自并励系统反应速度快、运行稳定可靠、制造简单、维护方便，在中小容量同步发电机组上得到了广泛应用，并被推荐用于大型发电机组，特别是水轮发电机组〔1，2〕。为了进一步提高同步发电机励磁系统的工作可靠性，部分励磁装置生产厂家在新设计的自并励装置中引进了冗余技术，图1所示为国内某厂家生产的自并励装置的原理接线图。

　　正常运行时，2个整流桥同时投入，共同向发电机励磁绕组提供励磁电流，当一个整流桥故障时，另一个整流桥仍可以向励磁绕组提供励磁电流，从而提高了励磁装置的工作可靠性。

　　运行中发现这种励磁装置经常出现各支路电流分配不均的现象，例如采用上述励磁装置的湖南省欧阳海、耒中2个水电站，在总励磁电流为483 A的情况下，欧阳海水电站励磁系统2个整流桥的最大不平衡电流为80 A，而耒中水电站2个整流桥的最大不平衡电流更是高达100 A.电流分配的不均直接限制了整流装置容量的充分利用，同时还会使装置输出的谐波电流增大。

　　具有冗余设计的同步发电机自并励系统原理接线图的原因，探讨解决电流分配不均的措施，对于改善自并励装置的工作条件，提高装置容量的利用率和工作可靠性具有重要的意义。

　　2具有冗余设计的自并励装置电流分配不均的原因分析2. 1整流元件正向特性的分散性由于整流元件正向特性的分散性，其正向特性很难做到完全一致〔3〕，而正向特性的不一致是造成具有冗余设计的自并励装置各整流桥电流分配不均匀的主要原因。

　　所示自并励系统正常工作时的等效电路图。

　　电阻R 1，R′1，R 2，R′2分别表示各个晶闸管导通时的正向动态电阻，可知：u = I 1 R 1 + u L + I R′1×R′2 R′1 + R′2 u = I 2 R 2 + u L + I R′1×R′2 R′1 + R′2故I 1 / I 2 = R 2 / R 1（1）从式（1）可以看出，只有当R 1 = R 2时，电流I 1 / I 2 = 1，即电流可以在2个整流臂间均匀分配，否则电流无法平均分配。由于硅整流元件正向特性的分散性，整流元件工作时的正向动态电阻总存在差异，必然会导致2个整流元件并联工作时的电流分配不均，而且正向动态电阻的差异越大，电流分配不均的现象也越严重。

　　2. 2各整流桥电源支路电感值不相等在不计交流电源电感的情况（理想情况）下，整流电路的换相过程是在瞬间完成的，在这种情况下，三相全控整流电路的输出平均电压和电流分别如式（2）和式（3）所示，等值电路如图3所示〔1〕。

　　U d = 1. 35E l cos（2）I d = U d R = 1. 35E l cos 1 R（3）式中U d为三相桥式全控整流电路输出电压的平均值；E l为整流变压器二次侧线电压有效值；I d为三相桥式全控整流电路输出电流；为触发角（控制角）；R为励磁绕组电阻。

　　但实际的交流电源总存在一定的电感，如电源()变压器的漏抗、限流电抗器的电抗以及交流母线的杂散磁场对交流馈线的互感影响等（可看做一个电感元件X K），电感的存在使整流电路的换相不能在瞬间完成，而是存在一个换相过程。考虑换相过程时整流电路输出电压平均值如式（4）所示，等值电路如图4所示〔1〕。

　　U d = 1. 35E l cos - 3 X K I d（4）可以看到，交流回路电感的存在将使三相全控桥式整流的输出电流减小，电抗越大，电流越小。所示的整流装置接线中，尽管2个整流桥由同一变压器供电，但由于2桥交流馈线的长度不可能完全相同，即使两者长度完全相同，也还存在由交流母线所产生的离散磁场对交流馈线的互感作用，导致2个整流桥交流回路的电感不完全相同，从而导致2个整流桥的电流分配不均。

　　2. 3触发特性的差异晶闸管导通要具备下列2个条件：a.阳―阴极之间加有正向电压；b.门―阴极之间加正向电压和电流（触发脉冲）。

　　2个条件缺一不可，必须同时满足〔4〕。

　　所示的自并励系统，如果各晶闸管的控制角或触发时间间隔不相等，（一般是由于三相电压不对称、触发装置不够完善造成），则会导致原本应该同时导通的2条支路不能在同一时间导通，也就是说存在某一时刻，1条支路导通而另1条支路由于触发脉冲延迟的原因而暂时处于截止状态，造成电流分配不均。

　　2. 4其它影响均流的因素各元件与快速熔断器安装固定时接触电阻的差异、整流元件臂接线布局不同及汇流母线电阻的差异等，也会导致2个整流电路的电阻不同而引起电流分配不均。

