3.3.1 半导体励磁调节器概述
旧式励磁系统中，直流励磁机为直流励磁功率单元，励磁调节器通常为机电型或电磁型调节元件。在半导体励磁系统中，励磁功率单元为半导体整流装置及其交流电源，励磁调节器则采用半导体元件、固体组件及电子线路，称为半导体励磁调节器。
早期的调节器只反应发电机电压偏差，进行电压校正，通常称为电压调节器（简称调压器）。现在的调节器可综合反应包括电压偏差信号在内的多种控制信号，进行励磁调节，故称为励磁调节器。显然，励磁调节器包括了电压调节器的功能。
下面对半导体励磁调节器作一简要介绍。
1.励磁控制系统
我们知道，励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它控制发电机的电压及无功功率。另外，调速系统控制原动机及发电机的转速（频率）和有功功率。二者是发电机组的主要控制系统。
励磁控制系统是由同步发电机及其励磁系统共同组成的反馈控制系统。
励磁调节器是励磁控制的主要部分，一般由它感受发电机电压的变化，然后对励磁功率单元施加控制作用。在励磁调节器没有改变给出的控制命令以前，励磁功率单元是不会改变其输出的励磁电压的。
2.对励磁调节器的要求
（1）励磁调节器应具有高度的可靠性，并且运行稳定。这在电路设计、元件选择和装配工艺等方面应采取相应的措施。
（2）励磁调节器应具有良好的稳态特性和动态特性。
（3）励磁调节器的时间常数应尽可能小。
（4）结构简单，检修维护方便，并逐步做到系统化、标准化、通用化。
3.励磁调节器的构成
半导体励磁调节器主要由测量比较、综合放大和移相触发3个基本单元构成，每个单元再由若干环节组成。3个单元的相互作用。
（1）测量比较单元
测量比较单元由电压测量、比较整定和调差环节组成。
电压测量环节包括测量整流电路、滤波电路，有的设计为正序电压过滤器。测量比较单元用来测量经过变换的与发电机端电压成比例的直流电压，并与相应于发电机额定电压的基准电压相比较，得到发电机端电压与其给定值的偏差。电压偏差信号输入到综合放大单元，正序电压过滤器在发电机不对称运行时可提高调节器调节的准确度，在发生不对称短路时可提高强励能力。调差环节的作用在于人为地改变调节器的调差系数，以保证并列运行机组间无功功率稳定合理地分配。
（2）综合放大单元
综合放大单元对测量等信号起综合和放大作用，为了得到调节后系统的良好静态和动态特性，并满足运行要求，除了由基本装置来的电压偏差信号外，有时还须根据要求综合由辅助装置来的稳定信号、限制信号、补偿信号等其他信号。综合放大单元的组成。综合放大后的控制信号输入到移相触发单元。
（3）移相触发单元
移相触发单元包括同步、移相、脉冲形成和脉冲放大等环节。移相触发单元根据输入的控制信号的变化，改变输出到可控硅的触发脉冲相位，即改变控制角α（或称移相角），从而控制可控硅整流电路的输出电压，以调节发电机的励磁电流。为了触发脉冲能可靠地触发可控硅，往往需要采用脉冲放大环节进行功率放大。
同步信号取自可控硅整流装置的主回路，保证触发脉冲在可控硅阳极电压为正半周时发出，使触发脉冲与主回路同步。
励磁系统中通常还有手动部分，当励磁调节器自动部分发生故障时，可切换到手动方式运行。
3.3.2 半导体励磁系统的分类
半导体励磁是把交流励磁电源经半导体整流器装置变为直流后进行励磁的。根据交流励磁电源的种类不同，同步发电机的半导体励磁可分为两大类。
1.采用变压器作为交流励磁电源
励磁变压器接在发电机出口或厂用电母线上，因励磁电源系取自发电机自身或发电机所在的电力系统，故这种励磁方式称为自励整流器励磁系统，简称自励系统。在他励系统中，交流励磁机是旋转机械，而自励系统中，励磁变压器、整流器等都是静止元件，故自励系统又称为全静态励磁系统。
自励系统也有几种不同的励磁方式，如果只用一台励磁变压器并联在机端，则称为自并励方式。如果除了并联的励磁变压器外还有与发电机定子电流回路串联的励磁交流器（或串联变压器），二者结合起来，则构成所谓自复励方式（又称相复励方式）。
2.采用与主机同轴的交流发电机作为交流励磁电源
采用交流发电机作为交流励磁电源经硅整流器（即硅二极管）或可控硅进行整流后供给励磁这类励磁系统由于交流励磁电源取自主机之外的其他独立电源，故称为他励整流器励磁系统（包括他励硅整流励磁系统和他励可控硅整流器励磁系统），简称他励系统。同轴的用作励磁电源的交流发电机称为交流励磁机（也称同轴辅助发电机）。
这类励磁系统，按整流器是静止还是旋转，以及交流励磁机是磁场旋转或电枢旋转的不同，又可分为下列4种励磁方式
（1）交流励磁机（磁场旋转式）加静止硅整流器；
（2）交流励磁机（磁场旋转式）加静止可控硅；
（3）交流励磁机（电枢旋转式）加旋转硅整流器；
（4）交流励磁机（电枢旋转式）加旋转可控硅。
上面（3）、（4）两种方式，硅整流元件和交流励磁机电枢与主轴同一旋转，直接给主机转子励磁绕组供励磁电流，不需再经过转子滑环及炭刷引入，故称为无刷励磁方式，或称为旋转半导体励磁方式。相对于旋转半导体而言，（1）、（2）两种方式的半导体整流元件是处于静止状态的，故称为他励静止半导体励磁方式。
除了他励和自励两类主要的半导体励磁方式外，还有一种介乎两者之间的所谓谐波励磁系统。在主发电机定子槽中嵌有单独的附加绕组，称为谐波绕组。利用发电机综合磁场中的谐波分量，通常是利用三次谐波分量，在附加绕组中感应谐波电势，作为励磁装置的电源，经半导体整流后供给发电机本身的励磁。这种谐波励磁系统具有自调节特性，与发电机具有复励的作用相似。当电力系统中发生短路时，谐波绕组电势增大，对发电机进行强磁。这种励磁方式的特点是简单、可靠和快速。
上述各种励磁方式的分类。
3.3.3 同步发电机自并励励磁调节装置
1.TZ-250型可控硅自励恒压装置
TZ-250型可控硅自励恒压装置由测量回路、触发控制回路、主回路、起压灭磁回路及电流稳定环节等组成，下面分别说明各部分的作用原理。
（1）主电路（励磁电路）
该电路是单相桥式半控整流电路。它由两只二极管VD25、VD26和两只可控硅SCR1和SCR2组成。其交流侧接在发电机线电压UUW上，直流侧接励磁绕组L，VD27为续流二极管起续流作用，R8和C8为阻容吸收电路，起过压保护的作用。
由于单相桥式半控整流电路的交流侧接在线电压UUW上，而测量变压器B1的原边接在线电压UUV上，为了对可控硅实现同步触发，在同步开关电路中加入一只电容C4，使同步开关电压Ucb超前移相90°。由于可控硅最大导通角为150°左右，因此，可控硅输出的最大电压平均值约为336V。而发电机的额定励磁电压为170V左右，故有足够的强励余量满足发电机各种负荷的需要。
（2）测量回路
