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泵站电机双馈调速系统的研究

曹晓鸽  
【摘要】:近年来,双馈调速系统因其电压低、效率高、变频装置容量小等优点在风机、水泵和风力发电等非频繁启动、流量型负载传动领域得到比较广泛的应用。双馈感应电机调速系统通过对转子绕组电压的幅值、相位、频率的调节实现对定子侧功率因数的调节,同时还降低了变频器的额定功率。 本文针对泵站电机低速时负载转矩小,正常运行条件下的调速范围为-30%~+15%,系统非频繁起停等特点,采用双馈调速系统转子串电阻辅助起动方式,可以减小转子侧功率和转子侧的电压。结合双馈调速的特点及双馈电机的工作原理和数学模型,推导出在MT坐标系下的数学模型,实现转速与无功功率的解耦控制。比较定子磁链矢量控制,采用了自适应谐振调节器双馈调速系统的控制策略。并对双馈电动机的磁链观测器进行详细的研究,采用了三种磁链观测模型,并在matlab仿真环境下进行了比较,确认最适合双馈调速系统控制模型的U-N磁链观测器。 同时对网侧PWM可逆变换器进行了深入分析,包括其主电路拓扑结构、数学模型、基于电网电压定向的双闭环控制系统,介绍了直流侧电容和交流侧滤波电感的选择方法。 通过matlab7.1对网侧PWM变换器基于同步坐标系控制系统进行了仿真研究;同时对转子侧变换器的系统结构进行了建模仿真,研究了双馈电动机分别在标准双馈模式直接起动运行和双馈辅助串电阻起动运行模式下调速系统的电压、电流波形,双馈电动机定、转子绕组的有功功率、无功功率、视在功率的变化情况等;仿真分析包括了电动机运行在亚同步、超同步速度范围,电动状态和制动状态等各种情况。


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