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无刷励磁同步发电机励磁控制系统的研究

侯亚敏  
【摘要】:无刷励磁同步发电机的发电机转子绕组采用的是交流励磁机提供励磁电流,省去了电刷和滑环,不会产生换向火花,适合在危险的工作环境中运行。同时,也提高了电机的绝缘寿命,省去了维护工作以及提高了励磁系统的可靠性。无刷励磁系统是大容量核电机组的常用励磁方式之一。励磁电源均取自电机的轴系,励磁电源的稳定度能得到可靠保证。发电机的励磁控制系统设计的好坏直接影响发电机和电力系统的运行性能。 结合国内外的有关文献,本文介绍了无刷励磁发电机的发展以及现状、励磁系统控制方法的发展与现状。随后在介绍无刷励磁发电机工作原理和发电机标幺制的基础之上,建立了同步发电机的三相和两相旋转坐标系下的发电机的数学模型。接着建立了交流励磁机的数学模型。 本文对无刷励磁发电机的励磁控制系统进行了较为全面的研究,在介绍了模糊控制方法的基本原理的基础之上,将模糊控制方法和常规PID控制方法结合,应用在无刷励磁发电机的励磁控制之上,并详细的介绍了该励磁控制系统设计的方法和步骤。针对交流励磁机带来的较大时间常数的问题,本文采用时间常数补偿的方法,提高了该控制系统的响应速度。 利用无刷励磁发电机的数学模型,在Matlab/Simulink中建立了无刷励磁发电机的仿真模型,使得无刷励磁发电机在励磁控制设计当中,有了较为准确的数学模型。并将该模型和设计的模糊PID励磁控制器相结合进行了励磁控制的仿真研究,结果验证了无刷励磁发电机模型的正确性,以及设计的模糊PID控制器有着更加良好的静态和动态性能,是一种较为优良的励磁控制器。


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