新結(jié)構(gòu)可變頻變壓器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、跨地區(qū)供電和區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)已是未來電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)方向,相比較現(xiàn)階段較成熟的交流同步與直流異步互聯(lián)方式,利用可變頻變壓器(Variable Frequency Transformer,VFT)進(jìn)行電網(wǎng)互聯(lián)具有兩者之優(yōu)點(diǎn)。由于 VFT為機(jī)電設(shè)備,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用,穩(wěn)定性較好,且能隔離一端事故對(duì)另一端的影響,以現(xiàn)有運(yùn)行的產(chǎn)品來看,具有很好的應(yīng)用前景。首先通過搭建簡要的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)和靜特性實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了VFT的互聯(lián)能力及靜特性。但是,傳

2、統(tǒng)的VFT由于需要一個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與繞線異步電機(jī)同軸相連,機(jī)組軸系長,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,軸振和瓦振幅值較高。針對(duì)這一問題,本文提出一種集驅(qū)動(dòng)電機(jī)于一體的新結(jié)構(gòu)VFT,并對(duì)其原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。其次,給出新結(jié)構(gòu) VFT在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)VFT的內(nèi)部磁場進(jìn)行了理論分析,推導(dǎo)了VFT的等效電路。
　　然后結(jié)合水輪機(jī)的設(shè)計(jì)思路和大功率永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)方法,給出了此類新結(jié)構(gòu)VFT設(shè)計(jì)思路和方法,并完成了一臺(tái)100MW的新結(jié)構(gòu)VFT的

3、設(shè)計(jì)。采用先進(jìn)的凍結(jié)磁導(dǎo)率方法求解出所設(shè)計(jì) VFT的同步交直軸電感及功角特性,初步驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。
　　最后利用電磁分析仿真軟件,對(duì)所設(shè)計(jì)的新結(jié)構(gòu) VFT進(jìn)行了建模和有限元分析。通過磁力線,氣隙磁密及感應(yīng)電動(dòng)勢的分析,對(duì)比出變頻變壓子系統(tǒng)和永磁同步控制系統(tǒng)各自運(yùn)行和共同作用時(shí)的關(guān)系,通過合理設(shè)計(jì)極對(duì)數(shù),實(shí)現(xiàn)解耦。并對(duì)定轉(zhuǎn)子功率繞組兩側(cè)并網(wǎng)進(jìn)行了不同運(yùn)行狀態(tài)下的仿真,在一側(cè)頻率突變之后,通過對(duì)轉(zhuǎn)子的控制可以保持另一側(cè)頻率相對(duì)穩(wěn)定