離網(wǎng)微水電交流勵磁發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)研究.pdf

1、微水電是一種清潔的可再生能源，通過利用電力負(fù)荷附近的微水資源發(fā)電，離網(wǎng)運(yùn)行、直供用戶，既為用戶，尤其是遠(yuǎn)離電網(wǎng)的人們提供了電力、促進(jìn)了農(nóng)村農(nóng)業(yè)的發(fā)展和減少了災(zāi)害損失，同時又保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。發(fā)展微水電，是―十三五規(guī)劃和―能源發(fā)展規(guī)劃中重點(diǎn)發(fā)展的方向之一，是解決農(nóng)村環(huán)境與資源矛盾的重要途徑。然而，微水電離網(wǎng)運(yùn)行與直供用戶的特點(diǎn)導(dǎo)致其受負(fù)載與水源變化的影響較大，其穩(wěn)定性和電能質(zhì)量較差。由于交流勵磁發(fā)電機(jī)(AC Excited Generato

2、r,ACEG)采用轉(zhuǎn)子勵磁控制技術(shù)，能較好的調(diào)節(jié)電壓及頻率，在負(fù)載變化及變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)中優(yōu)勢明顯，因此本文采用 ACEG，針對離網(wǎng)微水電電能質(zhì)量與穩(wěn)定性較差等問題，對離網(wǎng)微水電ACEG勵磁控制進(jìn)行研究，并提出離網(wǎng)微水電交流勵磁控制策略和控制方案。
　　本文首先論述了微水發(fā)電系統(tǒng)中水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、勵磁等環(huán)節(jié)國內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢，并針對微水輪機(jī)在低水頭、小水量中微水利用率低的問題，基于能量守恒，提出了變?nèi)莘e偏距式微水輪機(jī)模型，并介紹

3、了該微水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。分析了離網(wǎng)微水電交流勵磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理，并針對離網(wǎng)微水電常規(guī)發(fā)電機(jī)中調(diào)壓困難或調(diào)壓率低等問題，采用交流勵磁發(fā)電機(jī)和雙PWM勵磁變換器，通過坐標(biāo)變換，對其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。建立了交流勵磁發(fā)電機(jī)的等效電路，并分析了不同發(fā)電模式下的功率傳輸特性?；陔pPWM變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，針對負(fù)載突變而引起離網(wǎng)微水電輸出電壓和頻率不穩(wěn)定等問題，提出了平衡負(fù)載下的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器(RSC)和定子側(cè)變換器(SSC)的矢量

4、控制策略及其控制方案。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制策略的可行性與有效性。針對常規(guī)矢量控制技術(shù)采用編碼器等速度傳感器給離網(wǎng)微水電勵磁控制系統(tǒng)帶來的系統(tǒng)成本和電能質(zhì)量等問題，基于滯環(huán)電流控制和直接電壓控制技術(shù)，提出了一種通過正交函數(shù)檢測電壓有效值來控制轉(zhuǎn)子電流，實(shí)現(xiàn)控制定子輸出電壓的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器(RSC)勵磁控制策略和利用中間直流電壓作外環(huán)、負(fù)載電流作內(nèi)環(huán)的定子側(cè)變換器(SSC)的控制策略，并給出了控制方案，以抑制負(fù)載突變和轉(zhuǎn)速變化造成的擾動。仿真