电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统新型单位功率因数控制-博泰典藏网
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电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统新型单位功率因数控制
导读：２０１６年１月第３１卷第１期电工技术学报ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＦＣＨＩＮＡＥ，同步电机存在定子磁链幅值、功率因数和直流母线电压３个控制自由度，为减少系统的无功功率，并提高系统的效率，需控制直流母线电压基本恒定以及提高系统的功率因数，该文从上述两个控制需求出发，提出一种电励磁同步电机新型单位功率因数控制方法，对功率因数和直流母线电压进行闭环控制，仿真计算和在电励磁同步电机惯性储能系统平台上的２０１６年１月第３１卷第１期电工技术学报ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＦＣＨＩＮＡＥＬＥＣＴＲＯＴＥＣＨＮＩＣＡＬＳＯＣｌＥＴＹＶ０１．３１Ｎｏ．１２０１６Ｊａｎ．电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统新型单位功率因数控制刘洋１’２史黎明１赵北京鲁１李耀华１北京１００１９０（１．中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室（中国科学院电工研究所）２．中国科学院大学摘要１００１９０）电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统中，同步电机存在定子磁链幅值、功率因数和直流母线电压３个控制自由度。为减少系统的无功功率，并提高系统的效率，需控制直流母线电压基本恒定以及提高系统的功率因数。该文从上述两个控制需求出发，提出一种电励磁同步电机新型单位功率因数控制方法，该方法采用转子磁场定向，对功率因数和直流母线电压进行闭环控制，将三自由度降为二自由度。仿真计算和在电励磁同步电机惯性储能系统平台上的实验结果表明，与传统的电机直轴电流为零的控制方法相比，该文提出的方法在保证直流母线电压基本恒定的同时，使同步电机的功率因数提高至０．９７，视在功率减少２８％，可有效减少系统无功功率。关键词：同步电机惯性储能中图分类号：ＴＭ３１５电励磁磁场定向控制单位功率因数ＡＮｏｖｅｌＵｎｉｔｙＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｘｃｉｔｅｄＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒｉｎａｎＩｎｅｒｔｉａＷｈｅｅｌＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅＳｙｓｔｅｍＺｈａｏＬｕｌＬｉｕＹａｎ９１?２ＳｈｉＬｉｍｉｎ９１ＬｉＹａｏｈｕａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ１００１９０（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＤｒｉｖｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅＢｅｉｊｉｎｇＣｈｉｎａ１００１９０２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅＢｅｉｊｉｎｇＣｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｒｅＩｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｅｘｃｉｔｅｄｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓａｒｅｍｏｔｏｒ（ＥＳＭ）ｂａｓｅｄｉｎｅｒｔｉａｗｈｅｅｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅＤＣｓｕｐｐｌｙｔｈｒｅｅｄｅｇｒｅｅｓｏｆｆｒｅｅｄｏｍｆｒｏｍｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ，ｉ．ｅ．