测量回路由单相桥式整流和锯齿波电压比较电路组成。其电路原理是，当柴油发电机组启动后，由于测量变压器B1的原边接主发电机输出端的U、V端得电压UUV，而副边由压U45接由VD3～VD6组成的单相桥式整流电路。整流输出电压为Uf。DC，电压Uf。DC对电容C1进行充电，随着充电过程的进行，C1两端电压逐渐升高，当C1充电到Uf。DC峰值时，C1就开始对电阻R1、电位器RW2进行放电，因此，在C1及R1、RW2两端即可获得锯齿波电压UC1.显然UC1的大小随主发电机输出电压U的高低而变化。从电容C1两端电压UC1取一部分电压U1（此电压也是锯齿波）加在比较电路的电阻R2和稳压管VD21的两端，与标准稳定电压（稳压管稳压值）UW1进行比较，其大小反映U的高低。当U1＞UW1时，稳压管VD21才导通，电阻R2两端才有电压UK输出，即UK=UR2=U1-UW1，由可见，R2输出的电压UK为断续的三角波。由此可知，发电机电压Uf的变化转换为UK的变化。当U升高或降低时，UK也随之增大或减小，也就是说，电容器C1放电到达标准稳定电压UW1的时间长或短，因此，UK称为控制信号电压，以控制可控硅SCR1或SCR2触发电压UCF的移相，达到自动调压的目的。
（3）可控硅触发控制电路
①脉冲形成电路原理，主发电机输出电压U经测量变压器B1降压，在B1副边得工作电源电压U13、U23，以二极管VD1和VD2组成的单相全波整流和电容C2滤波后加在三极管VT1和VT2的发射极和集电极上，控制电压UK经并接的R3和C3给VT1提供正向偏置。当有UK输出时，VT1饱和导通，T1的管压降近似为零，VT2发射结因无偏置电压而截止；当无UK输出时，则VT1截止，VT2发射结因有偏置电压而VT2则导通，即得UR6.因此，VT2导通，即有矩形波电压UCF输出，通过分配电路去控制可控硅SCR1或SCR2轮流触发导通。
②脉冲移相电路原理，由于控制电压UK随发电机电压U高低和时间而变化，去控制VT1、VT2轮流导通。当UK增高时，其输出的时间增长，因而VT1导通时时间也增长，而VT2导通时间则短，VT2管开始输出UCF的时间滞后；反之，当UK降低时，UK输出时间则短，VT1导通时间也短，而VT2导通时间则延长，VT2管开始输出UCF的时间则提前。由此可知，控制电压UK通过移相电路，即可控制矩形脉冲触发电压UCF输出时间提前或延后，从而实现移相。
③同步开关分配器电路原理电路中两只可控硅SCR1和SCR2共用一套移相和脉冲形成器，因而VT2管输出的脉冲触发电压UCF必须经分配器将UCF轮流加到可控硅SCR1和SCR2的控制极上。同步开关分配器电路，由VD9、VD8、VT3和VT4组成。主发电机输出电压U通过测量变压器B1的次级电压U67经VD9、VD8二极管整流后，轮流给VT3、VT4加正向偏压Ueb，因此，每个半波均有一个同步开关被接通。同时，每个半波脉冲形成器也有一个矩形脉冲触发电压UCF输出，轮流加到SCR2、SCR1的控制极上，从而起到分配触发电压的作用。
（4）起励和灭磁电路
柴油发电机在启动和停机时，发电机将会出现两个方面的问题：其一，当发电机刚开始转动时，转速低，由于剩磁电压Urm很小，三极管VT2不能导通，因此，可控硅SCR1和SCR2不能导通工作，不能给励磁绕组提供励磁电流，故必须解决可靠起励的问题；其二，当机组停机时，发电机转速逐渐下降，其输出电压U随之下降，励磁电流If大增，对可控硅SCR管和励磁绕组都很不利，故需解决停机时的灭磁问题。
①直流工作电源电路。对于直流工作电源要求在很小的剩磁电压U8的情况下能工作，提供直流工作电源。该装置在整流桥VD13～VD16的交流侧串联两只白炽灯P1、P2接在UUW上。利用白炽灯阻值非线性关系，保证整流桥VD13～VD16，交流侧所加电压基本不变。当发电机刚开始转动时，剩磁电压很小，而白炽灯温度低，阻值很小，线电压UUW大部分加在整流桥交流侧上。当发电机建立电压后，发电机输出电压很高，然而白炽灯随着温度的升高，阻值也大增，线电压UUW大部分加在白炽灯上，这样，在整流桥交流侧的电压基本不变。
②测频电路。由于发电机起励和灭磁都需要频率信号，因此，该装置附有频率测量电路对发电机输出的频率进行检测。测频电路由单结晶体管BT等组成。发电机运行时，其输出电压U经白炽灯P1、P2，整流桥VD13～VD16，电容器滤波后，经电阻R10、电位器R4对电容C10进行充电，但由于二极管VD17的作用，只有当正半周VD17截止时，才能对C10充电，负半周时VD17导通，C10不能充电。
当频率高时，在电容器C10充电电压尚未到达单结管BT的峰点电压UP之前，负半波就到来，VD17导通，C10通过VD17放电，因此，单结晶体管BT不能导通，没有输出。
当频率低于某一整定频率时，则在正半周内，电容C10充电电压已达到单结管峰点电压UP，单结晶体管BT导通，C10通过BT管发射结对R15进行放电，输出正尖脉冲。
③灭磁电路。振荡器BT输出的正尖脉冲，通过电容C17耦合给单稳放大器，使三极管VT7截止，VT8导通，经二极管VD18输出矩形脉冲，其脉宽由C12、R17的值决定，经T=C12·R17延时时间，单稳态翻回稳态。
单稳态放电器VT8输出的矩形脉冲，给灭磁间隙振荡器VT9提供正向偏压，使其导通，通过脉冲变压器B2耦合，将能量传给灭磁电路，给三极管VT6加上正向偏压，使其导通，将VT2输出给可控硅SCR2、SCR1励磁触发信号电压UCF短路，可控硅SCR2、SCR1不能导通，励磁电压Uf为零，因而发电机被灭磁。
④起励电路。发电机起励开始，剩磁电压Urm很低，流过电阻R20的电流很小，在R20上的压降也很小，起励间隙振荡器VT10导通，通过脉冲变压器B3将能量传给VT5基极回路，VT5处于正向偏置，使其导通，因而3V电源E直接加到可控硅SCR2的控制极上，于是SCR2导通，给励磁绕组L提供励磁电流IL，使发电机开始起励建压。但是当频率高于某一整定频率时，单结管BT无正尖脉冲输出，灭磁环节不能工作。
当发电机起励建压后，随着机组转速逐渐增高，发电机输出电压U逐渐上升。当U上升到高于200V多时，此时流过电阻R20的电流不断增大，其压降也增大，若R20上的压降大于VD19、VD20和VT10的发射极与基极之间正向压降之和，使VT10处于反向偏置而截止，脉冲变压器B3无输出，B3副边绕组W3无电压信号输出，于是VT5截止，使起励建压环节进行自锁。与此同时触发回路投入工作，触发控制回路输出的触发脉冲UCF，即可控制可控硅进行自动调压。
当机组停机时，随着发电机转速降低，其输出频率减小。当频率低于某整定频率时，单结管BT输出正尖脉冲，灭磁环节开始工作，对发电机进行灭磁，同时从脉冲变压器B2副边的另一个绕组W3输送部分能量使VT10仍处于反向偏置而截止，将起励建压环节闭锁。
（5）该装置调压原理
柴油发电机组在运行过程中，由于某些原因引起发电机端电压U下降，测量回路整流输出电压Uf。DC下降，锯齿波UC1和U1下降，控制信号电压三角波UK也下降，使三极管VT2提前导通，矩形波脉冲UCF前移，使励磁电压Uf升高，励磁电流IL增大，发电机输出电压U回升。
2.SMUL-75型可控硅自励恒压装置
（1）电路结构
自励恒压装置电路由测量回路、触发控制回路、主回路及自励建压回路。
