交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)交-交勵(lì)磁系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)具有良好的穩(wěn)定性及變速恒頻發(fā)電能力、獨(dú)立的有功與無(wú)功調(diào)節(jié)能力和較強(qiáng)的進(jìn)相運(yùn)行能力,特別適合應(yīng)用于需要變速運(yùn)行的水電機(jī)組、抽水蓄能機(jī)組和風(fēng)電機(jī)組,并對(duì)解決超高壓輸電系統(tǒng)中由于充電無(wú)功過(guò)剩所引起的持續(xù)工頻過(guò)電壓及電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題具有很好的作用. 勵(lì)磁控制系統(tǒng)在形成交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的優(yōu)良特性方面起著關(guān)鍵作用,本文主要對(duì)交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究.主要工作內(nèi)容和成果如下: 研究交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)

2、模型和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,給出了交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的基本方程,并得出定轉(zhuǎn)子有功功率、無(wú)功功率表達(dá)式. 采用定子磁場(chǎng)定向的方法對(duì)交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行矢量控制研究,得出矢量控制方程,確定交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)變速恒頻運(yùn)行以及有功無(wú)功解耦調(diào)節(jié)的控制策略. 確定交-交變頻器作為所研究的交流勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)的勵(lì)磁電源,通過(guò)對(duì)交-交變頻器的工作原理的分析,基于MATLAB/Simulink,建立了電流控制型交-交變頻器的仿

3、真模型,并編寫(xiě)了基于S函數(shù)的電壓控制型交-交變頻器的仿真模型. 由于系統(tǒng)的復(fù)雜性,諸多文獻(xiàn)建立的交流勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)仿真模型并未包括交-交變頻器模型.本文采用了獨(dú)立編制的基于S函數(shù)的電壓控制型交-交變頻器的仿真模型,充分利用了MATLAB軟件的計(jì)算能力,建立了詳細(xì)的交流勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型,包括:交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)模型、水輪機(jī)及調(diào)速器模型、交-交變頻器模型、矢量控制系統(tǒng)模型和勵(lì)磁變壓器模型.利用該模型進(jìn)行了有功功率和無(wú)功功率解耦控制仿

4、真、變速恒頻發(fā)電動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超同步與亞同步轉(zhuǎn)換動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真、吸收和發(fā)出無(wú)功功率極限值仿真、機(jī)端三相短路仿真及諧波分析.仿真結(jié)果表明,采用交-交變頻器和定子磁場(chǎng)定向矢量控制可以實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)有功無(wú)功的獨(dú)立快速調(diào)節(jié);在調(diào)節(jié)過(guò)程中,定子電壓頻率穩(wěn)定不變;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在超同步與亞同步之間轉(zhuǎn)換時(shí),三相轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行了換相,轉(zhuǎn)子繞組功率流動(dòng)方向發(fā)生轉(zhuǎn)變;仿真模型發(fā)出和吸收的無(wú)功功率極限值與理論計(jì)算值相符;交-交變頻器是交流勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)最主要