發展沿革
60年代初期，國外開始在中型發電機採用交流勵磁機加半導體整流的方式對同步發電機進行勵磁，取得了良好的效果，現在已經普遍採用半導體勵磁方式。也分為他勵半導體勵磁系統和自勵半導體勵磁系統。他勵半導體勵磁系統按照半導體整流器是靜止還是旋轉的分為他勵靜止式半導體勵磁系統和他勵旋轉式半導體勵磁系統。前者雖然去掉了換向火花的問題。但是系統還是需要滑環和炭刷。後者由於半導體與交流勵磁機同主發電機同軸一起旋轉。不需要經過滑環和炭刷。因此被稱為無刷勵磁系統。
無刷勵磁無刷勵磁的勵磁繞組由副勵磁機發出電能經過晶閘管給交流勵磁機供電，副勵磁機一般選用交流電頻率較高的電機。晶閘管可控制流器的通斷是由勵磁控制器控制的，在數字晶片發達的時代，勵磁控制器可以由DSP 晶片構建。可以大大提高控制電路的性價比。勵磁機勵磁繞組產生相應的勵磁電流，為交流勵磁機勵磁。交流勵磁機電樞電壓頻率一般比工頻高1到2倍。交流勵磁機感生出的電勢經過不可控整流橋整流，產生出的直流電流為發電機勵磁繞組供電。
無刷勵磁結構原理
無刷勵磁發電機的軸端頭是一台交流發電機，其轉子是發電繞組，發出的電流通過固定在發電機軸上的導線引導固定在軸上的矽整流管，整流後的直流直接進入轉子繞組，其中沒有整流刷這個東西，所以稱為無刷勵磁。曾經風靡過一段時間，但是由於整流管壞了就得停機，所以現在已經用的很少了，基本都採用自復勵系統。
典型的無刷發電機由五個部分組成： ①主發電機；②交流勵磁機；③旋轉整流器裝置；④自動電壓調節器； ⑤永磁副勵磁機 (選用部件)。
在一般中小型無刷同步發電機中，副勵磁機多數省略。而由主機定子中的輔助繞組或主繞組抽頭來代替副勵磁提供交流勵磁機的勵磁功率。
在三相無刷同步發電機中，交流勵磁機的型式有轉樞式同步發電機、異步 發電機和旋轉相復勵變壓器等，但以轉樞式三相同步發電機式的交流勵磁機使 用最廣泛。三相勵磁機的利用係數較高，有利於縮小體積。
無刷發電機的不足之處是勵磁系統的電磁慣性大，故而動態特性相對較差。為了提高動態特性，採取的措施是交流勵磁機採用中頻頻率，由於受發電機體積尺寸與所需勵磁功率的制約，大多數船用無刷發電機勵磁機的頻率在100～150 Hz。另外無刷發電機對旋轉整流器的製造和安裝工藝要求較高。
無刷勵磁特點
無刷勵磁方式的特點：
(1)無刷勵磁沒有接觸部件碳刷和滑環，維護簡單，可靠性高，可長期連續 運行且實現少維護或免維護。
(2)因沒有旋轉接觸的導電部件，不會產生火花，適用於有易燃氣體及多粉 塵等惡劣環境條件下的運行場合。
(3)勵磁功率較小，AVR的可靠性設計易於實現。
(4)對主機而言，屬於他勵式同步發電機，易於並聯運行。
(5)與有刷發電機相比，體積較大，有效材料消耗較多。