自励恒压装置的自动调节器电路各部分回路的工作原理下
①自励建压回路。柴油发电机组启动时，发电机起励电压为剩磁电压的相电压UUO，经接线板Ⅱ的1、2点接到升压变压器T2原边，其副边从接线板Ⅱ的3点引出，接至接线板Ⅰ的3点，经二极管VD5整流，提供励磁绕组JK所需的励磁电流，以达到自励建压的目的。该装置自励建压电路。
当相电压UUO达到80V时，经接线板Ⅱ的单相桥式整流器VD8整流，电阻R18、R19和R20分压后，由电阻R20上的电压UR20加在稳压管VD15上，使其击穿，电阻R23上的电压UR23触发SCR导通，为继电器提供直流稳压电源，使继电器J1动作，切断升压变压器T2原边电路，使自励建压回路停止工作，此时发电机由触发控制回路来进行调压。
②主回路。发电机的励磁电压Uf是由装置中的主回路提供的。其原理是：发电机输出电压U经R、S、T3个结点接三相半波可控硅整流器SCR1～SCR3主回路上，同时也加到3只可控硅SCR4上，SCR1～SCR3相隔120°轮流导通，因此，它的最大导通角为120°。SCR1～SCR3轮流导通，给发电机的励磁绕组提供励磁电压Uf和励磁电流If。
③测量回路。测量回路由阻容滤波器、测量变压器、三相桥式整流器及运算放大器等组成。发电机输出电压U通过电磁开关P的5、6、7端点输入三相交流电压，先经电阻R15～R17、电容C9～C14组成和阻容滤波器，将发电机输出的电压U中的高频分量滤除，然后，接到测量变压器T1的原边，而T1的副边接到三相桥式整流器VD1的交流侧上，经三相整流后得直流电压Uf。DC。
a。运算放大器工作电源：整流器VD1输出电压Uf。DC加到限流电阻R1、T2和稳压管VD10、VD11支路两端。由于VD10、VD11稳压值均为12V，其中间结点12为零电位，因此，即可得±12V稳压电源，给运算放大器F提供工作电源。
b。信号电压：整流器VD1输出电压Uf。DC经电阻R3、R4加到电阻R5上，在电阻R5两端得电压UR5，即UR5=Uf。DC-UZ2-（UR3+UR4）（3-8）
此电压加到运算放大器反相输入端，当发电机输出电压U变化时，则整流器VD1输出电压Uf。DC也变化，故UR5也随之变化。
同时Uf。DC经限流电阻R1、R2、R6加到稳压管VD2上，VD2稳压管的稳压值为6.2V，此电压作运算放大器的标准电压。UZ23再经电位器R11和外接电位器R24加到电阻R7上，得电压UR7.
④电位器R11和R24是用来整定发电机电压的。当电位器阻值增大时，则发电机电压整定值减小，反之，电压整定值增大。若电位器R11、R24调定不变时，则UR7也就固定不变。UR5与UR7两者比较，从比较电路输出电压U2、3为U2、3=UR5—UR7（3-9）U2、3经反相放大器F放大后得UK，由于放大器输入电压U2、3的大小随发电机输出电压U的高低而改变，因此，放大器输出电压UK也随之改变（UK为负值），U↓→UR5↓→U2、3↓→UK↑，反之亦是。
⑤触发控制回路。触发控制回路的作用是用来产生给3只可控硅SCR4提供触发脉冲电压UCF4并进行移相控制。
a。移相和脉冲形成电路：该装置采用电容充电移相和小可控硅控制式脉冲形成电路。它由C3～C5电容充电移相器和小可控硅脉冲形成器SCR4组成。
从测量回路输出的控制电压UK，经3只二极管VD4对3只电容器C3～C5进行直流充电。而同步电压UT从R、S、T三个结点输入经3只电阻R9也对3只电容器C3～C5进行充电。
为了便于说明问题，以一相情况进行讨论。
同步电压UT经电阻R9对C3进行充电，其电容C3上的电压UTC为UTC=UT-UR9（3-10）
由于R9＞XC3，因此，电容C3上的电压UTC接近滞后同步电压UT90°。
控制电压UK经VD4对电容C3进行直流充电。故C3上的电压UC为UC=UK+UTC（3-11）
由此可知，UK经VD4对电容C3的充电进行控制，也就是说，UC达到可控硅SCR4触发电压UCF4值的时间取决于UK的大小。当UK增大时，使UC提前达到UCF4，即UCF4前移，反之，UK减小时，UCF4则后移。当C3的充电时间常数τ3=R9·C3一定时，UK控制着C3，适当选定R9·C3，可使SCR的触发接近0～180°范围进行移相。
当C3上电压UC达到UCF4时可控硅SCR4导通，给可控硅SCR控制极输出触发脉冲，使SCR1导通。通过小可控硅SCR4去触发，使SCR1的触发脉冲陡峭，控制电流迅速上升，以保证SCR1准确可靠触发，为发电机励磁回路提供可靠的励磁电压和电流。
b。发电机励磁电压的控制：由于控制式脉冲形成器的小可控硅SCR4的导通，受控制电压UK的控制，因此，改变UK的大小，即可改变励磁电压的高低。当UK=-10V时，SCR4恰好在UT正半波过去时零时触发，此时励磁电压为零；当UK=-8V时，SCR4和SCR1被触发时所对应的电压为空载时的励磁电压；当UK=-5V时，SCR4和SCR1被触发，SCR1的导通角θ为90°，此时SCR1提供的是额定负载时的励磁电压。由此可知，该装置具有一定的强行励磁能力，其强励倍数约为2倍。触发控制回路各电压的波形和相位关系。
（2）调压原理
柴油发电机组启动运行，发电机自励起压后，当负载增加时，发电机端电压U将下降，反相放大器F输入电压U2、3降低，其输出电压UK增大（︱UK︱↓），电容器C3～C5充电提前到达可控硅SCR4触发电压UCF4，SCR4提前导通，输出的触发电压UCF1～3前移，使可控硅SCR1～SCR3提前导通，其导通角θ增大，提供给励磁绕组的励磁电压Uf增高，励磁电流If增大，磁场增强，发电机输出电压回升。反之，负载减小时，U升高，放大器输出电压UK减小（︱UK︱↑），到达SCR4的触发电压UCF的时间后移，UCF1～3也后移，导通角θ减小，提供的励磁电流If减小，磁场减弱，发电机输出电压U回降。由此可知，发电机通过该装置的运行，即能满足自励恒压的要求。
3.3.4 自复励磁系统
自复励磁系统的励磁电流取自于同步发电机的电压和输出电流，按励磁电流的复合方式可分为交流侧迭加和直流侧迭加的自复励系统，我国移动式发电机组和自复励系统主要采用交流侧迭加自复励方式。
交流侧自复励迭加方式有交流侧并联迭加和交流侧串联迭加两种，常用的为交流侧并联迭加自复励。这种励磁系统，其输出电压除与同步发电机的电压、电流有关外，还随同步发电机负载的功率因数而变化。也就是说，由于励群信号在交流侧迭加，经过适当的相位配合，还可以反应发电机电流与电压的相位（负载性质）。这种兼有反应电压、电流及电流与电压相位关系的励磁系统，又称为相复励励磁系统。
相复励励磁系统可分为可控相复励和不可控相复励两类。按移相元件不同可分为电抗移相和电容移相两类。它们在交流移动电站中都有应用，下面以电抗移相式相复励系统为例说明相复励系统的工作原理。
1.电机电压的建立
