收藏本站
《武汉大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

异步化同步发电机励磁控制及其稳定性分析

应黎明  
【摘要】:异步化同步发电机是一种新型的、先进的发电技术。异步化同步发电机的转子为多相绕组,当转子绕组通以交流励磁电流时,转子的转速为异步转速。异步化同步发电机有两种运行方式:广义同步运行方式和广义异步运行方式。在广义同步运行方式下,转子的转速随交流励磁电流的频率变化,而在广义异步运行方式下,交流励磁电流的频率随转子的转速进行调节,转子的励磁磁动势和电枢磁动势保持相对静止,使发电机机电耦合由刚性联系变为柔性联系。交流励磁电流由电力电子变流装置提供,通过调节励磁电压的幅值、频率、相位及相序,不但可以实现发电机变速恒频运行,而且能独立调节发电机输出的有功功率和无功功率,从而加快发电机组的动态相应。异步化同步发电机本身的静态稳定和暂态稳定优于普通的同步发电机,采用合适的控制策略,可以改善电力系统的静态稳定、动态稳定和暂态稳定。水轮发电机组采用异步化同步发电机,利用其速度可调的优势,可使机组运行于优化负荷工况,提高机组的运行效率,减少水轮机的振荡、气蚀和磨损。而风电机组采用这种可变速运行的发电机,可以依据实际风速和风轮机的特性,调整发电机的运行转速,使机组运行在最大输出功率的转速附近,从而提高系统的运行效率;另外机组可以很快吸收由于风力变化产生的冲击能,因而可以降低机械装置的机械应力。异步化同步发电机运行控制的关键是励磁控制,本文将模糊PID控制技术应用于交流励磁控制,进行了理论分析和试验研究,并对控制系统的稳定性进行了分析研究。 本文详尽地分析了异步化同步发电机转子为三相对称绕组,两相正交绕组和两相60度绕组时在相坐标系下的基本方程式,给出了异步化同步发电机采用正交变换后,在dqo坐标系中的有名值和标幺值的基本方程,为发电机的励磁控制策略研究、静态稳定分析、动态特性及发电机控制系统的稳定性分析提供基础。 本文讨论了异步化同步发电机稳态运行时的基本方程式、等效电路、相量图和工作特性。和普通同步发电机不同,也和感应电动机变频调速不同,异步化同步发电机在不同运行工况下转子绕组的功率流向不同。本文讨论了转子绕组吸收电功率还是输出电功率的问题,指出发电机运行在亚同步转速时,转子绕组从励磁装置吸收电功率,而运行在超同步转速时(转差率为负值),可能吸收电功率,也可能输出电功率,并提出了临界转差率的概念。当转差率大于临界转差率时,转子绕组从励磁装置吸收电功率,而当转差率小于临界转差率时,转子绕组输出电功率,通过励磁装置回馈给电网,为励磁控制装置的设计提供依据。 本文还讨论了转子电流限制对发电机有功功率和无功功率调节的影响,给出了转子电流一定时,定子有功功率和无功功率调节的制约关系。同时分析了异步化同步发电机电磁转矩的构成,分析了发电机电磁转矩和转差率、转子电压相位的关系。 本文同时分析了异步化同步发电机在广义同步运行方式下和广义异步运行方式下的静态稳定问题,给出了静态稳定判据,指出广义异步运行的异步化同步发电机可以通过改变转子电压相位,依靠同步转矩的作用来拓展发电机的静态稳定区域,从理论上阐述了广义异步运行的异步化同步发电机有较大的静态稳定区域,其静态稳定性能优于普通的同步发电机。 本文详尽地分析了异步化同步发电机定子磁场定向控制的原理,建立了定子磁场定向转子励磁控制的数学模型。采用定子磁场定向的双环控制策略,控制内环为电流环,控制外环为功率环,实现发电机有功功率和无功功率的独立控制。 转子物理量的转换角在定子磁场定向控制中扮演重要的角色,所测量的转子相电流转换到同步参考轴系,或在给定转子电压的参考值(给定值)时,需要将同步参考轴系上的电压参考值转换到
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张海红,邢立群,颜湘武,米增强;异步化同步发电机励磁控制系统的研制[J];华北电力技术;2000年09期
2 肖强晖,郑逢时,姚若萍;交流励滋发电机稳态运行的相量分析[J];大电机技术;1997年03期
3 肖强晖,姚若萍,郑逢时,许善椿,刘彤善;交流励磁发电机的励磁稳态分析[J];清华大学学报(自然科学版);1997年S1期
4 赵荣祥,尹强,许大中;磁场定向交流励磁电机调速调功系统研究[J];电工电能新技术;1998年01期
5 徐锦才;交流励磁变速发电机的原理与应用[J];水利水电科技进展;1999年04期
6 罗强,钱晓耀,赵荣祥;交流励磁变速电机励磁系统故障运行分析及仿真[J];大电机技术;2000年03期
7 谭国威;我国自行研制成功交流励磁变频调速的大型风力发电机[J];电器工业;2003年05期
8 黄科元,贺益康,卞松江;矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统研究[J];中国电机工程学报;2002年11期
9 林瑞光,赵荣祥,黄进,许大中;水轮发电机交流励磁变速运行的控制策略[J];电工技术学报;1995年03期
10 解仑,孙一康,王京,王志良,杜沧,申湘源,王嵩;无刷双馈交流励磁电动机控制系统原理[J];北京科技大学学报;2001年02期
11 马翀慧;300kW变速恒频风电机组交流励磁调节装置[J];大电机技术;2003年04期
12 贺益康,郑康,潘再平,刘其辉;交流励磁变速恒频风电系统运行研究[J];电力系统自动化;2004年13期
13 廖勇,杨顺昌;交流励磁发电机双通道励磁系统反馈系数的选取原则[J];中国电机工程学报;1999年01期
