HEST HWJT-09C微机励磁调节器使用说明书
功率单元主要由两部分组成：整流装置和功率开关。前者将交流励磁电源变换为直流电源，后者受控于调节器，调节功率开关的闭合时间即可控制励磁电流的大小。也就是说，调整功率管的导通时间即可对发电机的励磁输入功率进行控制。原理如图3
图3
图3中ABC为励磁三相电源，LQ为转子绕组，当QS闭合后，三相交流励磁电源通过D1～D6三相整流，得到直流电压Ue，当IGBT导通时，Ue加到绕组LQ上，使LQ中电流增加；当IGBT截止时，通过D7导通给LQ续流。
设整流后的直流电压为Ue，IGBT导通时间为Ton，导通时Ue加到转子两端，IGBT截止时间为Toff，截止时，转子电压等于续流二极管D7管压降，忽略为零。
励磁绕组励磁电压波型如下图4所示。
图4
从图中可知励磁电压的平均值为：
ULL?Ue?TonTon?Ue?D，D?Ton?ToffTon?Toff为占空比，
由此可见，我们根据发电机机端电压、转子电流或无功负荷等因素的变化改变
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D，亦即改变IGBT驱动方波的占空比，即可改变励磁绕组两端的电压，从而达到调节发电机输出电压、无功的目的。
? IGBT的驱动
大功率IGBT开关式励磁装置采用专用驱动模块控制，它的原理框图如下图5所示：
图5
VCC、VEE为供电电源，光耦OP1提供控制电路和IGBT的隔离。Dz为稳压管，在IGBT截止时提供反向偏压。当有导通控制信号时，光耦OP1导通，通过放大器A使输出三极管T1导通、T2截止，VCC通过T1输出到IGBT的栅极G，使IGBT栅极正向偏置，IGBT导通。当无导通控制信号时，OP1不通，放大器A使T1截止、T2导通，稳压管Dz上的电压通过T2使IGBT栅极电压为负向偏置，保证IGBT可靠截止。当IGBT过电流时，过流保护动作，关闭放大器A，使IGBT栅极电压为负向偏置，起到保护作用。
? IGBT自并激开关励磁和可控硅励磁的比较 a 开关励磁驱动简单
在可控硅励磁中，需要提供六组驱动电路和脉冲变压器；而IGBT只需要提供一个驱动信号，且由于IGBT是电压型控制器件，驱动功率很小，很容易利用光电耦合器实现高电压隔离。
b IGBT开关励磁同步简单
在可控硅励磁系统中，输出电压和可控硅的控制角α直接相关，而交流同步信
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号输入的失真较严重，为了得到准确的同步过零触发信号，必须对交流同步信号进行较复杂的处理。在IGBT的励磁系统中，输出与IGBT的导通占空比D有关，而占空比D和交流电源的相对时间关系对装置的输出无大的影响，故不需要设计太复杂的同步电路。
c IGBT开关励磁控制简单
在可控硅励磁中，输入、输出及控制角α的关系为：ULL=1.35UIN3COSα，为了提高系统的线性度和稳定性，可控硅触发脉冲的产生需要进行余弦补偿，增加了控制系统的复杂性。在IGBT开关励磁中，输入、输出及占空比的关系为：ULL=1.35UIN3D，因而系统具有很好的线性度和稳定性，降低了控制的复杂性。
d 开关励磁可以大大减小励磁变压器容量，降低成本
在可控硅励磁中，转子绕组续流电流流经可控硅和励磁变压器线圈。而在IGBT开关励磁中，转子绕组只经续流二极管续流，续流电流不经过励磁变压器线圈，因而励磁变压器的容量设计可减小30%以上。
3.4、灭磁及过电压保护装置
3.4.1、灭磁及过电压保护系统组成
灭磁及转子过电压保护装置有以下几种方式，一种是由氧化锌压敏电阻组件组成的非线性灭磁方式及转子过电压保护装置，一种是由线性电阻组成的线性灭磁及转子过电压保护装置，还有通过电力电子器件实现的无触点灭磁装置及转子过电压保护系统。
3.4.2、灭磁及转子过电压保护装置的工作原理
? 非线性灭磁方式及转子过电压保护装置
灭磁及转子过电压保护装置的原理接线图如图6所示。FMK为灭磁开关主触头。无感电阻（R）和压敏电阻（YMR）组成压敏电阻组件，直接并接在转子两端。另一组压敏电阻在励磁电源侧对电源起保护作用。
一般取额定转子电压UfN?0.253?U10mA，?U10mA为每串压敏电阻转折电压值： ?U10mA=?U10mA（R1）+222+?U10mA（Rn)
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在正常工作时，由于转子电压较低，通过压敏电阻的电流为泄漏电流，其大小在数十或百微安，对转子工况不产生任何影响。而且其老化速度也是及其缓慢的。
一旦过电压袭来，压敏电阻立即工作在大电流区内，过电压被限制和吸收。压敏电阻是并联在转子两端，而氧化锌电阻片又是几乎没有延时的响应，不存在伏秒特性的配合问题，所以对转子保护十分可靠。
FMKRRYMRYMRYMRFLQFMK 图6 灭磁及过压保护原理接线图
当需要灭磁时，指令FMK分断，由于FMK能实现快速建压并灭磁，很快切开转子与励磁电源的联系。转子作为一个大电感，di/dt迅速上升，超过压敏电阻组件的转折电压时，压敏电阻导通呈低阻状态，转子电流从FMK转移到压敏电阻，换流完成。转子能量通过压敏电阻释放，实现灭磁。在灭磁过程中，压敏电阻两端电压（亦即转子电压）几乎为一衡定值，灭磁过程接近于理想灭磁。 实例的灭磁过程如图7所示。
100msuf 图7 实测灭磁时转子电压波形图（S=50MW，Ifn=600A）
由图中可以看出，从开关断开到完全建压仅需数毫秒，完成全部灭磁时间约为400ms。
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任何两片压敏电阻的外特性是不可能完全一致的。这样直接并联的两片压敏电阻在大电流下，所吸收的能量是不可能一致的。从图8所示，#1和#2片在相同电压流过的电流相差很大。
U#1#2II1I2 图8 两片压敏电阻外特性
在几十甚至数百片压敏电阻组合在一起时，均能问题就变得非常重要。目前通过各种完善的检测手段可得到每片压敏电阻的外特性，然后将这些数据输入计算机，在大量的阀片中筛选出外特性基本一致，尤其在大电流区域，外特性相差极小的若干组压敏电阻组件来。这样组成的灭磁及过压保护装置均能系数可高达0.9。另外HMC系列还采用无感线性电阻与压敏电阻组件串联，均流、均能效果更佳。如图9所示，串上无感电组后，其均流效果明显。在极端情况下，即使某一组压敏电阻损坏，串联在这组压敏电阻上的线性电组会迅速烧断而使这组损坏的压敏电阻切除。线性电阻又具有熔断器功用。
U#1#2IRII1I2I1I2 图9 压敏电阻串线性电阻的外特性
对于灭磁电阻（非线性）均能方式问题，我们不主张采用熔断器方式，原因如下： 1） 2）
线性电阻均能效果较熔断器要佳；
线性电阻在能量不均衡时其烧断时间较熔断器要长，因而不会发生“爆竹
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