电抗移相式同步发电机励磁绕组的励磁电流If，由两部分电流If0、Ifi所组成，并经过硅二极管组成的三相桥式整流电路整流后供给，If0是发电机定子绕组电压经过线性电抗器移相后所输出的电流，Ifi是发电机定子负载电流I经过变流器所输出的电流。
发电机自励建立的物理过程与并励直流发电机很相似，发电机空载时，由于在转子中有剩磁，所以在定子绕组中感应了一个不大的电势，它通过线性电抗器，并经过硅二极管整流后在转子励磁绕组中产生一个不大的直流电流。如果这个励磁电流所产生的磁场与原有的剩磁方向相同，则气隙磁通、定子绕组电势和励磁电流均可逐步增大，如此反复，就可使发电机电压建立起来。
（1）三相测量变压器T，其初级绕组接成星形，接在发电机输出端，由发电机定子绕组直接供电，其次级绕组有2个，一是线性绕组W1接成星形，另一个是非线性绕组W2，接成开口三角形。线性绕组W1的输出经三相桥式整流器VD5～VD10整流后，给放大控制绕组W1′供电。非线性绕组的W2的输出经整流器VD11～VD14整流后，给磁放大器控制绕组W2′供电。由于输入两控制绕组电流相反，其安匝差则反映发电机电压的偏差，以此作为磁放大器的控制安匝数。
当电机在额定电压400V情况下运行时，测量变压器线性绕组W1输出的电流与非线性绕组W2输出电流大小相等，方向相反，可控变流器TAP控制绕组中的电流几乎不变化，但有一定的直流励磁电流，可控变流器工作在较为饱和的区域。如果发电机负载增加使端电压下降时，可控变流器一次绕组电流增加，一次侧安匝磁势了增加，同时由于端电压的降低使测量变压器中的非线性绕组W2输出电流急剧减小，此时，W1输出电流大于W2输出电流，二次电流增大，励磁电流相应增加，使发电机端电压上升，反之，当发电机端电压升高时，非线性绕组电流大于线性绕组的电流，磁放大器输出电流增大，使可控变流器饱和程度增加，二次侧输出电流减小，励磁电流相应减小，使端电压回降。
（2）内反馈磁放大器FC：内反馈磁变压器由两个交流绕组兼内反馈绕组、两个控制绕组W1′和W2′、两个外反馈绕组W3′和W4′和一个偏移绕组W5′组成。
①交流绕组：在工作频率的每个周期内，与交流绕组串联的整流器流过脉动直流成分，因此，交流绕组又兼作供给附加直流励磁磁势反馈绕组。
②线性控制绕组W1′和非线性控制绕组W2′：它由三相变压器T的输出信号经整流后输送到两控制绕组中，以非线性绕组和线性绕组二者之差来控制放大器的输出。
③校正输出电流反馈绕组W3′：反馈绕组的接入可改变变压器输出特性的斜率。当反馈绕组中电流磁化力的方向与非线性绕组W2′中的电流磁化力的方向相反时称为负反馈，磁化力方向相同时称为正反馈。
如果工作在负反馈状态，负反馈使校正器输出特性斜率减小，增加调节器负的调差率，从而减小过滤过程中的振荡，提高调节器的稳定性，但降低了调节器的电压调整率。若正反馈则相反。
④外反馈绕组W4′和W5′：这两个绕组是为单机或并机时，由可调电阻器Rt2和Rt3分别分掉部分定子电流，通过电流互感器输入该绕组，可改变发电机的调差率。
（3）频率补偿装置：频率补偿线性电抗器L与频率补偿电容C2组成的电感电容串联谐振回路，以实现频率补偿作用，保证同步发电机在频率变化时维持端电压的恒定。
2.KXT-3可控相复励励磁调节器
KXT-3可控相复励励磁调节器，主要用于TZH系列各种规格的交流同步发电机，它与发电机原有不可控相复励装置配合，以改善发电机的自动恒压性能，减小发电机因负载，频率和工作温度变化对电压的影响，提高励磁效率并使发电机在并联运行时可以合理地分配无功功率。
（1）基本性能
本调节器与TZH系列小型交流同步发电机配套后，原有相复励参数不作调整，可达到下列技术指标
①发电机电压在95%～100%额定频率，频率波动率小于1%，三相负载对称时，调节器能保证发电机从空载到满载功率因数为1.0（滞后）时的稳态调压率小于±1%，电压波动率小于±0.3%。
②该调节器能使发电机在额定工况下，从冷态到热态的电压变化小于额定电压的±0.5%。
③该调节器能使发电机在空载额定电压下，频率在96%～110%额定频率范围内变化时，电压变化小于额定电压的±0.5%。
④空载电压整定范围大于95%～105%额定电压。
⑤调节器能保证发电机突加减功率因数为0.4（滞后），50%额定电流负载时，动态电压调整率＜15%，电压恢复时间（电压恢复到与最后稳定电压之差为±3%的时间）≤1.0s。
⑥空载额定电压时，线电压波形正弦形畸变率＜1%。
（2）工作原理
KXT-3调节器与原不可控相复励励磁装置组成可控相复励励磁系统。
线性电抗器L，电流互感器TAP和整流桥VD组成不可控相复励部分。KXT型调节器作自动调节器（AVR）与不可控相复励部分组合，用分流方式自动调节励磁电流，校正了原不可控相复励的调节误差。具体分流方式。
在不可控相复励的基础上，只需将整定电阻去掉，加上KXT-3调节器，就可以转为可控相复励励磁方式，其工作原理可简述如下：当发电机的运行工况发生改变时（负载变化、转速变化、温度变化等），发电机的电压将出现偏差，此时，线性电器和电流互感器的相复励作用，将各种偏差减小到一定程度。但即使对线性电抗器（气隙）和电流互感器（抽头）做精细调整，各种偏差仍然有一定的数值。KXT-3调节器将这些偏差做更高精度地校正，例如当机组电压有低于额定值的趋势时，调节器的测量环节发现这种偏差的趋势，自动地控制分流可控硅导通角使分流值减小，励磁电流随之加大，补偿发电机端电压在更小的偏差范围内维持“恒定”不变。
当机组并联运行时，调差环节TZ将给出与发电机输出无功电流成比例的电压信号与机端电压测量信号迭加，控制发电机的励磁电流，可使参与关联的发电机均衡地分配无功。
（3）电路说明
要提高相复励励磁的精度，则需要加晶闸管分流的电压调节器。晶闸管分流之所以能够成立，是因为相复励三相整流桥的交流侧串联有较大数值的电抗器和电流互感器副绕组电抗（这同谐波绕组有较大的电抗值一样），一般晶闸管并接在一只硅整流元件上。主可控硅SCR1所接的主回路。
SCR1与VD12反并联，SCR1所承受的正向电压UF11即为VD14承受的反向电压，其波形具有的形状，这种特殊的电压波形是由相复励励磁方式决定的。这样一个电压波形加在主可控硅电势上，若要实现3个脉冲波的宽度内均匀的移相，稳定地改变分流电流，则必须采取下面的措施：通过同步信号整定电路，把3个脉冲变成矩形脉冲，其前沿和第一脉冲波的前沿对齐，宽度略大于3个脉冲的总宽度。
选用简单的单结晶体管移相触发电路，就能在3个波值范围内均匀移相，移相范围为180°，能在较大范围内改变分流电流。
KXT-3型调节器主要由同步信号整形电路，放大移相触发电路和测量比较电路等3部分组成，它们的相互关系可用方框表示。
同步信号整形电路：由VT1、VT2、VD13、DWY5、DWY6及R12～R19等元件组成。这一部分在原理左边，其中R19和DWY5，DWY6起限幅整形作用，它可把不同幅值的3个脉冲波变为幅值为11V的3个矩形脉冲，这3个脉冲通过VD13、C4和R18、R17组成的回路后变为带锯齿的矩型波，再经过VT1、VT2组成的整形电路形成具有一定负载能力的矩形波，作为主可控硅的同步脉冲，同步脉冲整形电路各点波形。
