В электроэнергетических системах (ЭЭС) в качестве источников переменного напряжения используются преимущественно синхронные генераторы (СГ) [1]-[12] . СГ выполняются с возбуждением от независимых источников энергии через контактные кольца, а также без контактных колец с вращающимися возбудителями. В автономных ЭЭС для возбуждения СГ используются системы компаундирования. Во многих случаях СГ выполняются с самовозбуждением.
Самовозбуждение СГ наиболее востребовано в автономных установках, в которых отсутствуют другие источники энергии. При создании СГ с самовозбуждением в числе прочих задач должна быть обеспечена работоспособность защит при коротких замыканиях (КЗ) обмотки статора.
Наиболее часто в системах возбуждения машин используются тиристорные полупроводниковые преобразователи [1-4, 7, 8]. Они обладают большой перегрузочной способностью и хорошо себя зарекомендовали в течение десятков лет эксплуатации на многих объектах.
Транзисторные системы возбуждения широкого применения пока не нашли, но имеют сравнительно малые габариты, позволяют повысить быстродействие установок, обладают дополнительными преимуществами, поэтому перспективны [1, 5, 9-12].
В данной статье рассматриваются СГ с транзисторными системами самовозбуждения. Режимы работы систем анализируются на математических моделях.
Рассматриваются транзисторные системы самовозбуждения СГ с широтно-импульсными преобразователями с двухполярным и однополярным широтно-импульсным преобразователем (ШИП) напряжения.
Схема установки с трехфазным СГ и транзисторной системой самовозбуждения (СВ) с двухполярным ШИП представлена на рис. 1. Напряжение СГ - 690 В, частота - 50 Гц (двигатель дизельный или турбина) или переменная (вращение от ветроколеса). Возбуждение СГ осуществляется через контактные кольца при питании СВ от обмотки статора. В состав СВ входят: трансформатор (Тр), выпрямитель (В), фильтр выпрямленного напряжения со сглаживающим дросселем Ld и конденсаторной батареей C, двухполярный ШИП на модулях IGBT, цепь защиты с чоппером и защитным резистором Rz., система управления (СУ) [11].