ｔｈｅｓｔａｔｏｒｆｌｕｘ，ｔｈｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ，ａｎｄｔｈｅＤＣ－ｌｉｎｋｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｅＤＣ－ｌｉｎｋｖｏｌｔａｇｅｓｈｏｕｌｄｂｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｓｈｏｕｌｄｂｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｏｖｅｌｕｎｉｔｙｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｆｏｒＥＳＭｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎｗｈｉｃｈｗｅｄｅｇｒａｄｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｆｒｅｅｄｏｍａｎｄｐｅｒｆｏｒｍｔｈｅｃｌｏｓｅ－ｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｏｎｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒａｎｄＤＣ―ｌｉｎｋｖｏｌｔａｇｅｉｎａｒｏｔｏｒ－ｏｒｉｅｎｔｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｒａｍｅ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎａｎｉｎｅｒｔｉａｗｈｅｅｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｔｏｓｙｓｔｅｍｓｈｏｗｔｈａｔ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｉ一＝０ｓｃｈｅｍｅ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｃｈｅｍｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ０．９７，ａｎｄｒｅａｌｉｚｅｓａ２８％ｄｏｗｎｏｆｔｈｅａｐｐａｒｅｎｔｐｏｗｅｒ，ｗｈｉｃｈｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ，ｆｌｙｗｈｅｅｌｉｎｅｒｔｉａｗｈｅｅｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｅｘｃｉｔｅｄ，ｆｉｅｌｄ?ｏｒｉｅｎｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌ，ｕｎｉｔｙｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ０引言近年来，电励磁同步电机（ＥｘｃｉｔｅｄＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ，ＥＳＭ）惯性储能直流馈电系统由于储能密度高、功率密度大、循环寿命长以及功率因数可控等优点…１，在大功率场合得到广泛应用，如脉冲功率电源‘５。、微网㈣３、风力发电系统‘９ｔｌｏ３等。惯性储能直流馈电系统的基本要求是维持基本恒“十二五”国家科技支撑计划重大项目资助（２０１３ＢＡＧｌ９８００－０４－０１）。收稿日期２０１５－０１－１４改稿日期２０１５―１ｌ－１０万方数据电工技术学报２０１６年１月定的直流母线电压以及快速输出负载所需电功率。系统在释放能量过程中，同步电机工作在发电状态，转速下降，同步电机端电压的幅值和频率也在变化。同时，直流电压也随负载而变化。对于变负载的同步电机直流馈电系统，稳定直流电压的方法主要有两大类：一是同步电机输出端不稳压，但直流端稳压，称为单端口稳压；另一种是同步电机输出端基本稳压，且直流端也稳压，称为双端口稳压¨１。单端口稳压一般采用晶闸管可控整流或二极管不可控整流带ＤＣ―ＤＣ变换器方式¨“，由于仅在直流端稳压，同步电机很难在较宽的转速范围内稳定运行。另外，单端口稳压方法中一般需要较大的直流滤波环节。双端口稳压通过调节气隙磁场，在变负载情况下维持电机输出端电压基本稳定，同时采用不可控整流带ＤＣ－ＤＣ变换器实现直流侧稳压，或直接采用全功率型ＰＷＭ整流器实现高品质直流馈电’１２‘”。。