①幅值的3个脉冲波变为幅值为11V的3个矩形脉冲，这3个脉冲通过VD13、C4和R18，R17组成延时回路后变为平顶部分带锯齿的矩形波，再经过VT1，VT2组成的整形电路形成具有一定负载能力的矩形波，作为主可控硅的同步脉冲，同步脉冲整形电路各点波形。
②放大、移相触发电路：它由VT3、VT4、BT、C3及R6～11等组成。VT3、VT4构成NPN、PNP互补电路，对测量比较电路输出的信号进行放大。同时VT4又作为一个可变电阻与C3构成充电回路。当矩形同步脉冲到来时，充电电流将通过R9、VT4的e、c以一定速度（决定于VT4这时呈现的内阻）对C3充电，单结晶体管BT射极电位以相应的速率逐渐升高，当升到BT的“点火”电压时，BT的e、b呈低阻，则C3以很快的速度放电，输出具有约7V的尖脉冲。
③测量比较电路：这一部分在原理右边，由T、R1～R4、DWY1、DWY2及VD1～VD6组成，该电路的作用是将机端电压的变化较灵敏地检测出来，并以直流电压的形式控制放大移相角发电路。其中T为测量变压器，当比较桥输出电压U出现变化规律，其中QR段是调节器的工作范围。在这一段，输出和输入呈正比关系，即U的变化反映了机端电压的变化，U作为测量比较电路的输出放大整定电位器，调节它的大小，U的大小随之改变，进而改变了放大移相触发电路的输入信号和主可控硅导通角的大小，也就改变了机端电压。
调节过程的描述：如果由于某种原因（负载变化，转速变化或温度变化）使发电机端电压下降，通过测量变压器并整流，输入到比较桥上的直流电压也跟着下降，比较输出给晶体管VT3基极的正向电位下降，VT4基极电位上升，直流内阻增大，同步信号通过R6和VT4对C3充电速率减慢，导致单结晶体管BT射极电位达到“点火”电压的时刻后移，BT和SCR2输出尖脉冲的时刻后移，主可控硅SCR1分流减小，发电机励磁电流增加进而使机端电压上升。补偿原来电压的下降，使机端电压基本维持不变。同样，如果由于某种原因，发电机电压上升，调节器的作用可以使励磁电流减小，以维持机端电压不变。
上述的调节过程只有在“有流可分”的条件下才能进行，“有流可分”是指原为可控相复励要有足够的分流余量，在有些情况下，如转速过低等即使不分流也不能维持额定输出电压，这时可控相复励便会失调节作用。原理中W3和R10、C2组成积分环节，以改善调节器TA1、TA2等组成调差环节。
原理图中的R1、R2、W4、W5及电流互感器TA1、TA2等组成调差环节，而K1则是在单机运行时，使调差环节退出工作的短路开关。调差环节的作用是对发电机负载电流中的无功电流敏感，自动调节励磁电流，使电机在并联运行时能均衡地分配无功功率。调差环节。
从中可以看到：反映负载U相电流的电压信号与变压器副边W相电压相加，而反映W相电流的电压信号与变压器副边U相电压相加，在发电机带纯电阻性负载时，变压器副边电压三角形发生的变化，即由U、V、W变为U′、V′、W′，显然三角形UVW的大小差不多，只是旋转了一个角度。经VD1～VD6整流后的输出电压基本不变，因此励磁电流也不变。当发电机带纯感性负载时，变压器副边电压三角形发生的变化。
由U、V、W变为U′、V′、W′，显然三角形变大，经VD1～VD6整流输出电压增高，调节器自动减小励磁电流，进而发电机输出无功功率减小。两台都带调差环节的发电机并联运行时，每台发电机的调节器都将根据自己负担无功功率的大小，自动调节器励磁电流，使无功功率分配均衡。
3.3.5 三次谐波励磁系统
三次谐波励磁，实际上是利用发电机气隙磁场中的三次及其倍数次谐波磁通在谐波绕组中产生电势作为励磁电源的自励发电机。所以，通常简称为谐波励磁系统。这种励磁系统的电机与普通同步发电机相似，仅在定子铁芯槽里多加了一套三次谐波绕组。当磁极被原动机带动旋转时，这套绕组把气隙磁场中的三次谐波能量引出，经过整流供给本机励磁。这种励磁系统，不仅省去了励磁机等附加的励磁装置，而且具有一定的自动稳定电压的能力。
1.三次谐波电势的产生
凸极式同步发电机的主磁极励磁绕组采用集中式绕组，因而在空载时，其主磁极在空间的磁势分布为一矩形波。由于极靴下气隙不均匀，因而主磁场呈平顶波。根据傅里叶级数可知，为主磁极磁场极距平顶波可分解为基波和一系列奇次谐波，其中三次谐波含量最大。由于三次谐波磁场的极距的1/3，即τ3=1/3τ1.因此，要使谐波绕组获得三次谐波电势，必须使谐波绕组的布置与三次谐波磁场相对应，即谐波绕组的节距应为基波绕组节距的1/3，每个主极下由3个线圈反向串联组成一个线圈组。
。三次谐波绕组对主磁场的基波分量B01而言，每个线圈对应边相差60°，空间电势之间也依次相差60°电角度，根据的正方向和相量图可知，？1=？11-？12+？13.=0，即在一个基波极距内，谐波绕组的电势为零。三次谐波绕组对主磁场的谐波分量B03而言，每一个线圈对应边相差180°，由相量（c）可知，？31-？32+？33=3？31，即在一个基波极距内绕组中感应的三次谐波电势为最大。此三次谐波电势经整流后，作为同步发电机的励磁电源。
2.三次谐波发电机的复励原理
一般不带励磁调节器的同步发电机，其电压变化率较大（一般在30%左右），而带励磁调节器的谐波励磁发电机，电压变化率较小（一般为5%～8%），如果采用自动调节器则调压精度将会提高。谐波励磁发电机为什么能做到这一点呢？这是因为谐波励磁发电机具有一定的自动补偿电枢反应影响的能力（即为复励特性）。
同步发电机有负载时，电枢反应磁势为正弦波。由于凸极同步发电机气隙不均匀的影响，电枢反应磁势产生的电枢反应磁密却是非正弦波。这些非正弦波磁密也可分解为基波和一系列奇次谐波分量，其中以三次谐波分量为最大。电枢反应三次谐波磁密，其大小和相位既取决于磁路结构，也取决于负载电流的大小和负载性质，对于结构已定的发电机，只取决于负载的性质。
纯电阻性负载时，Fad虽仍为正弦波，但因磁极中心气隙磁阻小，极尖气隙磁阻大，Bad却为尖顶波，基波分量Bad1与B01反相，起去磁作用，而三次谐波分量B ad3与B 03反相，起助磁作用。
同步发电机的负载一般为电感性（即0＜？＜90°=，从上述分析看出，负载电流电枢反应的交轴基波分量，对主磁场影响较小，可不考虑，直轴基波分量及三次谐波分量，对主磁场作用是相反的，基波起去磁，三次谐波起助磁作用。对于常规励磁发电机，感性负载下的电枢反应磁场对主磁场有去磁作用，若励磁电流不变，U将随I增大或cos？减小而下降。对于谐波励磁发电机，情况则有所改善，负载运行时，励磁电压（即三次谐波绕组电势），含有两个分量，一个分量由主磁场的三次谐波产生，其值取决于电机磁路结构，该电压产生发电机空载励磁电流；另一个分量由电枢反应三次谐波分量产生，其值与I、cos？有关，该电压产生的励磁电流补偿电枢反应的去磁作用。负载时，三次谐波绕组总电势？3=？03+？ad3，因？03与？ad3同相，故DE=E03+Ead3.
