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交流勵磁發(fā)電機穩(wěn)定機理與控制方法的研究
2017-11-1 閱讀(181)
詳細分析交流勵磁發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型和基本特性的基礎(chǔ)上，對其穩(wěn)定機理進行了深入的研究，得到了其在不同轉(zhuǎn)差下靜態(tài)穩(wěn)定性的規(guī)律及具有更高的暫態(tài)穩(wěn)定性的理論依據(jù)，進行了仿真和實驗驗證。
建立了基于MATLAB/SIMULINK的矢量控制系統(tǒng)的仿真平臺，完成了交流勵磁發(fā)電機作為抽水蓄能機組的仿真。研制了交流勵磁發(fā)電機實驗系統(tǒng)，完成了相應(yīng)的實驗驗證。本文的主要的研究成果如下： 系統(tǒng)地推導(dǎo)了交流勵磁發(fā)電機數(shù)學(xué)模型，分析了交流勵磁電機的基本理論及基本特性。 對交流勵磁發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定特性進行了機理分析和仿真、實驗研究。得到以下結(jié)論：無自動勵磁調(diào)節(jié)時，交流勵磁發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定極限其靜態(tài)穩(wěn)定極限隨轉(zhuǎn)速下降而降低；當(dāng)計及自動勵磁調(diào)節(jié)器的作用時，發(fā)電機暫態(tài)電勢E'基本保持不變，交流勵磁發(fā)電機在任一轉(zhuǎn)差點均有同樣的靜態(tài)穩(wěn)定能力，只要運行點功率不超過靜態(tài)穩(wěn)定極限系統(tǒng)都是靜態(tài)穩(wěn)定的。 對交流勵磁發(fā)電機的暫態(tài)穩(wěn)定特性進行了機理分析和仿真、實驗研究，提出并分析了“暫態(tài)功率頻率特性”的概念。
原動機未配置自動調(diào)速裝置時，其機械功率與頻率的關(guān)系為一條過原點在一象限內(nèi)開口向下的拋物線，穩(wěn)定工作點為曲線上斜率為負的部分。交流勵磁發(fā)電機與系統(tǒng)之間為柔性聯(lián)接，可以異步化穩(wěn)定運行，使原動機轉(zhuǎn)速不受發(fā)電機輸出頻率限制，利用“暫態(tài)功率頻率特性”，轉(zhuǎn)子加速，原動機出力降低，轉(zhuǎn)子減速，原動機出力增加，再考慮到轉(zhuǎn)速變化時轉(zhuǎn)子的“飛輪效應(yīng)”，交流勵磁發(fā)電機的不平衡暫態(tài)能量將大大減少。其轉(zhuǎn)速可控，通過調(diào)節(jié)故障期間的轉(zhuǎn)速可以實現(xiàn)對暫態(tài)能量的進一步控制。因而，交流勵磁發(fā)電機具有很高的暫態(tài)穩(wěn)定性。 建立了基于MATLAB/SIMULINK的交流勵磁電機矢量控制系統(tǒng)的仿真平臺，進行了各種工況的系統(tǒng)仿真，實現(xiàn)了發(fā)電/電動機有功、無功功率的獨立調(diào)節(jié)，驗證了在抽水蓄能電站中，能夠利用交流勵磁電動機實現(xiàn)電網(wǎng)的自動調(diào)頻。 研制了以新型數(shù)字信號處理器TMS320F2812為控制核心的雙PWM交流勵磁發(fā)電機控制實驗系統(tǒng)，完成了調(diào)速實驗、靜態(tài)穩(wěn)定性實驗和暫態(tài)功率頻率特性實驗。