同步电机惯性储能直流馈电系统在大功率场合，单位功率因数运行可减小变流器运行容量，降低成本，提高系统储能密度。文献［１６］在直驱隐极永磁同步风力发电机控制系统中，根据测量得到的磁极位置角度和定子电流幅值，利用定子电感和永磁体磁链参数，计算出定子磁链位置角度，按定子磁链定向控制电机的功率因数。但风力发电系统中一般采用最佳风能捕捉方案，即控制外环为永磁同步电机的有功功率环而非直流电压环，直流环节稳压的任务交由背靠背并网逆变器完成。另外，相比于永磁同步电机的转子固定励磁，电励磁同步电机在磁场调节、电机端稳压的控制更加灵活多样。由于励磁环节可控，电励磁同步电机控制上存在定子磁链、功率因数、直流母线电压（或电机转速、有功功率等外环控制量）Ⅲ’增０３个自由度。文献［１７］采用双磁场定向控制，在定子磁场定向坐标系下完成定子磁链、功率因数控制，并综合这二者计算出励磁电流参考值；之后通过坐标变换，将定子直轴电流、转速外环输出的定子交轴电流参考值变换到转子磁场定向坐标系下ｄ、ｑ轴电流参考值，再经ＰＩ控制器闭环调节完成对转速的控制。文献［１９］同样对电励磁同步电机完成了上述３个自由度的控制，只是全部控制过程都在气隙磁场定向坐标系下完成。本文从保证系统直流馈电电压稳定以及减少系统无功功率角度出发，对传统电励磁同步电机矢量控制方法进行改进，采用直流母线电压和功率因数闭环控制，将三自由度降为二自由度，并在转子磁场定向坐标系下完成控制，形成一种适合惯性储能直流馈电系统的电励磁同步电机新型单位功率因数控制。１惯性储能直流馈电系统数学模型图１为电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统结构简图。由于电机漏感通常较小，一般在回路中串人泵升电感Ｌ。以提高母线电压达到需要的值。系统在储能阶段，三相ＰＷＭ整流／逆变器（ＣＶ）工作模式为逆变，在电能释放阶段为ＰＷＭ整流，由开关Ｓ。、Ｓ：控制两个阶段的切换。◆薰ｌ回―雷图１Ｆｉｇ．１同步电机惯性储能直流馈电系统框图ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆＥＳＭｂａｓｅｄｉｎｅｒｔｉａｗｈｅｅｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ将电励磁同步电机等效为定子感应电动势ｅ。与定子电阻Ｒ。的串联，其与泵升电感Ｌ。、ＣＶ电路、直流侧电容Ｃ一起组成电压型ＰＷＭ整流器，如图２所示。●卜?Ｐｓａ，ｌＬｌｄｃ＆／弓ｃｊｆ●●―一ｌｓａ＝Ｃ．坠，、６，Ⅵ．生――广ｙ、―ｒ、一厂―卜＜撕Ｒｓ必Ｓ０ｓ；／８矿￡ｐ叫玲广］仄、同步电村＼√ｌ图２Ｆｉｇ．２同步电机直流馈电系统等效图ＥｑｕｉｖａｌｅｎｔｄｉａｇｒａｍｏｆＥＳＭｂａｓｅｄｉｎｅｒｔｉａｗｈｅｅｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ由开关函数ｓ；描述的ＰＷＭ整流器模型为ｃ百ｄｕｄｅ＝。§，ｉ一。１Ｌ，：≥＋尺。ｉ矗＝ｅ矗一“扣（ｓ。一专磊．，］‘１’式中，当上桥臂导通、下桥臂关断时Ｓ。＝１，反之ｓ。＝０，ｋ＝ａ，ｂ，ｅ。万方数据第３ｌ卷第ｌ期刘洋等电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统新型单位功率因数控制！塑２同步电机新型单位功率因数控制同步电机电能释放过程是同步电机惯性储能直流ｔａｎ扯兰＝≤％拳‰ｕ。两矢量间的夹角。整理式（２），并将ｉ，替换为ｉ？，可得ｉ?㈦式中，ｉ，为励磁电流；Ｌ。．为定子漏感；Ｌ小￡。分别为ｄ、ｑ轴励磁电感；６为空载感应电动势ｅ。与定子电压馈电系统的关键，此时同步电机一直处于动态发电过程中，因此对电机控制的动态性能要求很高。本文采用以下方法进行控制：①采用功率因数和转速的闭环控制；②采用转子磁场定向控制。电励磁同步电机采用定子磁场定向或气隙磁场定向方法，需要准确观测定子或气隙磁链，而磁链观测器易受电机参数、温度及磁饱和程度变化的影响。在定子磁链幅值、功率因数、直流电压３个自由度中，后两者是直流馈电系统最基本的要求。省略定子磁链闭环控制，可降低系统控制复杂度，在更宽的电机转速范围内增加系统稳定性及可靠性。通过在电机轴端安装高分辨率绝对式编码器，可精确获得转子磁场位置信息，且不受电机参数变化影响，因此可提高系统的动态性能。２．１励磁侧控制由于省略了定子磁链闭环控制，励磁电流参考值ｉ？的计算只能从功率因数这个自由度来考虑，电励磁同步电机发电状态单位功率因数运行的矢量图如图３所示。１一兰型！型±兰驾！塑ｆ３、、‘７。‘――￡。ｄｉ。