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交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)穩(wěn)定機(jī)理與控制方法的研究
2017-11-1 閱讀(200)
詳細(xì)分析交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和基本特性的基礎(chǔ)上，對(duì)其穩(wěn)定機(jī)理進(jìn)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(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
建立了基于MATLAB/SIMULINK的矢量控制系統(tǒng)的仿真平臺(tái)，完成了交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)作為抽水蓄能機(jī)組的仿真。研制了交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文的主要的研究成果如下： 系統(tǒng)地推導(dǎo)了交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型，分析了交流勵(lì)磁電機(jī)的基本理論及基本特性。 對(duì)交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定特性進(jìn)行了機(jī)理分析和仿真、實(shí)驗(yàn)研究。得到以下結(jié)論：無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)，交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)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(jì)及自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用時(shí)，發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢(shì)E'基本保持不變，交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)在任一轉(zhuǎn)差點(diǎn)均有同樣的靜態(tài)穩(wěn)定能力，只要運(yùn)行點(diǎn)功率不超過(guò)靜態(tài)穩(wěn)定極限系統(tǒng)都是靜態(tài)穩(wěn)定的。 對(duì)交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定特性進(jìn)行了機(jī)理分析和仿真、實(shí)驗(yàn)研究，提出并分析了“暫態(tài)功率頻率特性”的概念。
原動(dòng)機(jī)未配置自動(dòng)調(diào)速裝置時(shí)，其機(jī)械功率與頻率的關(guān)系為一條過(guò)原點(diǎn)在一象限內(nèi)開(kāi)口向下的拋物線(xiàn)，穩(wěn)定工作點(diǎn)為曲線(xiàn)上斜率為負(fù)的部分。交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間為柔性聯(lián)接，可以異步化穩(wěn)定運(yùn)行，使原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不受發(fā)電機(jī)輸出頻率限制，利用“暫態(tài)功率頻率特性”，轉(zhuǎn)子加速，原動(dòng)機(jī)出力降低，轉(zhuǎn)子減速，原動(dòng)機(jī)出力增加，再考慮到轉(zhuǎn)速變化時(shí)轉(zhuǎn)子的“飛輪效應(yīng)”，交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的不平衡暫態(tài)能量將大大減少。其轉(zhuǎn)速可控，通過(guò)調(diào)節(jié)故障期間的轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)對(duì)暫態(tài)能量的進(jìn)一步控制。因而，交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)具有很高的暫態(tài)穩(wěn)定性。 建立了基于MATLAB/SIMULINK的交流勵(lì)磁電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真平臺(tái)，進(jìn)行了各種工況的系統(tǒng)仿真，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電/電動(dòng)機(jī)有功、無(wú)功功率的獨(dú)立調(diào)節(jié)，驗(yàn)證了在抽水蓄能電站中，能夠利用交流勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)調(diào)頻。 研制了以新型數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812為控制核心的雙PWM交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成了調(diào)速實(shí)驗(yàn)、靜態(tài)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)和暫態(tài)功率頻率特性實(shí)驗(yàn)。
