一、课题综述及研究意义
在电力系统发展初期，同步发电机的容量不大，当时汽轮发电机主要使用的是直流励磁机励磁系统。直流励磁机一般与发电机同轴，励磁电流是通过换向器和电刷等接触原件传导给发电机转子上的励磁绕组，进而为同步发电机提供励磁电源。
随着发电机组容量的不断提高，系统运行所需要的励磁电流也相应的增大，这给滑环的正常运行和维护带来了困难，而大功率半导体整流元件制造工艺日渐成熟，于现在的大功率容量的机组在励磁功率单元的选择方面，一般都采用交流发电机和半导体整流元件组成的交流励磁系统。
目前的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）。
无刷励磁系统的励磁电源由副励磁机提供，副励磁机发出的电能经过晶闸管全控整流电路给交流励磁机供电，通过励磁调节器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。
励磁系统作为发电机稳定运行的重要保障，已经成为发电机系统中必不可少的组成部分。随着发电机组容量的不断扩大，以及现代各行业对于电能质量的要求越来越高，人们对于发电机的励磁控制系统的要求也越来越严格。励磁控制系统作为发电机系统的控制核心，其性能的优劣对于发电机来说具有较大的影响，这关系到发电机系统的稳定运行，输出的电能质量甚至电力系统运行的稳定性。
随着国家对与电网合并的大力推进，意味着各电厂之间，各机组之间不再是独立的部分，某一个发电机的故障都会对一定范围的电力系统产生影响，如何快速分析故障、处理故障，维持电力系统的稳定运行成为励磁系统的首要任务。本文选择研究的是无刷励磁系统，相对于传统的励磁系统来说，取消了碳刷和滑环等接触原件，解决了对大容量机组中励磁电流的限制，减少了碳刷产生的碳屑对机组的污染和损害。采用无刷励磁的发电机，能够适应较传统励磁控制更加恶劣的环境，减小对于发电机的维护，提高发电机系统的运行寿命，对于电力系统的可靠性也有了相应的保障。无刷励磁系统中的交流励磁机，由于其具有较大的时间常数，比较复杂的数学模型，使得对其的控制要求也较为复杂，增加了控制难度。因此，对于采用无刷励磁的发电机来说，对其励磁控制器的研究迫在眉睫。
无刷励磁系统有着本身不可被代替的优点，在危险工况下能稳定的运行，是现代中小型电机和大型无刷励磁系统的首选励磁方式，也是本文研究无刷励磁发电系统的根本原因。
二、课题拟采取的研究方法和技术路线
本文对于同步发电机无刷励磁系统的工作原理和数学模型以及励磁调节器的设计进行了深入的研究。首先在完成励磁控制系统硬件设计方案，建立发电机数学模型的基础上，对系统各个环节的关系进行分析研究。然后根据所得到的联系，完成系统的参数配置，找出发电机端电压与励磁电流（或电压）的关系，给出参数变化使得调整规律，完成对励磁自动控制系统的整体设计。
本文在第一章主要分析同步发电机励磁系统的任务，了解励磁系统近些年的发展过程以及现在的使用情况。熟悉励磁系统的对励磁调节器和励磁功率单元的要求，为下文的研究设计提供技术规范，最后分析励磁系统的研究意义，提高对其实际应用的认识。
第二章主要是对励磁控制系统的硬件设计，深入研究各部分的组成以及对应关系，分析三相全控整流电路在实际应用中的故障情况以及相应的设计解决方案。研究励磁调节过程的电压测量环节，综合放大环节，移相触发环节，找出各部分之间的函数关系，完成参数配置。
第三章主要分析励磁系统限制保护设计，研究励磁系统中各励磁的变化范围，在维持发电机安全稳定运行的情况下，讨论最小励磁限制，瞬时电流限制，最大励磁限制以及电压频率比值限制等，来应对发电机运行出现的各种故障情况，给发电机的稳定运行提供保护。
第四章首先对励磁自动控制系统的响应曲线进行一般讨论，然后对励磁控制系统的传递函数进行研究，根据参数配置，对励磁自动控制系统的传递关系进行计算，找出发电机端电压和励磁电压的关系，完成设计任务。
三、主要参考文献
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二、毕业设计（论文）工作实施计划
（一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果
理论分析：
研究同步发电机励磁系统的工作原理，了解励磁系统各个部分的硬件构成，掌握励磁系统的任务，把握励磁系统控制的要求。
软硬件要求：
对励磁控制系统的硬件设计，深入研究各部分的组成以及对应关系。研究励磁调节过程的电压测量环节，综合放大环节，移相触发环节，找出各部分之间的函数关系，完成参数配置。
对励磁自动控制系统的响应曲线进行一般讨论，然后对励磁控制系统的传递函数进行研究，根据参数配置，对励磁自动控制系统的传递关系进行计算，找出发电机端电压和励磁电压的关系，完成设计任务。 |