ｄ式中，￡小Ｌ。分别为ｄ、ｑ轴同步电感，Ｌ。。＝Ｌ划＋Ｌ；ｌ，Ｌｓｑ＝￡ａｑ＋￡。ｌ。按照式（３）计算出励磁电流给定值ｉ？，通过闭环调节，从而控制同步电机单位功率因数运行。２．２定子电枢侧控制对定子电枢电流的控制，若同样在转子磁场定向坐标系下进行，则会产生对一个自由度的直流电压的闭环控制无法同时得到ｉ二和ｉ二两个参考值的矛盾。为此将电压型ＰＷＭ整流器的电流控制与同步电机控制结合，即控制同步电机电枢相电流，使其依据单位功率因数原则，按照图３自行分配ｄ、ｑ轴电流分量，得到同步电机新型单位功率因数控制框图，如图４所示。‰一――厶＇１／Ｊ∞一静ａｄｉｓｄｕｎｉｔｙｐｏｗｅｒ图４中，控制系统由直流母线电压外环、同步电机电枢相电流内环和励磁电流环构成。直流母线电压‰外环采用ＰＩ控制器闭环调节，注意到在馈电过程中，同步电机工作在发电状态，实际功率为负（即输出电功率），因此将Ⅱ主与ｕ。。对调。另外采用功率前馈提高“如闭环调节的快速性，如式（４）所示－ｄ０卜图３Ｆｉｇ．３潜≯ｆａｃｔｏｒＣ＝ｉ０＋暑（４）ＪＵ帅式中，Ｃ为相电流幅值参考值；／＇“ｄｃ为ｕ。。外环输出；Ｐ。为负载的功率；Ｕ。为相电压幅值。相电流内环控制以Ｃ为幅值给定，以（０―６）为Ａ相电流相位给定，０为转子磁场位置角度，相继滞后１２０。后得到Ｂ、ｃ相的相位给定，对相电流进行闭环控制。相电流内环的控制方程为勘？＝一ｕ？＋ｕ“一／＇Ｈｓｋ（Ｒ。＋Ｌ。ｓ）矗＝ａ，ｂ，ｃ同步电机单位功率因数发电状态矢量图ＶｅｃｔｏｒｄｉａｇｒａｍｏｆＥＳＭｉｎｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｓｔａｔｅｗｉｔｈ在图３中，按电动机惯例，磁链滞后于感应电动势９０。。以控制同步电机发电状态定子感应电动势矢量ｅ。与相电流矢量ｆ。反向为目标来控制励磁电流，即可达到同步电机单位功率因数运行。由图３推导可得（５）式中，“？为相电流ＰＩ闭环输出量；ｕ矗为供电电压前馈；ｉ二为电流前馈；Ｒ。、Ｌ。分别为同步电机定子电阻和泵升电感的估计值；ｓ为复频率。万方数据图４Ｆｉｇ．４同步电机新型单位功率因数控制框图ａＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｎｏｖｅｌｕｎｉｔ）。ｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｆｏｌＥＳＭ３仿真与实验３．１仿真结果１）仿真工况与参数仿真工况如图１所示。仿真开始前，系统已储能完毕，同步电机具有稳定的初始转速；将开关Ｓ。断开，ｓ：闭合，系统开始运行，同步电机将惯性储能转换为电能，向负载输出有功功率，同时维持直流母线电压基本恒定。仿真设置同步电机初始转速为１５００图６为同步电机ｄ、ｑ轴电流仿真波形，二者分别反向增加至一１５８Ａ和一８０２Ａ，其中负号表示此时同步电机处于发电状态，电流矢量反向。５００≥４００鼍３０００２００１０００ｒ／ｍｉｎ，直流图５Ｆｉｇ．５负载有功功率仿真波形Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｏａｄａ（‘ｔｉｒｅｐｏｗｅｌ‘母线电压参考值６８０Ｖ，同步电机载波频率４ｋＨｚ，励磁载波频率１６ｋＨｚ。电机参数如表１所示。表１电励磁同步电机参数ＥＳＭｐａｒａｍｅｔｅｒＴａｂ．１参数Ｒ。／ｍ，ＯＬａｑ／ｍＨＮ。／ＮｒＲｑ，／ｍｌ＇１Ｌ。ｌ／ｍＨ数值３．７８１．６１／１５．７１７１．７８０．１０４６０．３０８１参数Ｒ，ｈ／ｍｆｌＬｑｒｌ／ｍＨＬａｄ／ｍＨＲ，／ｌｌＬａｄ／ｍＨ数值１．７８６６．８５３．００２．１２９０．１ｌ“／ｍＨ２）仿真波形与分析仿真中，同步电机从１．２ｓ开始向直流侧负载馈电。图５为负载的有功功率曲线，其峰值达到４１３ｋＷ。图６同步电机ｃ１、ｑ轴电流仿真波形Ｆｉｇ．６Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ（一．ｕ―ａｘｉｓｃｕｒｌ’ｅｎｔｉｎＥＳＭ万方数据第３１卷第１期刘洋等电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统新型单位功率因数控制图７为直流母线电压参考值、实际值和同步电机转速波形。同步电机转速由１５００到同步电机ａ相电压及电流波形如图９所示，图中电流波形显示时均取反。ｒ／ｍｉｎ降至１２４６ｒ／ｍｉｎ，直流母线电压由６８０Ｖ降至约６００Ｖ。直流母线电压略有跌落的主要原因是负载功率变化剧烈，而控制系统的闭环调节需要一定的响应时间，再加上数字控制的固有延迟，使同步电机输出功率略滞后于负载需求，但输出负载功率整体卜升平稳。