摘要：同步发电机的可控相复励恒压装置是结合了相复励磁的快速补偿能力与自动电压调节器（AVR）的精确调控功能的一套励磁系统。它利用一个可控的分流元件（如可控硅），根据AVR的指令动态调节输出给发电机的励磁电流，从而实现高精度的电压稳定。

一、可控相复励磁装置的工作原理

  可控相复励磁装置是以相复励为励磁装置主体，加上根据电压偏差信号实现调节的电压校正器（Automatic Voltage Regulator，AVR），就构成了可控相复励恒压装置。相复励部分保证了发电机的自激起压及强励性能，而且动态性能好，当电压偏差尚未形成时，其装置根据负载电流的变化对励磁电流做了调整，因此其调节作用先于AVR。但相复励调节精度不太高，仍然有ΔU，将由AVR发挥作用，按照电压偏差 ΔU_g对发电机端电压 U_g作进一步调节，来提高调压精度。

  电压校正器的原理框图如图1所示，其中一个重要组成部分是获得电压偏差信号的比较环节。为了测量发电机端电压的大小，首先要把交流电压信号变换为直流信号，通常要经过降压、整流和滤波。一个典型的比较环节是比较桥，如图2(a)所示。其中，输入电Ui从A、B两端加到两条支路上，每条支路由电阻R及稳压管W组成，输出电压 U_o由C、D两点引出，输入与输出构成桥路关系。设稳压管能理想地稳定于电压 U_w处，当U_iw时，两条支路上均无电流流过，所以，电阻R两端等电位，此时 U_CD=U_AB当 U_i>U_w时，稳压管两端电压为U_w，可得到电压平衡关系：

U_AB＝U_w＋U_DG＋U_w

即

U_CD＝2U_w－U_AB

  所以，可得到如图2 （b）的输入一输出特性曲线。选取额定工作点在特性的下降段，如图中U_o对应点，设 U_o对应发电机电压的额定值U_N，调整AVR对励磁电流的控制，恰好能稳定。若有扰动（如负载电流变化）使电压存在偏差-ΔU时，比较桥的输出U_o将有相反的变化＋ΔU从而去调整励磁电流，使ΔU变小。

  当U_i从0开始增大，意味着发电机端电压从0开始上升，即发电机处于起压状态，此时比较桥的U_i和U_o呈正反馈关系，即变化方向一致，故有利于自激起压。

  比较环节也有采用单稳压管的桥路形式（其他三个桥臂为电阻），或单稳压管单支路形式，其特性都呈现分段线性关系。

二、可控相复励恒压装置特点与发展趋势

1、主要特点

（1）稳态电压精度：稳态电压调整率可达±0.5%以内，性能接近工业电子稳压器。

（2）动态响应速度：相复励提供快速初始补偿，AVR进行精调，使系统在负载突变时（如突甩负荷）电压超调量小、恢复时间短（调节时间通常不超过5秒）。

（3）强励能力：通常具备1.6至2.5倍的强励能力，能在电网电压骤降时迅速提升励磁，维持系统稳定。

（4）运行与维护：相比纯旋转励磁机系统，静止元件多，结构更可靠。无刷励磁设计（常与此类装置配合）彻底取消了电刷和滑环，从根本上消除了火花和维护问题。

（5）特殊运行适应性：适合在低转速下长期运行（如柴油机启动时），励磁装置不会过载。

并联运行支持

（6）易于并联：通过设置调差装置，可以使多台发电机的输出电压特性随负载增加而略微下降，从而实现无功功率的稳定、合理分配。

2、技术发展趋势

  当前励磁技术也在不断发展，了解以下背景有助于更全面的选型决策：

（1）与全数字可控硅励磁的对比：可控相复励属于“模拟+数字”的混合控制。更现代、更主流的趋势是采用全数字化的微机可控硅励磁装置（如自并励系统）。这类系统以高性能PLC或微处理器为核心，功能更强大、算法更灵活，除恒压（AVR）外，还能实现恒功率因数、恒无功等多种高级控制模式，通信和集成能力也更强。其缺点是强励能力受机端电压影响。

（2）过补偿设计：为了进一步提升性能，一些先进设计会引入励磁电流过补偿系数，通过与分流电阻的独特配合，确保在负载大幅波动时端口电压依然高度稳定。

总结：

可控相复励恒压装置是一种成熟、可靠且性能优异的励磁解决方案。在为新项目选型或评估现有设备时，如果需要为一台现有或传统设计的发电机（尤其是船舶、移动电站等）寻找高可靠的励磁方案，可控相复励仍然是经过充分验证的优选。如果在进行全新的、特别是中大型电站的系统设计，应优先评估全数字微机可控硅励磁装置，它在智能化、扩展性和与电网自动化系统集成方面更具优势。无论选择哪种，都需要确保装置的强励倍数、动态响应等关键参数满足的具体系统稳定要求。