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13600443583从当前的发展的形势看，调压装置已经成为交流同步发电机中最重要，最核心的结构部分之一，对于交流同步发电机的性能有着至关重要的用途。本文主要解读同步发电机装置调压系统作用和工作原理及采用相复励变压器，PID操作系统为调节装置的励磁调压系统。同时剖析了几个典型调压装置。发电机组市电是一个有限量市电，一般只有一个或者两个电站组成，故电站的容量就是大电的功率。总体而言，发电机组电站一般由3～4台发电机组成，所以每台发电机就是能量的源泉。当发电机组电力系统负载出现变化而引起市电电压波动时，就需要迅速改变发电机励磁以维持电压在一定的精度内。完成这一过程的就是发电机的自动调压装置。当然，发电机起动时也是靠自动调压系统迅速达到额定电压。因此，调压装置对于发电机组电网有着重大功用及意义。
斯坦福交流发电机因何需要电压调节器呢？①从外部起因来说：斯坦福交流发电机需要自动电压调节器的理由有两点。
首先，当大功率的发电机起动时，会出现强大的起动电流，因为发电机组电网是一个有限量市电，从而会对市电造成巨大冲击，并且发电机的启动电流基本上都是无功电流，当这个无功电流流过发电机时，加强了发电机交轴去磁电枢反应，使得端电压较大幅度的下降。其次，当外部电路出现短路时，为了使得短路点迅速脱离大电，保护装置需立即动作，而要使保护装置在短路时迅速作业，发电机必须进行强励磁以维持一定幅值的端电压使保护装置投入工作。显而易见靠手动调整励磁，响应转速肯定不行。因此必须要有自动电压调节器进行电压控制。
②从发电机内部而言：当发电机在柴油发动机的驱动下运行后，转子绕组流过电流，出现气隙磁场，气隙磁场的磁极方向在直轴上，见图1-1。而当负载接通以后，就有电流流过定子电枢绕组，该电流产生电枢磁场。此时主磁场是转子产生的气隙磁场和定子发生的电枢磁场的合成。而电枢磁场对主磁场必定出现影响，这种影响即电枢反应。同时电枢反应的结果是随着负荷的性质不同而不同。当电枢电流与电压同相（COSΦ=1）即纯电阻负载，此时电枢磁场的磁极方向在交轴上，即交轴电枢反应。电枢反应的结果使得主磁场一侧被增加，另外一侧被削弱。如果磁路饱和的话，会减小主磁场，使得电压有所下降，见图1-2。当电枢电流滞后电压90°（COSΦ=0）纯电感负荷，此时电枢磁场的磁极方向在直轴上，方向和气隙磁场相反，即直轴去磁电枢反应。其结果使得主磁场大大削弱，致使电压下降，见图1-3。
当电枢电流超前电压90°时（COSΦ=0）即纯电容负载，此时电枢磁场的磁极方向在直轴上，方向和气隙磁场相同，即直轴助磁电枢反应。其结果使得主磁场大大增加，导致电压上升，见图1-4。
发电机组的负载是电阻性和电感性的综合，功率因数永远小于1，因此当发电机负荷以后，总是使得发电机的端电压下降。为了保证不管在什么性质的负载下发电机组大电电压的恒定，必须需要自动电压调节器来调整发电机的励磁电流，确保电压在规范规定的范围内。
2 自动调压器的作业原理自动电压调压器简称稳压板（英语名称的第一个字母缩写 ），是按机端电压偏差进行励磁调整的装备。其工作原理就是当同步发电机机端电压发生偏差时，自动调节发电机的励磁电流或者励磁机的励磁电流，处理偏差或者降低到允许范围内。图2-1是自动电压调压器稳压板与发电机的关系图。如图自动电压调压器电压调节器本身是一个可控的电源装置，机端电压的偏差△U经放大，输出控制电压Uc，控制直流电源输出，进行励磁调节，最后通过励磁机控制发电机励磁绕组的电流。对于无励磁机的调压装置，则直接控制励磁绕组的励磁电流，从而调节发电机的输出电压。
1、电压调节器 的电源电压调节器的输入电源通常有：采用发电机机端电压（或抽头）、附加定子绕组和永磁发电机等等。图2.1-1是无刷发电机典型的三种供电压调节器电源的方式，其中图（a）电压板由设在定子上的辅助绕组供电；图（b）调压板由机端电压经变压器供电；而图（c）电压调节器由永磁发电机供电。
图（a）和图（c）的电压板输出的励磁功率由柴油发动机供应，发生短路不影响辅助绕组或永磁发电机的输出，并可提供强励。图（b）用机端电压直接供电存在一定隐患，万一发电机端出现短路，机端电压骤降，甚至消失，则励磁电流也将消失，无法提供强励，需附加强行励磁措施。
2、电压的检验电压板的检查量是机端电压。机端电压是直接接入还是经变压器间接接入，具体看该稳压板的检测端是否与发电机端电压匹配。例如发电机电压440V，稳压板的检测端为110V，则需要用变压器降压。3、调差
