交流勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性研究.pdf

1、交流勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組是一種新型的水力發(fā)電設(shè)備,其發(fā)電機(jī)由變頻電源提供對(duì)稱交流勵(lì)磁,且可根據(jù)要求對(duì)勵(lì)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(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng)的大小及其相對(duì)轉(zhuǎn)子的位置和電機(jī)轉(zhuǎn)速,使得交流勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組具有變速恒頻運(yùn)行能力、較強(qiáng)的進(jìn)相運(yùn)行能力、獨(dú)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(jī)組相比,交流勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)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(jī)勵(lì)磁與水輪機(jī)調(diào)速的協(xié)調(diào)控制,水輪機(jī)

2、可在水頭、流量變化時(shí)運(yùn)行于最優(yōu)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)變速優(yōu)化運(yùn)行,從而提高水能利用效率,節(jié)約用水,提升機(jī)組運(yùn)行效益。因此,對(duì)交流勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文圍繞交流勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性開展研究,主要的工作內(nèi)容和成果如下:(1)作為交流勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算的基礎(chǔ)性工作,進(jìn)行模型研究。在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)dq0坐標(biāo)系下的交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)模型的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步詳細(xì)推導(dǎo)和闡述了該坐標(biāo)

3、系下交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的五階和三階實(shí)用模型以及采用定子電壓定向矢量控制策略的勵(lì)磁系統(tǒng)模型。綜合有關(guān)成果,建立了水輪機(jī)的線性化模型和PID控制策略下的水輪機(jī)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(fù)雜輸水系統(tǒng)的彈性水擊等值電路模型。
　　(2)對(duì)交流勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組提升電力系統(tǒng)平穩(wěn)性和穩(wěn)定性問題進(jìn)行仿真研究?；诮涣鲃?lì)磁發(fā)電機(jī)實(shí)用模型、勵(lì)磁系統(tǒng)模型、水輪機(jī)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(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組的整體仿真模型。對(duì)含交流勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組的單機(jī)無窮大系統(tǒng)和多機(jī)系統(tǒng),分別進(jìn)行了負(fù)荷調(diào)整小擾動(dòng)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(jī)組相比,交流勵(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組不僅有功和無功可以獨(dú)立調(diào)節(jié)、響應(yīng)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(lì)磁水輪發(fā)電機(jī)組可變速運(yùn)行的特點(diǎn)為提升水輪發(fā)電機(jī)組的節(jié)水和運(yùn)行效益提供了可能。本文對(duì)此進(jìn)行深入研究,在對(duì)水輪機(jī)綜合特性曲線進(jìn)行擬合的基礎(chǔ)上,提出了基于遺傳算