感性负载时的电枢反应三次谐波磁场对主磁极三次谐波磁场有助磁作用，当负载电流I增大时，电枢反应基波对主极基波磁场去磁增强，发电机端电压有下降趋势，当不考虑铁芯饱和影响时，直轴分量Bad3助磁，使E3上升，励磁电流增大，从而使发电机电压回升。负载感性越重，即cos？越小，Bad1的去磁作用越大，企图使U降低更多，与此同时，Bad3的助磁作用也越大，使E3增大，励磁电流增大，从而使端电压升高。由于上述两种相反的趋势，所以谐波谐磁发电机具有一定的恒压能力。而且在负载突变的动态过程中，能自动维持在一定水平。
3.谐波励磁发电机电路
谐波励磁最简电路，发电机定子上有两套绕组，一套为对外供给频率50Hz的三相交流电的主绕组；另一套为频率150Hz的三次谐波付绕组，三次谐波绕组有三相式和单相式。三次谐波绕组电势经桥式整流变换为直流后，通过串联磁场电阻供给励磁绕组。
说明了空载时谐波励磁发电机自励建压过程。曲线1、2分别表示发电机和谐波绕组的空载特性曲线，而直线3则表示励磁回路的电势E03与励磁电流IL的关系，称为励磁特性。
和普通发电机一样，使用过的谐波发电机总有一定的剩磁，其中含三次谐波磁场，当磁极旋转时，在谐波绕组中感应出一个比较小的谐波电势E03，这个电势经整流后，在励磁绕组中产生励磁电流IL0，加强了三次谐波磁场，于是在谐波绕组中感应电势增大，推动励磁电流进一步增强主磁场，如此循环，不断加强主磁场，发电机电压随之上升。随着励磁电流的增大，磁路趋于饱和，于是发电机三次谐波电势和励磁电流增长的速度变慢，而谐波绕组的内部阻抗压降不断增加，当上述两个过程平衡时，电压稳定不变，如A点，建压结束，改变励磁回路的电阻，就可以改变直线3的斜率，这时与曲线2交点就会改变，也就改变了发电机的空载运行电压。
为了进一步提高调压精度，谐波励磁发电机采用自动励磁调节器，使励磁电流按照发电机电压偏差进行调节，可以使稳态电压调整率达到1%～3%以内。
4.谐波励磁晶闸管分流电压调节器
20世纪60年代末，晶闸管自励恒压装置还在国内风行时，谐波励磁与晶闸管分流相结合的励磁系统被试验成功（国外在20世纪70年代末期才出现发电机采用晶闸管分流技术）。自此以后，晶闸管自励恒压装置立即退居为次要的励磁方式。
晶闸管分流励磁调节的主回路所以能成立，是基于如下两点：（1）发电机谐波绕组的感应电势频率较高，因此谐波绕组具有较大的内电抗，在晶闸管导通的情况下，也不会引起过大的短路电流。（2）谐波励磁发电机谐波绕组所能提供的功率与发电机所需的励磁功率是匹配的，因而有较高的固有调压率（产品平均固有调压率约为-6%～+8%），这使得晶闸管只要分流掉一小部分的励磁电流就可以使发电机电压恒定在额定值。
下面介绍几种与三次谐波发电机配套使用的自动电压调节器的具体线路。
（1）T2S自励恒压发电机电压调节器
T2S自励恒压发电机原理电路，该电路有两种工作状态：手动和自动。
手动时，SA1、SA2、SA3断开，三次谐波产生的电势，经整流后供给励磁绕组L1、L2，通过调节电阻RP改变发电机的励磁电压。当手动正常发电后，将组合开关掷于自动位，SA1、SA2闭合，SA3断开，进入自动工作状态。
①发电机
发电机为一般转磁式结构。采用新型的谐波励磁以代替励磁机励磁。励磁主回路主要由谐波绕组（S1S2），励磁绕组（L1L2）及硅整流二极管（VD1～VD4）组成。谐波绕组为埋设在定子槽中，极数为主绕组三倍的辅助绕组，谐波绕组输出电压经桥式全波整流器VD1～VD4整流成直流，供给励磁，谐波电势的特点是其大小随负载增加而相应升高，负载增加，励磁电流亦随之增加，因而发电机具有一定的固有调压精度。
②电压调节器
电压调节器由电压测量回路、单晶管移相触发电路和可控硅分流（KZ）等电路组成。
Ⅰ。发电机端电压由变压器B降压，送入桥式整流器VD5～VD16整流，整流后的直流经R1、R8、C1滤波后和稳压管VS2比较，所得的差值电压加至硅晶体三极管VT2的基极与发射极。使VT2的集电极到发射极电阻值发生相应变化。电位器R1为调节发电机电压用，改变R1的阻值可以使发电机电压在380V～420V之内任意调整。
Ⅱ。单晶管移相触发回路：单晶管BT为具有2个基极B1B2与1个发射极E的晶体管。若2个基极B1和B2所加电压为Udb，则当发射极E与第一基B1间的电压由低升高至某一值UP时（UP因元件而异，一般UP=0.4～0.7Udb），EB1即成通路。利用这一特点，可组成一个张馳振荡器。
谐波电压经整流器VD1～VD4整流，R6用来限流，并被稳压管VS1将其峰值削去成为梯形见，然后通过电阻R3向电容C2充电，当电容C2二端电压Uc2升至Up时，双基极二极管BT的EB1两个极开放成通路，电容器即向电阻放电，而在电阻R5上产生触发可控硅用脉冲。电容放电后此种过程又重复进行。若以晶体管VT2代替中R，则VT2集电极c和发射极e之间相当于一个可变电阻，其阻值随电压测量回路的信号电压大小而变化。发电机电压上升，VT2基极电流加大，VT2内阻减小，向电容C2的充电时间加快，电容器C2充电至Up的时间缩短，R5上的触发脉冲前移，使可控硅提前触发。发电机电压下降，其作用相反，即可控硅延迟触发。
Ⅲ。可控硅部分
可控硅是一种固体闸流管，当交流电经整流后正极加于可控硅阳极，负极加于阴极时，如控制极受电阻R0上脉冲触发，可控硅触发，电流就被可控硅旁路至电源电压过零点为止。至下一个脉冲出现时，此过程又重复出现。可控硅导通角大小是受R0上脉冲相位控制的。经VD1～VD4输出的电流I，从可控硅分流一部分。如果可控硅被提前触发，可控硅分流电流IKZ增大，则励磁电流IH减小；如可控硅延迟触发，可控硅分流电流减小，则励磁电流增大。因而改变触发脉冲相位就可调整励磁电流IH大小。
综上所述，当发电机电压过高，稳压管VS2比较后输出的控制电压增大，晶体管VT2极电位升高，等效内阻减小，于是输出脉冲前移，可控硅导通角增大，分流增大，励磁电流减小，使发电机电压下降，维持在原来的水平。发电机电压降低时，其调节过程正好同上相反。
（2）TST谐波励磁自动电压调节器
TST电压调节器是一个晶闸管分流的调节器。其主要性能指标如下
调压率δu可在如下条件下确定：（1）转速5%，（2）负荷0～10%，（3）cos？=1.0～0.8；（4）电机从冷态到热态，并联运行δu＜-3%，动态调压率Bu=±15%；Tr=0.02s。温漂包括在调压率指标在内。
①工作原理：TST谐波励磁发电机电压调节器原理见、3-125和。
发电机端电压经变压器T1降压，由VD1～VD12整流后经测量桥R3、R4、R6和VS1进行比较后，所得差值电压Vhg通过稳定环节R5C1，加至复合硅三极管VT1基极，VT2发射极，电位器R1可调节发电机电压。电位器R2可使调压率在±0.6%内修正。
