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第一章 同步发电机半导体励磁概述1

1-1同步发电机励磁系统的任务1

一、电压控制及无功分配1

目录1

二、提高同步发电机并列运行的稳定性2

1-2半导体励磁系统的发展8

1-3半导体励磁系统的分类10

1-4各种半导体励磁方式的构成13

一、他励系统13

二、自励系统16

三、用于直流励磁机的可控硅励磁方式19

1-5半导体励磁调节器概述21

一、励磁控制系统21

二、对励磁调节器的要求22

三、励磁调节器的构成23

2-1单相半波整流电路25

第二章 整流电路25

一、单相半波不可控整流电路26

二、单相半波可控整流电路29

三、带电感性负载的单相半波可控整流电路31

四、具有续流管的单相半波可控整流电路34

2-2三相半波整流电路37

一、三相半波不可控整流电路37

二、三相半波可控整流电路40

三、带电感性负载的三相半波可控整流电路42

2-3三相桥式不可控整流电路44

一、电压源供电的三相桥式整流电路44

二、电流源供电的三相桥式整流电路48

2-4三相桥式半控整流电路52

2-5三相桥式全控整流电路58

一、整流工作状态59

二、逆变工作状态64

2-6整流电路的换流压降及外特性68

2-7异常情况下的三相整流桥73

一、一臂失控单相导通73

二、一相或两相脉冲丢失75

三、一臂、两臂或一相开断77

第三章 励磁系统主回路计算81

3-1主回路电压、电流及控制角的计算81

一、交流侧线电压计算82

二、计算控制角α83

三、交流侧线电流计算83

四、交流电源功率计算85

3-2整流桥负载的功率因数计算85

一、基波功率因数86

二、总功率因数88

一、三相整流桥直流侧短路的计算89

3-3三相整流桥短路电流的计算89

二、三相桥式整流电路一臂击穿时短路电流计算91

3-4三相整流桥硅元件选择95

一、硅元件额定电流的选择95

二、可控硅额定电压的选择97

三、硅元件的冷却98

3-5暂态过程有关计算98

一、同步发电机电磁暂态方程99

二、不调节励磁情况下同步发电机三相短路的暂态过程100

三、强行励磁对同步发电机三相短路电磁暂态过程的影响103

四、暂态过程中转子电流的计算108

五、固有强励倍数Ke的计算111

3-6励磁电压响应比113

3-7同步发电机的灭磁及其计算116

一、单独励磁机灭磁117

二、利用放电电阻灭磁119

三、利用非线性电阻灭磁122

四、采用灭弧栅灭磁124

五、利用可控硅桥逆变灭磁128

第四章 自并励半导体励磁系统131

4-1自并励励磁系统接线方式131

4-2起励问题132

一、他励起励133

二、残压起励134

4-3自并励发电机的稳定运行138

4-4自并励发电机短路电流计算141

一、自并励发电机短路电流的特点141

二、三相短路各电量之间的关系142

三、三相短路的暂态过程143

四、临界外电抗146

五、试验曲线148

六、不对称短路150

4-5自并励发电机对继电保护的影响152

4-6自并励励磁系统与电力系统稳定154

一、静态稳定155

二、动态稳定156

4-7自并励可控硅励磁系统的优缺点和应用范围158

第五章 直流侧叠加自复励半导体励磁系统161

5-1直流侧并联自复励半导体励磁系统的工作原理161

5-2励磁变流器参数选择164

一、在对可控硅桥最不利的工况下保证其正常工作164

二、在机端发生三相短路时应使机组不致失励166

5-3励磁变压器参数选择168

一、可控硅桥应具有一定的强励能力168

二、可控硅桥应满足正常运行工况170

三、可控硅桥应适应特殊运行工况170

5-4励磁变流器副方过电压问题171

5-5并联自复励发电机的自励磁问题174

二、并列时窜无功现象178

5-6并联自复励半导体励磁系统的运行178

一、起励及空载运行178

三、运行方式179

5-7直流侧串联自复励半导体励磁系统的工作原理181

5-8串联自复励系统的参数选择183

一、励磁变压器参数选择183

二、励磁变流器参数选择185

5-9串联自复励发电机短路电流变化规律187

一、近端三相短路188

二、远方三相短路191

三、短路过程中的动态性能193

第六章 交流侧叠加自复励半导体励磁系统194

6-1概述194

6-2可控电抗器相复励半导体励磁系统197

一、工作原理197

二、参数计算198

一、工作原理204

6-3交流侧串联自复励半导体励磁系统的工作原理及参数选择原则204

二、主回路参数选择206

三、同步电压模拟装置209

6-4交流侧串联自复励半导体励磁系统的设计计算步骤210

6-5一种新型结构的相补偿自复励半导体励磁系统214

第七章 他励半导体励磁系统218

7-1他励静止硅整流器励磁方式218

7-2他励静止可控硅励磁方式221

一、原理简述222

二、起励及升压224

三、关于交流励磁机的几个问题224