　　3具有冗余设计的自并励装置均流措施探讨3. 1精选元件、改进装置结构〔5〕在具有冗余设计的同步发电机自并励系统中，晶闸管的内在因素是造成电流分配不均匀的主要原因，因此，从选用元件和改进装置结构等方面采取措施，对于改善整流装置的均流问题具有至关重要的作用。常用的措施有：a.选择正向压降接近的元件并联工作（并联运行的整流桥中的同相元件），可以改变并联元件的均流。但元件生产厂家很难做到成批元件的正向特性曲线一致。基于这点，在更换硅元件时，应采用三点测试法对元件进行分组配对。

　　b.对管夹方式进行改进。因为并联运行各支路除整流阀的正向电阻和快速熔断器本身电阻外，就是接触电阻了，调整接触电阻的大小，减小各并联支路的电阻的差异，就可以达到均流的目的。传统的管夹方法是用双头螺杆将元件、散热器、整流桥臂固定成一体，接触电阻无法调节。现在工艺中，在螺杆两头装设弹垫，通过调整弹垫就可以达到对接触电阻进行微调的目的。

　　3. 2平衡电抗器均流为加装了平衡电抗器以后的具有冗余设计的同步发电机自并励装置的原理接线图。

　　加装平衡电抗器均流的原理接线图6个晶闸管的阴极经平衡电抗器L p联接在一起，A，B点之间的电压等于u D 1和u D 2之差。有了平衡电抗器之后，任何时刻瞬时电压差u p = u D1 - u D2加在平衡电抗器两端，u A d = u d B = u p / 2，当u D 1 > u D 2时，u p = u D 1 - u D2 > 0，u Ad = u p / 2 > 0，使u D 1降低u p / 2后接负载，u d B = u p / 2 > 0，使u D2升高u p / 2后接负载，电感L p使得2组整流桥输出到负载的电压达到平衡，其结果是2组整流器输出的电流均为I D / 2，达到均流的目的。

　　3. 3外加可调电阻器或可调电抗器均流对于由于交流电源电路电感值和电阻值不相等造成的2组整流桥的电流无法平均分配的现象，可以采用外加可调阻抗器的方法，在每条支路里分别串联1个可调的滑动变阻器和电抗器，通过多次测量得到各条支路电阻值和电抗值的差值来调节滑动变阻器和电抗器的大小使得各条支路阻抗值的差值在允许的范围内，以减小各整流桥电流的差值，实现均流的目的。

　　此种均流措施对元件的质量具有很高的要求，因为可调电抗器均流中电抗器的阻抗确定与整流元件的参数有关，随着时间的推移，整流元件的特性发生变化时，仍然会发生电流分配不均的现象。此外整流主回路接触电阻也有可能发生变化，而这种变化也会引起电流分配的变化。

　　3. 4动态均流它是立足于控制回路通过自动调节实现各整流桥间均流的一种新的均流方法。运用这种方法均流，不仅克服了传统均流的缺点，在不增加任何辅助设备的情况下，可以有效地实现高水平的均流。动态均流不仅适用于图1所示的2个整流桥并联的自并励系统，对于有多个整流桥组成的自并励系统更具有明显的优点，因为在1个或多个整流桥退出后，运行的整流桥之间仍可实现动态均流。

　　动态均流法的工作原理：a.

　　通过测量单元测量出2组整流桥输出的电流值；b.计算2个整流桥输出电流的平均值并将该平均值作为各个整流桥的整定值；c.

　　将每个整流桥实际输出的电流与整定值进行比较，并将比较所得的差值作为控制触发脉冲移相的信号。

　　当实际测量所得的整流桥输出电流值小于已给定的电流平均值时，使触发脉冲前移，从而增大该组整流桥整流元件的导通时间，达到增大该组整流桥输出电流的目的，反之亦然。

　　4结论晶闸管正向特性的分散性、各整流桥交流电源回路阻抗的不一致以及晶闸管触发特性的差异是造成具有冗余设计的同步发电机自并励装置各整流桥电流分配不均的主要原因。精选元件，改进装置结构、外加可调阻抗器、加装平衡电抗器虽然都可在一定程度上改变具有冗余设计的同步发电机自并励系统的均流状况，但这些方法不仅需要增加辅助设备，增加投资、给设备的布置带来不便，而且可调阻抗器的阻抗、平衡电抗器的电感等参数的选择均与晶闸管的特性有关，参数选定后，随着时间推移晶闸管特性发生变化时，仍然会出现电流不均的现象。动态均流不需要增加任何辅助设备就可以有效地实现各个整流桥之间的高水平均流，且不受晶闸管参数变化和其它因素变化的影响，甚至在一个或多个整流桥退出后，并联运行的三相整流电路之间仍可实现动态均流，是一种理想的均流方法。