TST电压调节器采用复合管的目的主要是得到合理的温度补偿，其次是提高系统放大倍数。
②脉冲移相电路
单晶管电路是一个可移相的脉冲发生器，由电容C2和复合三极管VT1、VT2等效内阻组成阻容移相电路。由比较桥所得差值电压Vhg控制复合管的等效内阻RC1、达到移相之目的。脉冲由R9输出，同步信号自VD22引入，当发电机电压上升，RC1减小，脉冲前移，可控硅导通角增大；反之，可控硅开放角减小。
TST单晶管的同步电路是一通用性强的线路，单晶管电源取自变压器，较稳定，不需要像T2S电路中R6那种大功率电阻，尤其是对那种不规则的有凹口的励磁电压波形，采用这种同步线路可获得较理想的效果。
同步信号源线路可由解释，同步信号源是由VD22引入的励磁电压正脉冲，在Tp时间内VD22锁闭，电容C2有电流IC2.在晶闸管导通或励磁电压为零的时间Tθ内，通过VD22将C2短路，单晶管停止振荡。
因为VD22承受励磁电压峰值，选用VD22的电压等级同晶闸管电压等级一样，从可靠性出发，必须留有余量，考虑到电机突然短路，励磁电压出现4倍过电压，则VD22标称电压：VF＞4×（2～3）U fNm，式中UfNm为额定励磁电压峰值。
③脉冲放大回路
Rg的脉冲，由C3储能，再经R10向硅开关管VT3放电。则VT3开通，由T3输出强脉冲触发可控硅。
谐波电压经VD25～VD28整流后，送给发电机磁场线圈作自励。可控硅并联在磁场两端，起分流作用，利用导通角大小以控制励磁电流大小，使电压稳定不变。
电压调节器和发电机配套，接成闭环以后，调压过程简单表示如下：U1下降→Vhg下降→Ib下降→RC1上升→VRg脉冲后移→IkZ下降→TB上升→U1上升
其中U1为发电机电压、RC1-晶体管集电极与发射极等电阻、Vhg为测量桥输出电压、Ikz为可控硅电流、Ib为晶体管基极电流、IB为励磁电流。其单机运行线路。
应用时将X1，X2连接起来，调整R1可使发电机电压整定到额定值或选定值。
（3）DTW型电压自动调节器
DTW型电压调节器的性能较优良，线路简单，主要性能指标如下
①调压率δu=±1%。
②动态调压率：+20%＜Bu＜-15%，恢复时间Tr＜0.5s。
③不加任何附加装置，突然短路时，可有4～5倍的稳态短路电流。
④线路中省去了低速保护。
⑤稳定性好，采用了PID调节器作有源稳定过调补偿环节，线路简单，并能稳定并联运行。
电压调节器由以下部分组成：电压测量、PID调节器、单晶管移相触发、可控硅主回路。该线路是较典型的线路，简单工作过程如下
发电机电压由变压器T1降压，送入桥式整流组件VD1～VD6整流，整流后的直流经R2，C1滤波和测量比较桥（R3，W1，R4，R5，VS1）比较，所得差值电压加至PID放大输入端，信号放大后，使VT2集电极电流发生变化，从而使单晶管的充放电RC电路的R13，C5两端电压变化，改变了R13，C5的充电时间使单晶管输出脉冲产生移相，并触发可控硅SCR1无刷发电机励磁电流得到调节，最后使发电机电压保持恒定。
线路中VD7～VD12，VS2，VS3是单晶管和放大单元的工作电源。单晶管的同步信号通过VD19从可控硅阳极直接取得。
电阻R由开关屏按不同容量的发电机配置。w 3 R是手动电阻，用w 3 R时，通过开关K w 3切除电压调节器。电路原理图可由描述。整理过的比较单元线路。
二级放大器，DTW电压调节器调节过程如下：U上升→UZC上升→Ukg上升→UHI下降→α上升→ISCR下降→IF下降→U下降。
R为发电机整定电位器。w 1 R能使发电机空载电压在±5%额定电压的范围内调节并w 1整定。
阻尼（即稳定度）整定电位器，调节整定电位器R能抑制发电机电压振荡，并能达到w 2最佳瞬态指标，如用户调整R时，就从振荡调到刚不振荡（看电压表），再略稍调过头一点，w 2以留有一定的稳定余量，如调过头太多，虽稳定，但反应时间会加长。一旦整定好，以后不必再进行调整。
如果只需单机运行（即不要并联运行），可以采用DTW1-1型电压调节器，该型端子出线无（7，8）输出。
对有并联运行要求的发电机，采用DTW1-2型调节器，其端子出线（7，8）与开关屏的电流互感器和调差电位器，R相连。电流互感器按下列原则选择：电流比与开关屏电流至w 4感器电流比一致，当发电机为额定电流时，互感器二次电流约为2.5～3.5A，可采用≥5VA的互感器。互感器的二次电流和方向应能满足下述调节要求：当发电机单机在额定负载（cos？=0.8滞后）时，使R的电阻从0调到最大，发电机电压从400V下降到380V以下（如果w 4发电机电压把面从400V上升到420V以上，必须对换互感器二次端子的两根接线）。必须强调的是，互感器必须接在V相，电压调节器端子（1、2、3）必须与发电机端子（U、V、W）相对应，否则并联调差将引起混乱。系统原理。
3.3.6 微机型数字励磁调节器
从励磁调节器元件和结构的演变看，它经历了由电动机械型到半导体型几个阶段，目前虽然国内外的发电机厂中大量使用的仍是半导体励磁调节器，但已经有采用数字式部件的产品。以微型计算机为核心构成的微机型励磁调节器（以下称微机励磁调节器），国内外许多公司和单位都在研制中，并且有些工业试验产品已在一些机组上试运行，微机励磁调节器，由于硬件简单，软件丰富，能方便地实现现代控制规律和多种功能，性能优良，运行、调试方便，已开始受到重视和欢迎。加之微型计算机的性能不断提高，价格逐年降低，微机励磁调节器将具有广阔的发展和应用前景。
本节对微机励磁调节器的组成部分、工作原理、运行性能作简要介绍。
1.微机励磁调节器的基本配置和基本工作原理
在可控硅励磁系统中，如果用微机励磁调节器代替常规的半导体励磁调节器，便构成微机励磁调节系统。
微机励磁调节器本身由微型计算机（或处理器）、外围硬件及系统软件和应用软件组成。ADA接口板中的A/D转换电路用来采集有关的模拟量并将其变为数字量，送入微型计算机进行计算和处理。某些数字量可经D/A转换电路变为模拟量送出。I/O接口板可输入、输出数字/开关量信号。ADA接口板及I/O接口板是CPU主机板必需的外围部件，除这些外还需要其他一些外围硬件。中的可控整流桥KZ，是受微机励磁调节器控制的励磁功率单元。
微机励磁调节器采用四或八位微型计算机，四位单片机或者采用十六位微型计算机，十六位单片机，ADA接口板一般采用12位，以提高采样精度。
与模拟式半导体励磁调节器的构成相似，微机励磁调节器由的几个基本部分组成，虚线框的功能由微型计算机实现。
微机励磁调节器的基本工作原理可由，A/D转换电路对被调量（例如机端电压）定时采样，送入CPU后按调节规律计算出控制量。如果沿用模拟触发器，则将控制量经D/A转换电路输出控制电压，作用于模拟式移相触发器，发出触发脉冲。如果采用数字触发器，则直接将这些控制量转换为控制角，由并行口送出控制角为α的触发脉冲，经脉冲放大后，触发相应的可控硅，形成闭环的微机励磁调节器系统。