7-3他励旋转硅整流器励磁方式226

一、工作原理226

二、灭磁方式228

7-4他励旋转可控硅励磁方式231

三、关于检测231

第八章 半导体励磁装置的保护234

8-1过电压的来源及保护方式234

8-2阻容吸收保护238

一、交流侧阻容保护239

二、直流侧阻容保护242

三、关断过电压保护243

8-3硒堆及压敏电阻浪涌吸收器244

一、硒堆吸收装置244

二、压敏电阻浪涌吸收器246

8-4转子过电压保护251

8-5过电流保护254

一、快速熔断器255

二、快速过电流继电器256

8-6电压上升率的抑制260

8-7电流上升率的抑制265

一、本臂并联RC的放电266

二、交流侧RC的放电268

三、桥臂RC环节的放电269

四、对直流侧RC环节的充电269

五、交替电流上升率269

8-8串并联支路的均流、均压270

一、并联支路间的均流271

二、串联元件间的均压273

第九章 半导体励磁调节器的测量比较单元275

9-1半导体励磁调节器的测量整流电路275

一、六相桥式整流276

二、十二相桥式整流278

三、测量变压器的计算281

9-2滤波电路282

一、П型、Г型滤波器282

二、桥式滤波器283

9-3正序电压滤过器287

一、工作原理287

二、参数选择290

9-4比较整定电路290

一、桥式比较整定电路291

二、桥式比较整定电路的几个问题297

三、集成元件比较整定电路299

9-5调差电路301

一、调差特性与机组间无功功率的分配301

二、调差电路的原理及接线方式303

第十章 综合放大单元308

10-1综合放大单元的任务、要求和种类308

10-2简单的晶体管直流放大器309

10-3晶体管直流运算放大器310

一、运算放大器的原理和特点311

二、晶体管运算放大器313

10-4集成元件运算放大器317

一、线性集成放大器318

二、集成元件运算放大器线路319

10-5磁放大器321

一、磁放大器的工作原理321

二、双拍磁放大器326

三、中频电源326

第十一章 移相触发单元331

11-1概述331

一、触发电路的种类331

二、对移相触发单元的基本要求332

三、同步电压332

11-2单结晶体管触发电路334

一、单结晶体管振荡电路334

二、单结晶体管触发电路337

一、锯齿波的形成342

11-3锯齿波触发电路342

二、移相控制方式345

三、锯齿波移相触发电路举例346

11-4单稳态触发电路349

一、同步信号环节351

二、移相控制环节351

三、脉冲输出环节353

四、单稳态触发电路实例353

11-5脉冲变压器355

一、脉冲变压器的功用和结构356

二、脉冲变压器的等效电路357

三、脉冲顶部失真359

四、脉冲前沿上升时间361

五、脉冲变压器的计算362

一、励磁调节装置的静态调节特性365

12-1半导体励磁调节装置的静态调节特性365

第十二章 半导体励磁调节装置的特性和运行365

二、励磁调节系统的静特性369

12-2半导体励磁调节器的镇定环节371

一、励磁装置稳定器371

二、电力系统稳定器372

12-3励磁调节器的运行方式378

一、自动、手动运行方式及其切换378

二、两套调节器互为备用的运行方式380

12-4励磁调节器中的直流供电电源383

一、励磁调节器中的直流供电电源的特点383

二、直流供电电源的运行方式384

第十三章 励磁限制及运行检测386

13-1空载励磁限制及励磁过载延时限制386

一、空载励磁限制及励磁过载定时限限制387

二、具有反时限特性的励磁过载限制390

三、低频过励限制392

13-2最大励磁电流限制（瞬时过励限制）393

13-3欠励限制（最小励磁限制）396

一、欠励限制的条件397

二、模拟功率圆图的欠励限制接线400

三、模拟相角差δ的欠励限制接线403

13-4运行检测406

一、可控硅元件控制角α的测定406

二、无刷励磁系统中励磁电流的测量问题408

13-5运行监视409

一、桥臂电流消失的监视409

二、串、并联时支路元件的监视410

三、无刷励磁系统中交流励磁机两相运行的监视问题413

四、脉冲消失的检测413

13-6励磁系统的信号415

14-1可控硅开关式调节器总体工作原理418

第十四章 用于直流励磁机的可控硅励磁调节器418

14-2开关式调节器主回路的工作原理及特性422

一、调节励磁的基本原理422

二、开关调节方式423

三、续流方式及调节特性425

14-3开关式调节器关断回路的工作原理431

一、关断过程431

二、开关回路的主要波形434

三、带附加可控硅的关断回路436

四、由励磁机供电的关断回路438

14-4可控硅连续式调节器440

一、总体工作原理441

二、移相回路443

三、触发回路445

四、功率输出回路446

14-5励磁变压器供电的可控硅调节器447

参考文献及资料449