双馈发电机的稳定性研究

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磁链 方 程 为 :
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无法回到稳定状态。

B / 集动能 、 械能 、 机 电能 、 场储能 于一 磁 体的复杂控制系统 , 系统内各环节 的非线性和大惯性 , 参数 随: 况 点的 [ 变化而变化 ,以及随电网负荷变化带来 的扰动等都会对 系统 的稳 定运 行 带 来 影 响 。 此 外 双馈 发 电 机 在 不 同 的控 制 方 式 下 也 具 有 不 同 的 稳定
暂 态 稳 定性 。 2静 态 稳 定 性 分 析 .
静 态 稳 定 性 是 分 析 双 馈 发 电机 稳 定 运 行 能力 的 重要 指 标 。 电 机 运 行时 , 电磁功率 是通过电磁 感应作 用由气 隙合成 磁场传 递到电机定 子 的功 率 总和 。如 图 1 示 , d q轴 系下 双 馈 发 电机 的 时 空 矢 量 图 , 所 为 - 其中功率角 0为励磁电势 E。 与定子 电压综合矢量 u 之间的夹角 。 。
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定子磁场定向矢 量控制 的变速恒频发 电系统不但可 以实现变 速恒 频发 电, 而且可以灵 活控制定子 输出的有功和无功功率 , 目前研究较 是 广 泛 的 一 种 控 制 方法 口 为 了进 一 步 研 究 在 这 种 控 制 方 法 下 发 电机 的稳 I 。 定 性 能 , 文 首先 通 过 分 析 双 馈 电 机 的 功 角 特 性 , 出双 馈 发 电机 的静 本 得 态 稳 定 运 行 时 的 功角 范 围 ;然 后 根 据 双馈 发 电 机 在 同 步 旋 转 d q坐 标 - 系 统 中 的 动态 数 学 模 型 , 导 出双 馈 电 机 的 小 信 号 扰 动 线 性 化 模 型 , 推 并 利用李雅普诺夫第一法及第二法分 析了定子磁场定 向下双馈发 电机 的
最 佳状 态 , 要 对 发 电 机 的 转 速 进 行 控 制 , 转 速 随着 风 速 变化 的 同 时 需 在 调 节励 磁 电源 使 其 补 偿 转 速 变 化 , 最终 达 到变 速 恒 频 发 电的 目的 口1 , 2 。
图2 中运行工作点由 A向 B的转 变,功率角 0 将相应增大到 0 A , + 0 之 后平衡于 B点 , 动消失后 , 当扰 由于电磁功率 大于 P 则起制动作用 的电磁转矩将使 电机 减速 ,最终电机 回到原功率平衡点一A点稳定 运 行。反之 , 若电机最初在 c点运行 , 当扰动消失后 , 由于电磁功率 P 小 于 P 则起 制动作用 的电磁转矩将继 续使得 电机加 速 , 最终 电机 飞速 ,
特性和稳定区域。
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图 2 电磁功率随功率角变化示意图 综 上 所述 , 馈发 电机 功 角特 性 上 的稳 定 运 行 范 围是 一 0 ≤0 0, 双 9 。 ≤9。 它 的静态稳定性类似 于同步电机 ,增大转子励磁 电流对提高双馈 电机 的极 限功率 , 从而提高过载能力和静态稳定性是有利的。 3暂 态 稳 定 性 分 析 . 双 馈 发 电机 在 定 子 磁 场 定 向 的 矢 量 控 制 下 ,不 但 可 以实 现 变 速 恒 频输 出 , 而且可 以实现有功 、 功功率 的灵活控 制 , 无 具有 良好 的静态稳 定 特 性 。本 节 将 在 定 子 磁 场 定 向 的 同步 旋 转 d q坐 标 系 下 数 学 模 型 的 - 基础上 , 列写 出系统的小信号线性模型 , 而分析 系统 的暂态稳定性。 进 首先给出双馈发电机同步旋转 d q坐标 系下的数学模型 ,规定定 - 子和转子侧均为发电机惯例 : 电压方程为[: 5 1
科技信息
专题 论 述
双 馈 发 电栅 的 稳 定 胜 研 夯
广 州市 电力 程 设计 院有 限公 司 周剑 君 L
[ 摘 要 ] 文首 先 通 过 功 角特 性 分 析 了双 馈 发 电机 的 静 态稳 定性 , 给 出 了其 可 以稳 定运 行 的 功 角 范 围 。 然 后 根 据 同步 旋 转 坐标 本 并 系下双馈 电机的动 态数 学模型 , 推导 出双馈 发电机在 小信号扰动 下的线性数 学模型 , 利用李雅普诺 夫第一法及第二法分析定子磁场 定向下双馈发 电机的暂 态稳定性的充要条件 , 旨在从 电机参数和稳 态运行工况点的 电机 变量 的变化对 系统暂态稳定性的影响 的角
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度 来 分析 双 馈 发 电机 的 稳 定 性 。
[ 关键 词 ] 馈 发 电机 双
1引言 .
静 态稳 定 性 暂 态稳 定性
双馈发电机是一种新型 电机 , 其结构类似 于绕线 式感应 电机 , 其定 子接人 电网, 子绕组 由频率 、 转 幅值 、 相位均 可调的变换器供 给三相低 频励磁 电流, 在转子侧形成一个低速旋转磁场 , 这个 磁场的旋转速度与 转子的机械旋转速度相加等于定子磁 场的同步转 速 ,从 而在发电机定 子绕组 中感应 出同步转速的工频 电压 。双馈发 电机 广泛应 用= 风力发 于 = 电领域 , 当风速发 生变化时 , 了实现最大风能 的捕 获 , 为 使机组运 行于
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