微机励磁调节器与同步发电机的励磁系统相联系，有下列3个方案。
（1）微机-模拟双通道型
简化框微机励磁调节器与模拟式励磁调节器构成双通道，由开关K进行切换，当K切换到模拟式调节器，则按常规励磁调节器方式运行，当K切换到微机励磁调节器，则按微机励磁调节方式运行，若微机励磁调节器发生故障，能自动切换到模拟式调节器，而不影响同步发电机的运行工况。
（2）全数字化微机型
本方案设置了两套微机励磁调节器，平时一套微机调节器运行，另一套处于热备用，双微机之间可手动切换。这种方案提高了微机励磁调节器运行的可靠性。
①结构简单，软件丰富，功能多，性能好，运行、操作方便。
②调节器的各参数可以在线整定或修改，并可显示，调试工作简单、方便。
③灵活性大，对不同机组珠励磁要求，可不更动硬件的情况下，修改软件来满足，励磁调节规律可根据需要灵活改变，易于利用软件实现多种励磁限制功能。
④能实现复杂的现代控制技术，如最优控制、自适应控制等。
⑤可与上位计算机通讯，传送数据，接受指令，是通信电站实现计算机控制所必不可少的一种基础控制。上位计算机可直接改变机组给定电压值U2，能非常简便地实现全厂机组的无功成组调节及母线电压的实时控制。毋需像模拟式励磁调节器那样，另外增设电子电位器（无功负荷设定器）等硬件。
（3）测量部分
微机励磁调节器为了实现调节控制、运行限制、人工调差、运行参量显示等功能，机组的状态变量及有关运行参量，须通过测量部件由微型计算机定时采集，测量部件主要有下列几种。
①模拟式电量变送器
对于发电机的端电压Uc，定子电流I、有功功率P、无功功率Q、转子电流Ifd等电量，可采用一般模拟式电量变送器作为测量部件。变送器输出与其输入量成比例的直流电压供微型计算机采样。
②交流接口
另一种不同的测量方法是，采用交流接口把发电机的电压互感器副方电压以及电流互感器副方电流转换为成比例的、较低的交流电压，微型计算机对这些电压采样，并计算出当时发电机的U、I、P、Q等电量。
交流接口分为交流电压接口和交流电流接口两种，它们均为前置模拟通道，由信号幅度变换、隔离屏蔽、模拟式低通滤波等部分组成。
这种测量方法所用硬件少，运行可靠，但采用了低通滤波，将引起其输出电压的相位移。在设计交流转换为成比例的、较低的交流电压，微型计算机对这些电压采样，并计算出当时发电机的U、Io、P、Q等电量。
采用交流接口只能对交流电量进行采样和计算。对于转子励磁电流的测量，一般采用直流电流变送器。另一做法是对转子回路整流桥交流侧的电流通过交流接口进行采样，间接算出直流侧的励磁电流值。
（4）转速测量
微机励磁调节器如果需要采用最优控制，一般要测量机组的转速。转速测量通常采用数字测量方法，测转速的做法是测频率，而测频率的基本方法是测周期，即测交流电压每个周波的时间T。把微型计算机中的晶振频率f0适当分频后作为计数频率fc，其对应的脉冲串为ф，用ф的一个脉冲（周期1/f）作为标准计时单位，去度量周期T。设测出T的宽度相当于各标准计时脉冲，则角频率：fπ2=ω（3-13）
如果测频率的交流电压信号取自发电机的定子电压，则所测出的ω为发电机电压的角频率。如果测频的交流电压信号取自发电机组大轴上的交流测速发电机，则所测出的ω为机组的角速度。
（5）计算及综合部分
这一部分是微机励磁调节器的核心，它担负的任务是在微型计算机硬件支持下由应用软件实现的。主要任务如下①数据采集。定时采样，相应计算，对测量数据正确性的检查，标度变换，选择显示等。②调节算法。按所用的调节规律进行计算。
③控制输出。把调节算法的计算结果进行转换并限幅输出。通过移相触发环节对可控硅桥进行控制。
④其他处理。输入整定值，修改参数，改变运行方式，声光报警，实现其他功能等。⑤用软件实现励磁调节器的多种功能。
用微型计算机的软件，可以方便地实现各种功能，构成多功能微机励磁调节器a。多种运行方式PID调节方式或最优励磁控制方式、恒无功方式（并列运行时）、恒励磁电流方式、性功率因数方式、跟踪母线电压方式（机组起励升压时）。前4种运行方式可由运行人员选择，最后一种运行方式可在机组并列后自动退出。
b。多种励磁限制
低励限制、瞬时/延时过励限制、V/Hz限制、功率柜部分退出时限制强励、励磁电压互感器熔断器熔丝熔断后防止强励误动，连续自动调节、报警等。
（6）软件调差
用软件实现人工调差，算式为ΔU=U g-（Uc+kQ），式中“+kQ”为附加的人工调差部分，k为系数，Q为无功测量值。k＞0为正调差，k＜0为负调差。在微机中k值可按要求整定，并可在线修改。调差率增减范围可达±15%或更宽，修改时，粗调每次可增减1%，细调可增减0.1%。
运行参量在线显示：可循环显示或召唤显示机组的主要运行参量，并可显示有关参数的当前整定值。
参数在线整定或修改：有关参数可以在线整定或修改原整定值。
直接接受电站计算机对机组电压给定值的控制。
微机励磁调节器的上述任务和功能，主要是靠软件实现的。视所用调节规律、技术方案、所具功能、编程技巧等因素而定，没有统一格式。
2.数字移相触发器
数字移相触发器，与模拟式移相触发器类似，也是由同步、移相、脉冲形成，脉冲放大等环节组成。其中同步电压整形电路及脉冲放大电路用硬件构成，移相、脉冲形成由软件实现，下面分述各环节的工作原理。
（1）同步电压整形电路
同步电压整形电路任务是：将同步变压器的副边电压整形成为方波送入微机，产生中断。其作用有二：一是指明控制角α计时起点；二是确定送出的脉冲应触发哪一臂的可控硅（定相）。
同步电压整形电路分三相及单相两类，三相同步电压整形方案的优点是能准确地确定六个自然换流点，程序设计简单，但中断源较多。单相同步电压整形电路可简化硬件，减少中断源。
（2）数字移相及脉冲形成
（3）数字移相是把已定的控制角α折算成对应的延时ta，再折算成对应的计数脉冲个数Na。
a折算成ta公式为
式中T为阳极电压周期。设计数脉冲的频率为fe，周期为Tc，则与ta对应的计数脉冲个数当同步方波上升沿引起中断，CPU响应中断后将Na送入计数器/定时器（例如8253或CTC芯片）的某一通道，作为时间常数开始定，当该通道的减1计数器减到零时，其输出端变为高电平，申请中断。CPU响应此中断后，立即从并行接口（例如8255或PIO芯片）输出相应的触发脉冲（尚未经脉冲功率放大）。
（4）脉冲功率放大这一环节与模拟式触发器相同，无特殊要求。只是由微型计算机并行接口输出的触发脉冲须经一级前置功率放大作为基本部分，再送到脉冲功率放大部分。这样，根据机组容量大小和功率柜的不同要求，只改变后面的脉冲功率放大部分，而前面的基本部分是通用的。
自动化柴油发电机组的监测、控制与通信
