交流勵磁發(fā)電機交-交勵磁系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、交流勵磁發(fā)電機具有良好的穩(wěn)定性及變速恒頻發(fā)電能力、獨立的有功與無功調節(jié)能力和較強的進相運行能力,特別適合應用于需要變速運行的水電機組、抽水蓄能機組和風電機組,并對解決超高壓輸電系統(tǒng)中由于充電無功過剩所引起的持續(xù)工頻過電壓及電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題具有很好的作用. 勵磁控制系統(tǒng)在形成交流勵磁發(fā)電機的優(yōu)良特性方面起著關鍵作用,本文主要對交流勵磁發(fā)電機勵磁系統(tǒng)進行仿真研究.主要工作內容和成果如下: 研究交流勵磁發(fā)電機在三相靜止坐標系下的數學

2、模型和同步旋轉坐標系下的數學模型,給出了交流勵磁發(fā)電機在同步旋轉坐標下的基本方程,并得出定轉子有功功率、無功功率表達式. 采用定子磁場定向的方法對交流勵磁發(fā)電機系統(tǒng)進行矢量控制研究,得出矢量控制方程,確定交流勵磁發(fā)電機變速恒頻運行以及有功無功解耦調節(jié)的控制策略. 確定交-交變頻器作為所研究的交流勵磁發(fā)電系統(tǒng)的勵磁電源,通過對交-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,并編寫了基于S函數的電壓控制型交-交變頻器的仿真模型. 由于系統(tǒng)的復雜性,諸多文獻建立的交流勵磁發(fā)電系統(tǒng)仿真模型并未包括交-交變頻器模型.本文采用了獨立編制的基于S函數的電壓控制型交-交變頻器的仿真模型,充分利用了MATLAB軟件的計算能力,建立了詳細的交流勵磁發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型,包括:交流勵磁發(fā)電機模型、水輪機及調速器模型、交-交變頻器模型、矢量控制系統(tǒng)模型和勵磁變壓器模型.利用該模型進行了有功功率和無功功率解耦控制仿

4、真、變速恒頻發(fā)電動態(tài)過程仿真、轉子轉速超同步與亞同步轉換動態(tài)過程仿真、吸收和發(fā)出無功功率極限值仿真、機端三相短路仿真及諧波分析.仿真結果表明,采用交-交變頻器和定子磁場定向矢量控制可以實現(xiàn)交流勵磁發(fā)電機有功無功的獨立快速調節(jié);在調節(jié)過程中,定子電壓頻率穩(wěn)定不變;轉子轉速在超同步與亞同步之間轉換時,三相轉子電流進行了換相,轉子繞組功率流動方向發(fā)生轉變;仿真模型發(fā)出和吸收的無功功率極限值與理論計算值相符;交-交變頻器是交流勵磁發(fā)電系統(tǒng)最主要