交流励磁感应发电机的矢量控制.ppt

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1、2-6交流励磁感应发电机的分析一.特点二.数学模型三.有功功率的传递四.无功功率的传递五.运行方式六.交流励磁感应发电机的矢量控制22-6交流励磁感应发电机的分析结构特点：定子绕组接在电网上，工频转子三相绕组由交-交变频器供电，频率、相位、相序可调性能特点1.变速。0～2n1范围内转速可调2.稳定性好3.可以深吸收无功功率。具有调节电力系统无功的能力，解决无功过剩问题。3二.数学模型空间向量法电压方程、磁链方程和等效电路同前向量图用I’2和I’2落后于U1的角度φ为自变量，表示的电压、电流和电磁转矩

2、取U1方向为参考轴此处规定定子变量下标为1，转子变量下标为24电磁转矩令得6电磁功率在稳态情况下，定子电流角频率为1，转子电流角频率为2，在定子坐标系在转子坐标系电压方程和磁链方程得向量图ω1(ω1–ωr)-Ē1isI’ris+I’rjω1Mmjω1(Ls-Mm)UsU’rjω1(Lr-Mm)RsR’rω1(ω1–ωr)电参数中下标s，r改为1,210向量图从电网端看进去，-U1与I1同向，向电网发出电功率，若是感性功率，则滞后1角在电动机惯例下，U、I之间相位差<90，吸收功率，相位差>90

3、，发出功率取U1为参考向量三.有功功率的传递定子输出有功功率参见第二章jAA*AA*ab－bjA＋j12转子输入有功功率13发电机轴上输入的净机械功率P’mecPesPe=P2-pcu2S<0S>0按能量守恒定律，应有14比较可以发现：s=0时(同步)，P2=pcu2,转子输入的电功率只用于供给转子铜耗。s>0时(亚同步），P’mec+sPe=Pe，转子输入的电功率除供给转子铜耗外，其余以转差功率sPe的形式与轴上输入的净机械功率合并成为电磁功率，由转子通过气隙传送到定子。s<0时(超同步），P2可

4、为正、为0或为负。当

5、s

6、大于某值时(sPe>pcu2)，能量回馈给变频器。这时轴上输入的净机械功率，一部分以电磁功率的形式通过气隙传送到定子，另一部份以转差功率（-sPe）的形式，扣除转子铜耗后，成为转子的输出功率（-P2）15四.无功功率的传递定子输出的无功功率转子输入的无功功率s>0时取正号，s<0时取负号感性无功没有负号？16由等效电路写出无功功率平衡关系即或定转气隙17由上式可见当运行在同步速时当运行在亚同步或超同步速时，定子和转子都有可能输出或输入无功功率，Q1、Q2可为正、为0或为负：

7、当定子功率因数cos1’=1（Q1=0)时，

8、s

9、Qm、

10、s

11、Qx1σ及Qx2σ等无功功率由转子方输入的无功功率（Q2>0）单独提供。18当定子方功率因数cos1’落后（Q1>0，发出感性无功)，转子方输入的无功功率除了提供

12、s

13、Qm、

14、s

15、Qx1σ及Qx2σ等无功功率外，还要提供

16、s

17、Q1的无功功率当定子方功率因数cos1’超前（Q1<0，吸收感性无功)，

18、s

19、Qm、

20、s

21、Qx1σ及Qx2σ等无功功率通常由定子、转子输入的无功功率联合提供，当定子方深吸收无功功率时，转子方有可能输出无功功率（

22、Q2<0)19由上式还可知，当

23、s

24、较小时，转子方只要输入较小的无功功率，可以控制定子方输入或输出较大的无功功率。当

25、s

26、=0时，转子输入直流，不输入无功，也同样可以实现对定子方无功功率的控制。20五.运行方式可求出以U’2和s为自变量表达式由等效电路写出定转子方的电压方程，得21式中：22从式中可以看出，电磁转矩包含三个分量：1．Tas∝U12/A*(r′2/s)为异步转矩。它是转子绕组短路，在定子电压单独作用下产生的，其特性与一般的异步电机相同。该分量与s有关，并且在亚同步（s>0）时表现为电动

27、转矩，在超同步（s<0）时表现为发电制动转矩。2.Tar∝U2’2/A*(r1/s2)也为异步转矩。它是定子绕组短路，在转子电压作用下产生的，其特性总是表现为发电制动转矩。3．Tsyn∝U2’U1/s(…)sin(δ+θ1)为同步转矩。是在定、转子电压相互作用下产生的，其特性近似于同步电机的电磁转矩。该转矩分量不管电机在亚同步还是超同步运行，随着转子电压相位的不同，均可表现为电动转矩或者制动转矩。231.它控工作方式（又称同步工作方式）发电机的转子绕组是接到变频器上的，根据变频器的控制方法的不同，

28、可分为它控式和自控式两种控制方式。在它控工作方式下，变频电源的输出频率是独立给定的，与发电机的转速无关。因此，对应一个给定的变频电源输出频率，即确定了发电机转子励磁绕组的频率f2，也就确定了一个发电机的转速，且这个转速与发电机的负载无关。因此，他控式变速交流励磁发电机具有同步发电机的特点。24a)功角特性由转矩表达式可知，s=常数，U’2*=常数，Te是功角θi的函数。稳态运行时，s一定，Tas、Tar是一固定值，Tsyn在负载变化时，可以通过自动调节θi，使制动的总