交流勵磁發電機勵磁控製係統實驗技術分析
科技專論
作者：遇亞輝
【摘要】交流勵磁發電機具備變速恒頻發電、轉速、無功、有功獨立調節能力的優越性，它在運行中能充分發揮交流勵磁發電機本身具備的運行可靠性、靈活性和調節性，因此在當今電力工業中備受業界重視。本文從交流勵磁發電機係統的工作原理和構成入手，進行了從理論到實踐，從仿真到實驗的研究分析，僅供同行工作參考。
【關鍵詞】交流勵磁發電機；勵磁控製係統；數字信號處理器；轉換器
長期以來，電力供應的穩定性、安全性和可靠性是國內外專家和學者一直高度重視的內容，也是研究的焦點。雖然截至目前這一研究工作已經取得了卓越的工作成果，但其中大多問題仍然沒有得到有效解決，至今這一課題都是業界研究重點。電力係統在正常運行中，突然受到短路、短路或者雷擊等因素影響，必然會發生短暫的不平衡，進而引發電機轉子、定子之間的發生擾動。這個時候，如果沒有一個穩定裝置來阻止電機定子和轉子擾動，必然會造成整個係統失去穩定，最終影響到發電機的運行安全。基於這種條件，以勵磁控製係統為主的交流勵磁發電機逐漸受到人們重視，它有效緩解了發電機定子與轉子擾動問題的發生，保證了發電機運行安全和運行穩定性。
一、交流勵磁發電機工作原理
由於傳統的發電機運行中存在顯著的穩定性不佳、無功問題，使得這類發電機在運行中還存在眾多的技術、設備和經濟缺陷。因此，早在半個世紀以前歐美發達國家就已經致力於采用新技術、新手段來解決發電機工作中存在的穩定性不高和無功等問題，並對此設定了研究新內容。
就交流勵磁發電係統而言，其構成主要包含有交流勵磁發電機、原動機、勵磁變壓器、勵磁轉換器等。就整個交流勵磁發電機的工作原理分析，它同普通的異步發電機相差無幾，兩者之間最大的區別主要表現在電機的轉子、定子之間的轉速、頻率普遍相同，由於轉子在高速轉動的同似乎電流量的頻率和大小大致相同，能通彼此調整的時候對電動機兩側的電壓進行處理，從而達到保證點擊運行穩定、安全的工作目標。在這種背景下，交流勵磁電機轉子繞組的頻率從外向內給電網供電。因此來說，交流勵磁發電機本身具備異步發電機的工作模式，同時還具備異步發電機工作中具備的特性。
二、交流勵磁發電機勵磁控製係統實驗技術分析
由於交流勵磁發電機本身具備異步發電機的工作原理和工作特性，但是其本身又是超越傳統異步發電機的，因此它被廣泛的應用於變頻恒頻發電領域中，尤其適用於抽水蓄能發電和風力發電等特殊場所。在這些場所，采用勵磁控製係統能更好的解決發電機運行中存在的轉子與定子不穩定現象，保證發電安全與供電穩定。這裏我們就目前發電工作中常用的雙PWM變化器作為交流勵磁發電機勵磁電源的發電形式進行分析，提出了其勵磁控製係統的實驗技術要點。
1、交流勵磁用雙PWM變換器概述
雙PWM變化器是構成交流勵磁發電機勵磁控製係統的重要組成部分，它分為兩個不同的組成內容，是緊密連接形成的組合體係，一種是轉子變速控製的變換器，另外一個則是電網變換器，這兩個子係統在運行中相互配合、彼此銜接，從而對係統做出了兩種不同的分析模式。在具體工作中，這兩個方麵分析包含了以下兩環節。
1）在發電機運行狀態處於同步運行狀態的時候，轉子側麵的變換器可以分為轉差功率和總電網數據庫兩個方麵，這個時候轉子側麵的變換器在整個勵磁控製係統中發揮整流作用，而電網側麵的變換器則處於PWM逆變狀態。
2）交流勵磁發電機在和運行中長期處於高速運行的狀態，且發電機本身的運行狀態則是異步狀態，工作於PWM逆變狀態的變換器則是轉子側麵的變換器，而電網側麵的變化器則發揮整流作用。轉子側麵變換器是一個建立在直流側麵電壓上的設施，其具體作用在於控製通過電網的變換器，且利用合適的轉子來滿足有關設計策略。