斯坦福交流发电机并列运转时需要排查无功分配和防范环流。参与并联运转的发电机，要求它的无功负荷特性应是下降的，即负荷电流越大、拖车发电机组容量因数越低，电压下降越多。而稳压板的功用是力图阻止电压变化，并不具有反映无功负载变化的特征，于是需要采取反映无功负荷的步骤来改变调压板的调整特点。这种步骤称为“无功电流反馈”或“调差装备”。图2-1中的电流互感器CT就是用来反映无功电流的。要从视在电流中取出无功分量与电压进行比较，CT设置的相位与电压检测的相位有关。输入三相电压检测的稳压板，若取一相电流反馈一般取中间相（V相），若取两相电流通常取左右相（U和W相）；输入单相电压检查的电压调节器，取与线°的相电流，例如电压取UVW，则电流取IU。
同时AVR供应遥控电压整定电位器的接口，用于调节发电机机端电压。另外，只按机端电压偏差进行励磁调节的稳压板，是具有一定功率输出的可空电源。当发电机速度低的时候，发电机端电压低，此时AVR的任务是力图调节使机端电压到达额定电压。因为此时电压调节器输出电压急剧增加，有可能产生输出过载，所以这种励磁系统的稳压板必须具备低频（转速）保护，即低频时使AVR退出工作。
相复励调压器的作业机理：找到导致发电机电压波动的具体缘由（负荷电流及相位变化）的规律，并且按照这个规律预先或提前调整发电机的励磁电流，来使发电机电压维持额定电压或控制在允许范围内。在图3.1-1（a）中可以看到，相复励调压器模仿了直流发电机的调压方式：电压绕组充当并激磁场，建立空载电压，串联在发电机三相绕组中的电流绕组来补偿电压的下降；接入电抗器使得电流落后于电压90°，实现相位的补偿。图3.1-1（b）描述了AVR的工作步骤：输入的测量单元是发电机电压和负载电流，由电压和电流测量出相位，然后输出If，再经信号变换后去调整发电机的励磁电流来维持电压。但是这种调整系统没有反馈，不能构成“闭环”装置。于是这不是一个自动调节系统。总而言之相复励调压器调整对象是电压，被测量是负载电流和相位，每一个负荷电流和相位都对应一个输出控制信号。这个信号由调整设备本身设计和第一次试验调整所确定的。于是这种调节方式只能在某些条件不变的情形下，才能保证电压的基本恒定。对于柴油发动机的转速或调压器的温度等要素引起的电压偏移，调节装置就无法响应。因此，这种系统的静态特点较差，但由于其动态流程是非周期性的，没有振荡步骤，故其动态性能较好。于是相复励调压系统不加其他调整办法的康明斯就可以称之为“不可控相复励”装置，其示意图如图3.1-2所示。（a）
为领悟决相复励调压器静态特点较差，提升其调压精度，就引入了电压板自动调压器，其组成图见图3.2-1。图3.2-2是可控直流电源稳压板的原理示意图电路，发电机输入电压通过可控硅整流桥输出至励磁绕组，可控硅整流桥的输出由比较放大器控制。输入电压通过信号变换单元，向电位器R1供应固定的电压。电位器R1的设定电压U1与输出取样电压U2在比较放大器中比较，误差放大后输出控制可控硅的导通角度，改变通过励磁绕组的励磁电流调整发电机电压。在此调压板实际上是一个自动的可控分流装置，见图3.2-2。调压板根据灵敏度调整要求，分掉一部分由电流互感器和电压互感器经电抗发生的电流，将其消耗掉，达到控制通过励磁绕组的电流，提升调压板调压精度。因为船用发电机最大的功率不过几千到上万千瓦，而且又都使用了无刷发电机，通常励磁电压上仅为一百伏左右，励磁电流几个到几十安培，励磁功率很小，可控电源的独立板子可以做得很小，并且线路电压电流较小，故板子通常就装配在主配电板里。防音发电机组
图3.2-3带稳压板的相复励调压器AVR等效图3.3 只有稳压板的调压电路发电机机端电压既作为电压调节器的工作电压又作为检修电压，调整好内部和外部的电压设定电位器，稳压板根据检查的电压和电流的变化按设定步骤输出励磁电压，控制机端电压。组成图见图3.3-1。
图4-1和图4-2分别是DAHATSU发电机调压器方框图和原理图。从图4-1可以看出这就是上面所论的可控分流型（电阻型）的一个主要应用。图中前半部分是相复励调压装备，后半部分的电压板根据机端电压与给定值的偏差分流部分相复励的输出，目的使机端电压维持一定精度。
图4-2 是DAHATSU发电机调压器机理图。图中发电机电压出现变化后，机端电压通过变压器，再经过变压、整流、滤波后产生一个偏低的直流电压功用在Q1上，Q1通过与给定电压（内部电位器由R1和外部电位器VR设定）比较，积分与微分输出信号导通Q3和Q5输出脉冲信号（如可控硅G1、G2导通电源与触发信号不同步，则由Q2导通Q4，不让Q5发出脉冲）。当E、F输出电源，可控硅G1、G2导通即将用于调整的控制电压输出到发电机的励磁绕组。则输出的励磁电流即马上调整发电机电压，使其稳定于一定范围内。由此可见自于脉冲产生器控硅的触发脉冲可以控制发电机励磁电流，维持端电压在某个数值上。
众所周知，电压是衡量电能质量的一个重要指标。所以为了得到质量高的电能及为了恒定电网电压，调压器发展必定要在以下几个方面深入研讨：
③提高电压稳定功能，就是当电力系统负载变化、扰动或系统要素改变而致使电压变化时，调压设备能迅速改变发电机励磁以维持电压在一定精度内。