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交流励磁发电机稳定机理与控制方法的研究

作　者: 于世涛
导　师: 李和明；颜湘武
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 交流励磁发电机 静态稳定性 暂态稳定性 自动调频 矢量控制
分类号: TM34
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 436次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 引言  10-18
  1.1 选题的背景及科学意义  10-13
  1.2 交流励磁电机的研究现状  13-16
  1.3 本文的主要工作  16-18
第二章 交流励磁电机的基本理论  18-27
  2.1 交流励磁电机的特点  18
  2.2 交流励磁电机的基本原理  18-19
  2.3 交流励磁电机的基本方程  19-24
    2.3.1 A-B-C 坐标系中的交流励磁电机的基本方程  19-22
    2.3.2 D-Q-0 同步坐标系中交流励磁电机的基本方程  22-24
  2.4 交流励磁电机的功率传递关系  24-26
  2.5 小结  26-27
第三章 交流励磁发电机静态稳定性的研究  27-36
  3.1 交流励磁发电机静态稳定性的机理分析  27-31
  3.2 交流励磁发电机静态稳定性的稳定极限仿真分析[57，58]  31-34
  3.3 交流励磁发电机静态稳定性实验  34-35
  3.4 小结  35-36
第四章 交流励磁发电机暂态稳定性的研究  36-46
  4.1 电力系统暂态稳定性概述  36-37
  4.2 发电机暂态功率频率特性和飞轮效应  37-39
  4.3 交流励磁发电机暂态稳定性仿真  39-44
  4.4 暂态功率频率特性实验  44-45
  4.5 小结  45-46
第五章 交流励磁电机控制策略研究  46-57
  5.1 交流励磁电机系统的主电路的形式  46-47
  5.2 交流励磁电机控制策略  47-51
    5.2.1 定子磁场定向的矢量控制策略  47-50
    5.2.2 交流励磁电机定子磁通观测器的构造  50-51
  5.3 双PWM 变频器的控制策略[59]  51-54
  5.4 交流励磁电机定子磁场定向控制方法的仿真研究  54-56
  5.5 小结  56-57
第六章 交流励磁电机在抽水蓄能电站中的应用研究  57-66
  6.1 交流励磁电机的两种控制方式  57-58
  6.2 交流励磁电机抽水蓄能机组控制系统的设计要求  58-59
  6.3 交流励磁电机抽水蓄能机组控制系统的仿真  59-65
  6.4 小结  65-66
第七章 交流励磁发电机的实验研究  66-78
  7.1 交流励磁电机励磁实验系统的研制  66-71
    7.1.1 硬件结构  66-67
    7.1.2 软件开发  67-69
    7.1.3 实验系统的调试  69-71
  7.2 实验系统接线  71-73
  7.3 交流励磁电机实验研究  73-77
    7.3.1 交流励磁电机变速实验  73-74
    7.3.2 交流励磁发电机静态稳定实验  74-76
    7.3.3 暂态功率频率特性实验  76-77
  7.4 小结  77-78
第八章 结论  78-80
参考文献  80-85
攻读博士学位期间发表的学术论文  85-86
攻读博士学位期间参加的科研工作  86-87
致谢  87-88
详细摘要  88-116

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机
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