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在电力系统发展初期，汽轮发电机由于容量较小，主要通过直流励磁机励磁。励磁机产生的励磁电流经过线路中的换向器和电刷供给主发电机转子上的励磁绕组，为同步发电机提供励磁电源。
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随着电力系统的发展，发电机容量需求的不断提高，发电机运行时的励磁电流也相应的增大，这给滑环的正常运行和文护带来了困难。由于大功率半导体整流元件技术的不断成熟，在励磁方式的选择方面，现在的大功率机组通常采用交流励磁系统。当前的发电机励磁方式主要有直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统以及静止励磁系统（发电机自并励系统）。32081
直流励磁机励磁系统主要采用机械整流子换相整流，一般只适用于100MW以下的发电机组，按励磁机励磁绕组供电方式分为自励和他励[2]。自励采用专门的直流励磁机提供励磁，通过对励磁机磁场电阻的调整，可改变发电机的励磁电流；他励采用副励磁机提供励磁，与自励相比时间常数减小，提高了励磁系统的电压增长率，一般适用于水轮机组。直流励磁机励磁系统的薄弱环节是其有电刷、整流子等转动接触部件，运行文护繁杂。论文网
交流励磁机励磁系统主要适合100MW以上的发电机组，它的核心装备是交流励磁机。交流励磁机励磁系统主要包括两种励磁方式，他励交流励磁机励磁和无刷励磁。在他励交流励磁机励磁系统中，其主励磁机频率一般选择100Hz，副励磁机频率一选择500Hz，来保证励磁系统的快速响应。当选择的发电机组容量的越大，其运行时转子电流越大，对励磁中的滑环电刷等接触元件的正常运行和文护带来困难。为了提高系统运行的可靠性，就必须设法取消滑环，使整个励磁系统都无滑动接触元件，即所谓无刷励磁系统。由于其无滑动接触元件的限制，所以特别适用于大容量发电机组，本文设计的同步发电机自动励磁选择的就是无刷励磁系统。由于没有滑环和电刷等接触元件，发电机励磁由励磁机独立供电，两者综合之后提高了励磁系统运行的可靠性，因为没有接触器件的磨损，无碳粉、铜末引起的污染，故电机的绝缘寿命较长。
在无刷励磁系统中，由副励磁机产生的交流电经过可控硅整流电路给交流励磁机提供励磁电源，通过对晶闸管的导通角进行控制，从而改变整流电路的输出电压，使其满足发电机运行的励磁需要。随着数字芯片的快速发展，励磁控制器可以由DSP 芯片控制，对比单片机对励磁系统的控制，可以大大提高控制电路的响应速度，提高导通的准确性和系统运行的可靠性。其原理接线图如图1-1所示。
图1-1 无刷励磁系统原理接线图
在300MW及更大容量机组中，最常用的励磁方式为无刷励磁和自并励两种。自并励励磁方式与上文提及的励磁方式不同，其不需要励磁机提供励磁电源，而是由机端励磁变压器经整流装置供给。这类励磁电源采用大功率晶闸管元件，无接触滑动部分，故称为静止励磁系统，由于其励磁电源由发电机自身提供，又称为发电机自并励系统。