交流励磁发电机运行及控制原理 (2).pdf

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1、第12卷第10期　　　　　　　　　　　　　　电工技术学报1997年10月交流励磁发电机运行及控制原理PrinciplesofOperationandControlforAlternatingCurrentExcitationGenerators廖　勇　杨顺昌(重庆大学)LiaoYongYangShunchang(ChongqingUniversity)摘　　要详细分析了交流励磁发电机内部的基本电磁关系,有功、无功的调节,并提出了在同步坐标轴系下,实现有功、无功解耦控制的新方法。本文为交流励磁发电机的设计及其励磁控制的建立

2、提供了理论依据。叙词:发电机　励磁控制　设计AbstractElectromagneticrelationshipandprincipleofrealandreactivepowercontrolforalternatingcurrentexcitationgeneratorsareanalysedindetail.Anewmethodofrealandreactivepowercontrolispresentedseparatelyunderthesynchronousreferenceframe.Thereforth

3、epaperisveryusefulforthedesignandconstructingcontrolsystemofalternatingcurrentexcitationgenerators.Keywords:AlternatingcurrentexcitationgeneratorExcitationcontrolDesign定、转子磁场再同步,提高了电机的稳定性与电网1　概述运行的可靠性。交流励磁发电机转子为多相对称绕组,正常运(2)独立的有功、无功调节能力。交流励磁发行时转子通以多相对称交流励磁,由于增加了其

4、励电机,励磁磁场的大小及相对转子的位置决定子励磁控制的自由度,该类电机具有超越传统同步发电磁电压的大小、频率及其与定子电压的相位,采用机的性能,它们是:适当的控制策略后,可使发电机输出的有功、无功(1)良好的稳定性及转速适应能力。交流励磁独立调节,且无功功率的调节是一个纯粹的电磁过发电机稳态运行时,其转子励磁频率可根据所需电程,过渡过程短,同时交流励磁发电机可按电网的机的转速加以控制,因此当水电站采用这种电机前要求运行于不同有功、无功的组合状态。期发电时,仅需控制转子励磁频率就能达到改变电(3)较强的进相运行能力。由于增

5、加了励磁控机转速的目的,以适应水头、流量的变化,使整个制的自由度,使励磁磁场相对转子的位置成为可发电期皆有较高的能量效率及水机的寿命。动态过控,超高压长线轻载时,交流励磁发电机可深度吸程中,由于电网频率与电机转速解耦,即系统的频收无功而不失去稳定,因此它具有解决电站因无功率与电机运动的转速成为可控的柔性联接,利于过剩而出现的持续工频过电压,并不需要附加其它1996-04-12收到初稿,1996-09-17收到修改稿。廖勇男,1964年生,重庆大学电机专业毕业,获硕士学位,现为重庆大学电机教研室讲师,在职博士生。杨顺昌男,

6、1937年生,重庆大学电机系电机及电器专业毕业,现任重庆大学教授,博士导师,发表论文30余篇,出版专著3本。22电工技术学报　　　　　　　　　　　　　　　　1997年10月设备,且能使电站在优化的电压下运行,提高了设备运行的可靠性,减少了能量损失。由于交流励磁发电机在运行上具有上述优点,展显了其广阔的应用前景,因此近十多年受到许多[1,2,4,5]国家的学者和工程界的关注。本文的目的在于深入分析交流励磁发电机运行时内部的电磁关系,励磁控制原理,为电机电磁设计、控制系统设计奠定基础。2　基本电磁关系交流励磁发电机从结构上看

7、,当转子采用三相对称绕组,且通过三相交流电流励磁时,就相当于一台转子方施加电压的绕线式异步电机,因此由异步电机的基本关系式按电动机惯例,可得交流励磁发电机的基本方程···U1=-E1+I1(R1+jX1σ)·U′2··R′2=-E′2+I′2(+jX′2σ)ss···E1=E′2=-jImXm···繮Im=I1+I′2taM契(6)··　　当U′2不为零时,转子电动势E′2应不等于··E′20,但由于定子漏阻抗很小,仍可近似认为E′2=···E′20。在此假设条件下I′21可认为是E′2产生,而第12卷第5期　　　　　　

8、　　　廖　勇等　交流励磁发电机运行及控制原理23小及相位变化曲线如图3中b、c、d、e所示,曲线b、c、d、e对应于不同转子电压值,直线a为此转差时的异步功率。通过控制转子电压大小及相位,可使交流励磁发电机在任何转差s下工作于发电状态或电动状态。图2　相量图···I′22则可认为是E′2=0时,由U′2/s所产生的。