14 王勇,刘宪林,娄和恭;交流励磁发电机动态分析模型[J];郑州工业大学学报;2001年01期
15 史晓斌;李漪淼;赵凤俭;;变速恒频风力发电用交流励磁双馈发电机的研究[J];仪器仪表用户;2007年02期
16 张宪平;林资旭;李亚西;赵斌;许洪华;;交流励磁用LCL滤波的PWM整流器的研究[J];可再生能源;2007年05期
17 龚春英,严仰光,胡宁丽;恒速运行时交流励磁系统电流线性放大器特性分析[J];南京航空航天大学学报;1994年02期
18 解仑,刘环,杜沧;交流励磁工频感应电机传动系统控制算法及主回路的设计研究[J];电气传动;2004年06期
19 和晓新;吐尔逊;晁勤;;双馈风力发电机转子网侧PWM整流器的设计和仿真[J];可再生能源;2008年05期
20 许善椿,黄曦东;交流励磁双馈发电机的原理、能量关系和应用[J];电机与控制学报;1995年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭海峰;;交流励磁可变速抽水蓄能机组技术及其应用分析[A];抽水蓄能电站工程建设文集(2011)[C];2011年
2 郭海峰;;交流励磁可变速抽水蓄能机组技术及其应用分析[A];抽水蓄能电站工程建设文集2011[C];2011年
3 王佳;章跃进;;交流励磁双馈风力发电机磁场重构法[A];第十六届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2011年
4 叶杭冶;贺益康;刘其辉;;变速风力发电机组的运行控制[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
5 许正望;;一种动态低通滤波器[A];2006年电气工程教育专业委员会年会论文集[C];2006年
6 陈建华;孟庆国;陈振武;;抽水蓄能电站变频调速机组的应用现状及发展趋势[A];抽水蓄能电站工程建设文集(2010)[C];2010年
7 肖刚;杨顺昌;廖勇;姚骏;;矩阵式交-交变换器励磁的双馈发电机系统的建模与仿真[A];四川省电工技术学会电机、电测专业委员会2002年学术年会论文集[C];2002年
8 刘群;敖章洪;张杰;廖冬初;;双馈电机交流励磁电源的种类与应用[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年
9 徐殿国;张学广;郎永强;马洪飞;;双馈电机交流励磁双PWM变换器实验研究[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
10 王旭东;;基于模糊控制的交流励磁变速恒频风力发电系统的仿真分析[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 本报记者 朱卫国 孙燕;携手共创美好未来[N];济宁日报;2010年
2 ;TZH2系列三相复励同步发电机常见故障处理[N];电子报;2010年
3 CNE记者 霍丽文;提高双馈风力发电机准入标准[N];中国电力报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 应黎明;异步化同步发电机励磁控制及其稳定性分析[D];武汉大学;2004年
2 杨彦杰;交流励磁发电机励磁控制系统的研究[D];河北工业大学;2001年
3 刘其辉;变速恒频风力发电系统运行与控制研究[D];浙江大学;2005年
4 汤宁平;矩阵变换器供电的交流励磁风力发电系统研究[D];福州大学;2005年
5 郭旭东;全消化道无创介入式诊查系统定位技术与实验研究[D];上海交通大学;2008年
6 赵霞;并网异步化同步发电机实用动态模型及概率功角稳定性评估研究[D];重庆大学;2009年
7 黄科元;矩阵式变换器的空间矢量调制及其应用研究[D];浙江大学;2005年
8 赵仁德;变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究[D];浙江大学;2005年
9 卞松江;变速恒频风力发电关键技术研究[D];浙江大学;2003年
10 李刚;飞轮储能型柔性功率调控装置原理及其控制技术的研究[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯管印;交流励磁型异步化同步发电机保护研究[D];重庆大学;2007年
2 何永谦;交流励磁变速恒频风力发电系统的励磁控制研究[D];华中科技大学;2011年
3 郑康;交流励磁变速恒频风电系统研究[D];浙江大学;2004年
4 孟鹏;变速恒频技术在水力发电中应用的初步研究[D];武汉大学;2005年
5 张新业;双馈风力发电机组交流励磁控制系统设计[D];华北电力大学(北京);2011年
6 陈鹏;交流励磁发电机励磁系统研究与仿真[D];河北工业大学;2002年
7 张宏立;大型变速恒频风力发电机控制原理的研究[D];新疆大学;2001年
8 谷海涛;基于DSP的双PWM交流励磁系统的实现[D];华北电力大学(河北);2005年
9 蒋国栋;双馈变速凸极同步发电机及其励磁系统研究[D];华中科技大学;2005年
10 张云竹;交流励磁无刷双馈变速恒频风力发电系统的仿真研究[D];太原理工大学;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978