在電力系統(tǒng)發(fā)展初期,同步發(fā)電機(jī)的容量不大,勵磁電流由與發(fā)電機(jī)同軸的直流電機(jī)供給,即所謂的直流勵磁機(jī)系統(tǒng)。隨著發(fā)電機(jī)容量的提高,所需勵磁電流也相應(yīng)增大,而直流勵磁機(jī)卻受到制造容量、調(diào)節(jié)速度的限制,存在整流子炭刷維護(hù)困難、易發(fā)生故障等問題。大功率半導(dǎo)體整流元件制造工藝日益成熟,因此大容量機(jī)組的勵磁功率單元就采用了交流發(fā)電機(jī)和半導(dǎo)體整流元件組成的交流勵磁機(jī)系統(tǒng)。隨著控制理論的發(fā)展和新技術(shù)、新器件的不斷出現(xiàn),數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器已廣泛在新機(jī)組上投入使用。下面介紹幾種常見的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
1.直流勵磁機(jī)系統(tǒng)
直流勵磁機(jī)是最早采用的勵磁系統(tǒng),直流勵磁機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸。其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)行可靠;當(dāng)勵磁機(jī)故障時,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子仍可與勵磁機(jī)形成閉合回路,不會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。其主要缺點是,由于直流勵磁機(jī)為采用機(jī)械整流子換流的,日常對整流子、炭刷的維護(hù)工作量大,且當(dāng)需要的勵磁電流很大時換向困難,所以直流勵磁機(jī)的容量受到限制,這種方式只適合在IOOMW以下中小容量機(jī)組中采用。按直流勵磁機(jī)勵磁繞組供電方式的不同,可分為自勵式直流勵磁機(jī)系統(tǒng)和他勵式直流勵磁機(jī)系統(tǒng)兩種。
2.交流勵磁機(jī)系統(tǒng)
隨著同步發(fā)電機(jī)容量的不斷提高,目前,200MW、300MW以上的大容量機(jī)組普遍采用交流勵磁機(jī)系統(tǒng)。因為交流勵磁機(jī)的容量可以設(shè)計得較大,勵磁機(jī)的頻率一般為100Hz或更高。交流勵磁機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠性高。交流勵磁機(jī)系統(tǒng)也分為自勵式與他勵式交流勵磁機(jī)系統(tǒng)兩種。
3.發(fā)電機(jī)自并勵系統(tǒng)
發(fā)電機(jī)自并勵系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的勵磁電源不用勵磁機(jī),直接由同步發(fā)電機(jī)輸出端通過可控整流器取得勵磁電流。這種系統(tǒng)在機(jī)組啟動過程中為建立磁場,應(yīng)設(shè)置起勵電源。機(jī)組運(yùn)行正常后,將起勵電源退出。因這種勵磁裝置沒有轉(zhuǎn)動部分,故又稱為靜止勵磁系統(tǒng)。