交流励磁发电机稳定机理与控制方法的研究

本文在详细分析交流励磁发电机的数学模型和基本特性的基础上,对其稳定机理进行了深入的研究,得到了其在不同转差下静态稳定性的规律及具有更高的暂态稳定性的理论依据,进行了仿真和实验验证。建立了基于MATLAB/SIMULINK的矢量控制系统的仿真平台,完成了交流励磁发电机作为抽水蓄能机组的仿真。研制了交流励磁发电机实验系统,完成了相应的实验验证。本文的主要的研究成果如下:系统地推导了交流励磁电机的数学模型,分析了交流励磁电机的基本理论及基本特性。 对交流励磁发电机的静态稳定特性进行了机理分析和仿真、实验研究。得到以下结论:无自动励磁调节时,交流励磁发电机的静态稳定极限随转速下降而降低;当计及自动励磁调节器的作用时,发电机暂态电势E '基本保持不变,交流励磁发电机在任一转差点均有同样的静态稳定能力,只要运行点功率不超过静态稳定极限''Pm ax = EU s Xs,系统都是静态稳定的。 对交流励磁发电机的暂态稳定特性进行了机理分析和仿真实验研究,提出并分析了“暂态功率频率特性”的概念。利用“暂态功率频率特性”,转子加速,输入机械功率降低,转子减速,输入机械功率增加。再考虑到转速变化时转子的“飞轮效应”,交流励磁发电机的暂态不平衡能量将大大减少。因而,交流励磁发电机具有很高的暂态稳定性。 建立了基于MATLAB/SIMULINK的交流励磁电机矢量控制系统仿真平台,进行了各种工况的系统仿真,实现了发电/电动机有功、无功功率的独立调节,验证了在抽水蓄能电站中,能够利用交流励磁电动机实现电网的自动调频。 研制了以新型数字信号处理器TMS320F2812为控制核心的双PWM交流励磁发电机控制系统,完成了调速实验、静态稳定性实验和“暂态功率频率特性”实验。