新型同步发电机PWM励磁调节器的研究

随着各种电力电子装置应用的普及,电网的谐波污染也日趋严重。提高发电机的供电质量成为解决问题的方法之一。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，而且可以有效地提高发电机及其电力系统的技术指标。励磁装置的改进是提高同步发电机运行性能的重要途径。传统可控硅整流的励磁系统是相控整流方式,交流输入功率因数低,并且在工作时会产生大量的谐波分量。谐波电流不仅降低了供电质量而且还会引起同步发电机定子和转子的附加损耗和附加温升。 脉宽调制（PWM）技术是近年来随着电力电子器件及控制理论的发展而出现的，本课题首次将PWM高功率因数整流器应用于发电机励磁系统，代替原有的可控硅励磁系统，设计了基于这种整流方式的电路拓扑及控制算法。分析得出了PWM整流器在不同坐标系下的数学模型，并研究了控制系统调节器参数对励磁系统的影响。采用双闭环控制策略使同步电机机端电压得到较好的控制,避免了励磁系统的谐波输出、提高了功率因数，使系统更有效地运行。这种新型的变流技术应用于发电机励磁系统，实现了励磁电流低谐波及功率单元的高功率因数转换，提高了发电机供电质量，对于自并励励磁系统，减小了注入网侧的低次谐波。三相桥式PWM整流器的另一个突出优点是整流桥输入端电流及功率因数可控且电能可双向流动，可用于单位功率因数整流。灭磁时还可运行于逆变状态使储存在转子励磁绕组中的能量通过整流桥返回到整流电源。在建立仿真模型时，考虑到同步发电机系统的非线性及耦合特性,高功率因数整流桥及其控制部分仿真模型均建立在dq坐标系下。PWM整流部分采用同步旋转坐标系下PI调节电流控制。文末给出了用MATLAB仿真了所设计系统的仿真波形，验证了设计思想的正确性。