交流勵磁發(fā)電機及其勵磁電源的控制策略研究.pdf

1、交流勵磁發(fā)電機可實現(xiàn)變速恒頻運行,具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行性能,特別適用于變水頭水力發(fā)電、抽水蓄能以及風(fēng)力發(fā)電等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。采用合適的勵磁控制策略和性能優(yōu)良的變頻勵磁電源是交流勵磁發(fā)電機能夠發(fā)揮其良好的調(diào)節(jié)性能、運行的靈活性及可靠性的關(guān)鍵,本論文主要針對電網(wǎng)正常運行和電網(wǎng)短路故障時交流勵磁發(fā)電機及其勵磁電源的控制策略進行了深入地研究。論文首先提出了一種基于全模糊控制器的解耦勵磁控制策略,建立并詳細分析了基于全模糊控制器的交流勵磁

2、發(fā)電機解耦勵磁控制系統(tǒng)。仿真和實驗結(jié)果驗證了采用全模糊控制器的交流勵磁發(fā)電機系統(tǒng)可實現(xiàn)有功、無功和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)解耦控制以及變速恒頻發(fā)電運行,系統(tǒng)具有較強的魯棒性以及良好的動靜態(tài)控制性能。詳細分析了采用傳統(tǒng)矢量控制策略的雙PWM變換器直流鏈電壓波動機理,提出了一種基于轉(zhuǎn)子側(cè)變換器瞬時功率直接反饋的雙PWM變換器改進控制策略。仿真和實驗結(jié)果驗證了雙PWM變換器改進直流鏈電壓控制策略的正確性和有效性,改進方案顯著提高了發(fā)電機運行狀態(tài)突變時直流鏈

3、電壓的穩(wěn)定控制能力,有效提高了交流勵磁發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力和穩(wěn)定性。詳細分析了電網(wǎng)短路故障時交流勵磁發(fā)電機的暫態(tài)物理過程以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)過電流或過電壓的原因。根據(jù)故障時轉(zhuǎn)子過電流的原因提出了一種電網(wǎng)短路故障時保持交流勵磁發(fā)電機不脫網(wǎng)運行的改進勵磁控制策略。改進方案從限制電網(wǎng)故障時定子工頻過電流的角度出發(fā),有效限制了由定子電流工頻分量引起的轉(zhuǎn)子電流交流分量,同時利用發(fā)電機定子電阻實現(xiàn)定子磁場暫態(tài)直流分量的衰減,實現(xiàn)了故障時避免轉(zhuǎn)子出現(xiàn)

4、過電流的目的。仿真結(jié)果驗證了改進控制方案的有效性,實現(xiàn)了電網(wǎng)短路故障期間發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁變頻器的安全運行,提高了交流勵磁發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)故障下的不間斷運行能力。電網(wǎng)發(fā)生短路故障時準(zhǔn)確控制雙PWM變換器中的電網(wǎng)側(cè)變換器和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器是實現(xiàn)交流勵磁發(fā)電機不脫網(wǎng)運行的關(guān)鍵,論文詳細分析并提出了一種電網(wǎng)短路故障時雙PWM控制交流勵磁電源電網(wǎng)側(cè)變換器的改進控制策略。仿真結(jié)果驗證了改進控制方案在電網(wǎng)故障發(fā)生和切除時穩(wěn)定控制勵磁電源直流鏈電壓的有效性,為