根据我国国家标准GB／T 7409．1～7409．3关于同步电机励磁系统的定义，同步电机励磁系统是“提供电机磁场电流的装置，包括所有调节与控制元件，还有磁场放电或灭磁装置以及保护装置”。励磁控制系统是包括控制对象的反馈控制系统。励磁控制系统对电力系统的安全、稳定、经济运行都有重要的影响，我国国家标准和行业标准都对励磁控制系统提出了具体的要求。

同步电机励磁系统的分类方法有多种，主要的有两种：一是按同步电机励磁电源的提供方式分类，二是按同步电机励磁电压响应速度分类。

按同步电机励磁电源的提供方式不同，同步电机励磁系统可以分为直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统和静止励磁机励磁系统。

按同步电机励磁电压响应速度的不同，同步电机励磁系统可以分为常规励磁系统、快速励磁系统和高起始励磁系统。

6．1．1．1　交流励磁机励磁系统

由交流发电机（交流励磁机）提供励磁电源的励磁系统称为交流励磁机励磁系统。交流励磁机为50～200 Hz的三相交流发电机，交流励磁机的三相交流电压经三相全波桥式整流装置整流后变为直流电压向同步发电机提供励磁。

交流励磁机的拖动方式为由原动机拖动与主发电机同轴的拖动方式。交流励磁机的励磁方式绝大部分为他励方式，只有极少数采用复励（有串激绕组）方式。

根据整流装置采用的整流元件的不同，交流励磁机励磁系统可分为交流励磁机不可控整流器励磁系统和交流励磁机可控整流器励磁系统。

1）交流励磁机不可控整流器励磁系统

交流励磁机不可控整流器励磁系统一般由交流励磁机、不可控整流装置、励磁调节器和交流副励磁机等组成，如图6-1所示。

图6-1　交流励磁机不可控整流器励磁系统原理图

1—副励磁机；2—调节器功率单元；3—主励磁机励磁统组；4—主励磁机；5—静止整流器；6—发电机；7-8—电压互感器；9—电流互感器；K—灭磁开关；R—灭磁电阻

同步发电机的励磁电源是交流励磁机的输出。不可控整流装置将交流励磁机输出的三相交流电压转换成直流电压，励磁调节器根据发电机运行工况调节交流励磁机的励磁电流和输出电压，从而调节发电机的励磁，满足电力系统安全、稳定、经济运行的要求。励磁调节器从同轴副励磁机取得电源。副励磁机一般为350～500 Hz的中频永磁交流发电机。

有些交流励磁机不可控整流器励磁系统的励磁调节器不是从同轴副励磁机取得电源，而是通过励磁变压器从发电机机端取得电源，此时的励磁变压器也是主要组成部分，如图6-1虚线所示。

励磁调节器的电源由同轴副励磁机供给时，称为主机系统；励磁调节器的电源通过励磁变压器由发电机供给时，称为两机系统。两机系统中励磁调节器的最大输出电压与发电机的机端电压的大小成正比。

当不可控整流装置为静止整流装置时，称为交流励磁机不可控静止整流器励磁系统，简称为交流励磁机静止整流器励磁系统。此时，交流励磁机的励磁绕组在转子上，与发电机转子及副励磁机转子同轴同速旋转。交流励磁机的电枢、不可控整流装置和励磁调节器都是静止的。

交流励磁机静止整流器励磁系统中的交流励磁机和发电机都需要配滑环、碳刷，所以这种励磁系统又称为有刷励磁系统。交流机本身没有换向问题，因此其容量不受限制。但是，由于旋转部件较多，励磁系统发生故障的可能性也较多。同时，由于轴系长，轴承座较多，容易引起机组振动超标，所以轴系稳定问题应引起注意。

当不可控整流装置采用旋转整流器时，称为交流励磁机不可控旋转整流器励磁系统，简称交流励磁机旋转整流器励磁系统。此时，交流励磁机的励磁绕组在定子上，电枢绕组在转子上，交流励磁机的励磁绕组是静止的。交流励磁机的电枢绕组、副励磁机转子、不可控整流装置与发电机转子同轴同速旋转。交流励磁机和发电机都不需要配滑环、碳刷，所以这种励磁系统又称为无刷励磁系统。

无刷励磁系统的主要特点：交流励磁机和发电机都没有滑环、碳刷，励磁容量可以不受限制；运行维护方便；不会产生火花，可以使用于有易燃、易爆气体的场合；不会产生炭粉和铜末，因而不会导致电机绕组的绝缘被污染而降低绝缘水平。三机系统和两机系统都可以是无刷励磁系统。

