勵磁系統(tǒng)可以定義為向發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組提供勵磁電流的系統(tǒng)。精心設(shè)計的勵磁系統(tǒng)提供運行可靠性、穩(wěn)定性和快速瞬態(tài)響應(yīng)。四種常見的勵磁方法包括:

1、分流還是自激

2、勵磁升壓系統(tǒng)

3、永磁發(fā)電機

4、輔助繞組(輔助)。

每種方法都有各自的優(yōu)勢。所有方法都使用自動電壓調(diào)節(jié)器向勵磁機定子提供DC輸出。勵磁機轉(zhuǎn)子交流輸出被整流為主發(fā)電機轉(zhuǎn)子的DC輸入。更高級的系統(tǒng)使用額外的AVR輸入。

上圖為勵磁柜案例圖。

一、自動電壓調(diào)節(jié)器

AVR的結(jié)構(gòu)因所用勵磁而異。當(dāng)發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時，它們都接收來自定子的輸入。能夠接收第二輸入以減少或消除由負載反饋信號引起的內(nèi)部諧波的AVR用于非線性負載應(yīng)用。常用的兩種類型是:

硅控整流器——感應(yīng)定子的功率水平，并根據(jù)勵磁機電壓確定其點火。當(dāng)與非線性負載一起使用時，可能會導(dǎo)致故障。

場效應(yīng)晶體管(場效應(yīng)晶體管)-感應(yīng)定子的功率電平，并轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制(脈寬調(diào)制)信號到勵磁機。這種類型的AVR可用于勵磁方法。非線性負載不會導(dǎo)致反饋導(dǎo)致勵磁故障。

二、分流或自激

分流法的特點是設(shè)計簡單且經(jīng)濟，可為自動電壓調(diào)節(jié)器提供輸入功率。這種方法不需要額外的組件或布線。當(dāng)出現(xiàn)問題時，故障排除得到簡化，需要驗證的組件和布線更少。

當(dāng)發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時，定子向自動電壓調(diào)節(jié)器提供輸入電壓。此外，自動電壓調(diào)節(jié)器還配有監(jiān)控定子輸出的傳感器。

自動電壓調(diào)節(jié)器為勵磁機供電，并整流為DC電流。電流感應(yīng)到定子上，用于負載輸出。

該系統(tǒng)的最大缺點是自動電壓調(diào)節(jié)器受到發(fā)電機供電負載的影響。當(dāng)負載增加時，電壓開始下降，自動電壓調(diào)節(jié)器必須向勵磁機提供更多電流以支持需求。這將反車輛地雷推到了極限。如果自動電壓調(diào)節(jié)器被推到極限之外，勵磁場就會崩潰。輸出電壓降低到很小的量。

如果AVR電源短路，發(fā)電機將沒有勵磁源。這會導(dǎo)致發(fā)電機功率輸出的損失。

具有分流或自激方法的發(fā)電機可用于線性負載(恒定負載)。對于采用這種勵磁方法的發(fā)電機，不推薦使用非線性負載(變化負載)的應(yīng)用。與非線性負載相關(guān)的諧波會導(dǎo)致勵磁場擊穿。

三、勵磁升壓系統(tǒng)

電子制動系統(tǒng)由相同的基本部件組成，向自動車輛控制器提供輸入和從自動車輛控制器接收輸出。該系統(tǒng)中的附加組件有:

1、勵磁升壓控制(EBC)模塊

2、勵磁升壓發(fā)電機(EBG)。

EBG安裝在交流發(fā)電機的從動端。物理外觀與永磁體相同。發(fā)電機軸旋轉(zhuǎn)時，EBG向控制器供電。EBC控制模塊與自動電壓調(diào)節(jié)器和勵磁機并聯(lián)。EBC接收來自反車輛地雷的信號。當(dāng)需要時，控制器根據(jù)系統(tǒng)需要向勵磁機提供不同水平的勵磁電流。

勵磁系統(tǒng)的額外供電支持負載要求。這允許發(fā)電機啟動并恢復(fù)勵磁電壓。

該勵磁系統(tǒng)不推薦用于連續(xù)供電應(yīng)用。它適用于緊急或備用電源應(yīng)用。當(dāng)發(fā)電機啟動時，電子制動系統(tǒng)斷開，直到達到運行速度。EBG號仍在發(fā)電，但控制器沒有給它布線。

系統(tǒng)允許動態(tài)響應(yīng)，成本較低，滿足提供300%短路電流的要求。與分流或自激方法相比，非線性負載(如電機啟動)得到了改善。

四、永磁發(fā)電機

配備永磁體的發(fā)電機是最著名的獨立勵磁方法之一。永磁體安裝在發(fā)電機軸的從動端。

當(dāng)發(fā)電機軸旋轉(zhuǎn)時，永磁發(fā)電機向自動電壓調(diào)節(jié)器提供隔離電源。當(dāng)提供非線性負載時，自動電壓調(diào)節(jié)器利用額外的功率，例如:電機啟動。

發(fā)電機軸轉(zhuǎn)動時，會產(chǎn)生干凈、隔離、不間斷的三相波形。使用配備永磁發(fā)電機勵磁方法的發(fā)電機的一些好處是:

1、勵磁磁場不會崩潰，允許清除持續(xù)短路故障。

2、改變負載不會影響勵磁磁場。

3、電壓在初始啟動時產(chǎn)生，不取決于磁場中的剩余磁性。

4、在電機啟動期間，勵磁磁場不會因為缺少自動電壓調(diào)節(jié)器電源而崩潰。永磁發(fā)電機系統(tǒng)增加了發(fā)電機端的重量和尺寸。對于使用啟動和關(guān)閉電機以及其他非線性負載的應(yīng)用，這是最常用的勵磁方法。

五、輔助繞組(輔助)

輔助卷繞法已使用多年。用途范圍從海洋到工業(yè)應(yīng)用，在大型裝置中更實用。

這種方法有一個單獨的勵磁場，但是它不使用連接到發(fā)電機軸從動端的部件。這些方法使用軸旋轉(zhuǎn)和永磁體或發(fā)電機來提供額外的勵磁。

定子中安裝了額外的單相繞組。當(dāng)發(fā)電機軸旋轉(zhuǎn)時，定子主繞組像上述所有方法一樣向自動電壓調(diào)節(jié)器提供電壓。

額外的單相繞組為AVR提供電壓。這在提供非線性負載時產(chǎn)生了所需的額外勵磁電壓。

對于線性負載應(yīng)用，可以使用分流、電子束、永磁發(fā)電機和輔助勵磁方法。分流勵磁是最具成本效益的方法。

對于非線性負載應(yīng)用，可以使用EBS、PMG和輔助勵磁方法。偏振模色散勵磁是最常見和最廣泛使用的。