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、抽水蓄能以及風力發(fā)電等可再生能源發(fā)電系統。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)揮其良好的調節(jié)性能、運行的靈活性及可靠性的關鍵,本論文主要針對電網正常運行和電網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。仿真和實驗結果驗證了采用全模糊控制器的交流勵磁發(fā)電機系統可實現有功、無功和轉速的穩(wěn)態(tài)解耦控制以及變速恒頻發(fā)電運行,系統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,提出了一種基于轉子側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)電系統的動態(tài)響應能力和穩(wěn)定性。詳細分析了電網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)電機轉子出現過電流或過電壓的原因。根據故障時轉子過電流的原因提出了一種電網短路故障時保持交流勵磁發(fā)電機不脫網運行的改進勵磁控制策略。改進方案從限制電網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子電流交流分量,同時利用發(fā)電機定子電阻實現定子磁場暫態(tài)直流分量的衰減,實現了故障時避免轉子出現

4、過電流的目的。仿真結果驗證了改進控制方案的有效性,實現了電網短路故障期間發(fā)電機轉子勵磁變頻器的安全運行,提高了交流勵磁發(fā)電系統在電網故障下的不間斷運行能力。電網發(fā)生短路故障時準確控制雙PWM變換器中的電網側變換器和轉子側變換器是實現交流勵磁發(fā)電機不脫網運行的關鍵,論文詳細分析并提出了一種電網短路故障時雙PWM控制交流勵磁電源電網側變換器的改進控制策略。仿真結果驗證了改進控制方案在電網故障發(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