压器的二次电压按满足强励要求设计，励磁变压器二次电流按满足额定励磁

电流设计。

⑥ 励磁变提供测温、轻瓦斯、重瓦斯及压力释放装置。

⑦ 高压侧每相提供3组套管CT，两组用于保护（过流、过负荷、差动），一组用于测

量（电压、电流）。低压侧每相也提供三组CT，两组用于保护，一组用于测量。

起励单元

? 对于自并激励磁系统，由于励磁能源取自发电机机端，当机组起动后，转

同步电机实验

5-1三相同步发电机的运行特性

一、 实验目的

1、 用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。 2、 由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。 二、 预习要点

1、 同步发电机在对称负载在下有哪些基本特性？ 2、 这些基本特性各在什么情况下测得？

3、 怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？ 三、 实验项目

1、 测定电枢绕组实际冷态直流电阻。

2、 空载实验。在n=nN、I=0的条件下，测取空载特性曲线UO=f（If）。

3、 三相短路实验。在n=nN、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线IK=f（If）。 4、 纯电感负载特性。在n=nN、I=IN、cos??0的条件下，测取纯电感负载特性 曲线。

5、 外特性。在n=nN、If=常数、cos?=1和cos?=0.8（滞后）的条件下，测取外 特性曲线U=f（I）。

6、 调节特性。在n=nN、U=UN、cos?=1的条件下，测取调节特性曲线If=f（I）。 四、 实验方法

1、 测定电枢绕组实际冷态直流电阻

被试电机为三相凸极式同步电机，选用DJ18。 测量与计算方法参见实验4-1。

2、 空载实验

1） 按图5-1接

同步电机

一、填空题：

1. 同步电机_____________对_____________的影响称为电枢反应。同步发电机电枢反应的性质取决于

__________________________。

电枢磁动势；励磁磁动势；内功率因数角?

2. 同步发电机当?=0°时，除产生____________________电枢反应外，还产生__________________________

电枢反应。

交轴电枢反应；直轴去磁电枢反应

3. 利用同步发电机的_____________和_____________曲线可以测量同步发电机的同步电抗，利用______

______和_____________曲线可以测量同步发电机的定子漏电抗。 空载特性；短路特性；空载特性；零功率因数负载特性

4. 利用_________可以同时测量凸极同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗。

转差法

5. 同步发电机与电网并联运行的条件是：（1） ；

（2） ；（3）

同步电机

一、填空题：

1. 同步电机_____________对_____________的影响称为电枢反应。同步发电机电枢反应的性质取决于

__________________________。

电枢磁动势；励磁磁动势；内功率因数角?

2. 同步发电机当?=0°时，除产生____________________电枢反应外，还产生__________________________

电枢反应。

交轴电枢反应；直轴去磁电枢反应

3. 利用同步发电机的_____________和_____________曲线可以测量同步发电机的同步电抗，利用______

______和_____________曲线可以测量同步发电机的定子漏电抗。 空载特性；短路特性；空载特性；零功率因数负载特性

4. 利用_________可以同时测量凸极同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗。

转差法

5. 同步发电机与电网并联运行的条件是：（1） ；

（2） ；（3）

同步电机的习题

说明：打“*”的题目有一定的难度。

1． 一台三相星形联结的隐极同步发电机，空载时使端电压为220V所需的励磁电流为3A，

当发电机接上每相5?的星形联结纯电阻负载时，要使端电压仍为220V，所需的励磁电流为3.8A。不计电枢电阻，试求该发电机的同步电抗（不饱和值）是多大？

解：空载时，励磁电流为3A，每相励磁电动势为 E0?2203?127(V)

则负载时，每相励磁电动势为 E0?'3.8?127?160.87(V) 3接上每相5?的对称电阻后，每相电流为 I?127?25.4（A） 5根据相量图中的几何关系，有

'2 E0?U2?(IXs)2

所以，有 Xs?'2E0?U2I160.872?1272??3.88?7

25.4

2．一台三相星形联结、1500kW的水轮发电机，额定电压6300V，额定功率因数cos?N?0.8（滞后），已知它的参数Xd?21.3,Xq?13.7，忽略电枢电