交流勵磁水輪發(fā)電機組運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性研究.pdf

1、交流勵磁水輪發(fā)電機組是一種新型的水力發(fā)電設(shè)備,其發(fā)電機由變頻電源提供對稱交流勵磁,且可根據(jù)要求對勵磁電壓的幅值、頻率和相位加以控制,因此可以控制發(fā)電機勵磁磁場的大小及其相對轉(zhuǎn)子的位置和電機轉(zhuǎn)速,使得交流勵磁水輪發(fā)電機組具有變速恒頻運行能力、較強的進相運行能力、獨立的有功與無功調(diào)節(jié)能力和良好的穩(wěn)定性。與普通的同步發(fā)電機組相比,交流勵磁水輪發(fā)電機組可以靈活地調(diào)節(jié)有功、無功,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外,通過發(fā)電機勵磁與水輪機調(diào)速的協(xié)調(diào)控制,水輪機

2、可在水頭、流量變化時運行于最優(yōu)轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)變速優(yōu)化運行,從而提高水能利用效率,節(jié)約用水,提升機組運行效益。因此,對交流勵磁水輪發(fā)電機組進行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　本文圍繞交流勵磁水輪發(fā)電機組運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性開展研究,主要的工作內(nèi)容和成果如下:(1)作為交流勵磁水輪發(fā)電機組運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性分析計算的基礎(chǔ)性工作,進行模型研究。在轉(zhuǎn)子磁場dq0坐標系下的交流勵磁發(fā)電機模型的基礎(chǔ)上,進一步詳細推導和闡述了該坐標

3、系下交流勵磁發(fā)電機的五階和三階實用模型以及采用定子電壓定向矢量控制策略的勵磁系統(tǒng)模型。綜合有關(guān)成果,建立了水輪機的線性化模型和PID控制策略下的水輪機調(diào)速系統(tǒng)模型;建立了具有引水管道、尾水管和尾水洞的復雜輸水系統(tǒng)的彈性水擊等值電路模型。
　　(2)對交流勵磁水輪發(fā)電機組提升電力系統(tǒng)平穩(wěn)性和穩(wěn)定性問題進行仿真研究。基于交流勵磁發(fā)電機實用模型、勵磁系統(tǒng)模型、水輪機一輸水系統(tǒng)模型和調(diào)速系統(tǒng)模型,在Matlab/Simulink下建立了交

4、流勵磁水輪發(fā)電機組的整體仿真模型。對含交流勵磁水輪發(fā)電機組的單機無窮大系統(tǒng)和多機系統(tǒng),分別進行了負荷調(diào)整小擾動和短路故障暫態(tài)過程仿真。結(jié)果表明,與普通同步發(fā)電機組相比,交流勵磁水輪發(fā)電機組不僅有功和無功可以獨立調(diào)節(jié)、響應速度快,而且可以顯著提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　(3)交流勵磁水輪發(fā)電機組可變速運行的特點為提升水輪發(fā)電機組的節(jié)水和運行效益提供了可能。本文對此進行深入研究,在對水輪機綜合特性曲線進行擬合的基礎(chǔ)上,提出了基于遺傳算