交流励磁机不可控整流器励磁系统是目前我国电力系统中使用最多的励磁系统。(www.daowen.com)

2）交流励磁机可控整流器励磁系统

交流励磁机可控整流器励磁系统由三相可控整流桥、发电机的励磁调节器、交流励磁机及其自励恒压装置（系统）组成，如图6-2所示。

图6-2　交流励磁机可控整流器励磁系统原理图

ZLH—交流主励磁机自励恒压系统；KZ—可控整流桥；FLQ—发电机转子；F—发电机定子；YH—电压互感器；LH—电流互感器

同步电机的励磁电源是交流励磁机的输出。可控整流装置将交流励磁机输出的三相交流电压转换成直流电压，励磁调节器根据发电机运行工况，调节可控整流器的导通角，调节可控整流装置的输出电压，从而调节发电机的励磁，满足电力系统安全、稳定、经济运行的要求。

这种励磁系统也称为他励可控硅励磁系统。在我国使用的交流励磁机可控整流器励磁系统，绝大部分是随发电机一起从俄罗斯和捷克等国家进口的。发电机容量从200～1 000 MW不等。国内基本上没有正式生产这种励磁系统。

6．1．1．2　静止励磁机励磁系统

静止励磁机是指从一个或多个静止电源取得功率，使用静止整流器向发电机提供直流励磁电源的励磁机。由静止励磁机向同步发电机提供励磁的励磁系统称为静止励磁机励磁系统。静止励磁机励磁系统分为电势源静止励磁机励磁系统和复合源静止励磁机励磁系统。

电势源静止励磁机励磁系统也简称为机端变励磁系统或静止励磁系统。同步电机的励磁电源取自同步电机本身的机端。自并励静止励磁系统主要由励磁变压器、自动励磁调节器、可控整流装置和起励装置组成，如图6-3所示。励磁变压器从机端取得功率并将电压降低到所要求的数值上；可控整流装置将励磁变压器二次交流电压转变成直流电压；自动励磁调节器根据发电机运行工况调节可控整流器的导通角，调节可控整流装置的输出电压，从而调节发电机的励磁，满足电力系统安全、稳定、经济运行的要求：起励装置给同步电机一定数量（通常为同步电机空载额定励磁电流10%～30%）的初始励磁，以建立整个系统正常工作所需的最低机端电压，初始励磁一旦建立起来，起励装置就将自动退出工作。

从厂用电系统取得励磁电源的可控整流器励磁系统，当其电压基本稳定，与发电机端电压水平基本无关时，可以看作他励可控硅励磁系统；当厂用电系统电压与发电机端电压水平密切相关时，可以看作自并励静止励磁系统。

自并励静止励磁系统的主要优点：无旋转部件，结构简单，轴系短，稳定性好；励磁变压器的二次电压和容量可以根据电力系统稳定的要求而单独设计；响应速度快，调节性能好，有利于提高电力系统的静态稳定性和暂态稳定性。

自并励静止励磁系统的主要缺点：它的电压调节通道容易产生负阻尼作用，导致电力系统低频振荡的发生，降低电力系统的动态稳定性。但是，通过引入附加励磁控制（即采用电力系统稳定器）可以克服这一缺点。电力系统稳定器的正阻尼作用完全可以超过电压调节通道的负阻尼作用，从而提高电力系统的动态稳定性，并得到了国内外电力系统的实践证明。

按同步电机励磁电压响应速度的不同，同步电机励磁系统可以分为常规励磁系统、快速励磁系统和高起始励磁系统。

图63　自并励静止励磁系统

KZ—可控整流桥；FLQ—发电机转子；F—发电机定子；YH—电压互感器；LH—电流互感器；LB—励磁变压器

常规励磁系统是指励磁机时间常数在0．5 s左右及大于0．5 s的励磁系统。直流励磁机励磁系统、无特殊措施的交流励磁机不可控整流器励磁系统都属于常规励磁系统。

快速励磁系统是指励磁机时间常数小于0．05 s的励磁系统。交流励磁机可控整流器励磁系统、静止励磁机励磁系统都属于快速励磁系统。

高起始励磁系统是指发电机机端电压从100%下降到80%时，励磁系统达到顶值电压与额定负载时同步电机磁场电压之差的95%所需时间等于或小于0．1 s的励磁系统。这种励磁系统是指采用了特殊措施的交流励磁机不可控整流器励磁系统，所采用的措施主要为加大副励磁机容量和增加发电机磁场电压（或交流励磁机励磁电流）硬负反馈。直流励磁机励磁系统在采取相应措施后，也可达到或接近高起始励磁系统。