时间／ｓａ）单位功率因数控铝Ｉ▲溘盆盆盈ｎ盆盆址厶△！＿甲一≮蛆｜．甲矿ｙ伊Ｆ旷矿６【）ｌ６）７０７５１．８【Ｊ８）州『｜ＩＪ／Ｓ（ｂ）』。Ｊ嘣滞Ｊ图９两种控制方法下同步电机ａ相电压及电流仿真波形Ｆｉｇ．９Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｈａｓｅａｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｉｎ图７直流母线电压、同步电机转速仿真波形Ｆｉｇ．７ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＤＣ－ｌｉｎｋｖｏｌｔａｇｅａｎｄＥＳＭｓｐｅｅｄＥＳＭｕｎｄｅｒｔｗｏｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｓ图９ａ中，电压、电流相位基本相同，电机以单位功率因数运行；图９ｂ中，二者之间存在一定的相位差。根据图９ａ和图９ｂ，分别计算出同步电机的有功功率、视在功率和功率因数，结果如表２所示。可见，采用本文提出的方法，同步电机功率因数显著提高，视在功率有效减少。表２有功功率、视在功率和功率因数对比计算结果Ｔａｂ．２Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｃｔｉｖｅ，ａｐｐａｒｅｎｔｐｏｗｅｒａｎｄｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ图８为同步电机励磁电压ｕ，和励磁电流ｉ，仿真波形。系统仿真时，考虑到实际工况中，同步电机空载或轻载电流较小，而传感器测量较小电流时误差较大，这时根据式（３）计算的励磁电流参考值ｉ？存在波动、跳变。因此在仿真中设计当ｉｄ＞４０Ａ时投入单位功率因数控制，否则ｕ，维持为１８Ｖ。３．２实验结果实验中，同步电机在转速１５００ｒ／ｍｉｎ时开始直流馈电，直流母线电压参考值／／＇ｄ＋ｅ＝６８０Ｖ，／／＇ｄｅ外环ＰＩ控制器尼。＝３．０，ｋｉ＝１．０，相电流内环后。＝１．０，缸＝０．１５，ＰＷＭ整流器开关频率４ｋＨｚ；励磁电压闭环ｋ。＝２．１，ｋｉ＝４．０，励磁调节器开关频率１６左右。图８Ｆｉｇ．８ｋＨｚ。图１０为负载有功功率实验波形，其峰值达到４００ｋＷ同步电机励磁电压及励磁电流仿真波形ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｉｅｌｄｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｉｎＥＳＭ图１１为同步电机直流馈电过程ｄ、ｑ轴电流ｉ矗、ｉ。及转速ｎ，的实验波形。随着负载功率逐渐增加，同步电机转速从１５００在相同负载情况下，分别采用本文提出的新型单位功率因数控制方法及传统ｉ。。＝０控制方法，仿真得ｒ／ｍｉｎ降至１２００ｒ／ｍｉｎ左右；直轴电流ｉ＋ｄ增至一２１０Ａ左右，交轴电流ｉ。。增至一８００Ａ左右。万方数据包含总结汇报、高中教育、出国留学、IT计算机、外语学习、高等教育、表格模板、经管营销、教学研究、资格考试以及电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统新型单位功率因数控制等内容。本文共2页
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双馈发电机原理简介
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发布时间： 17:34:57
作者：hb_yinhe
　　双馈发电机原理上是一种绕线式转子电机，由于定子、转子都可以向电网馈电，所以称之为双馈发电机。双馈电机虽然属于异步机的范畴，但是由于其具有独立的励磁绕组，可以象同步电机一样施加励磁，调节功率因数，所以又称为交流励磁电机，也有称为异步化同步电机。
一双馈发电机发电简介
　　双馈发电机的定子绕组直接与电网相连，直接向电网发电。转子绕组通过变频器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。
　　由于采用了交流励磁，双馈发电机可以通过调节励磁电流幅值、改变励磁频率以及改变相位来调节功率。改变励磁频率可以充分利用转子的动能，减少对电网扰动。改变转子励磁的相位，可以对电机的功率角进行调节，所以交流励磁不仅可调节无功功率，还可以调节有功功率。
二双馈发电机原理
　　设双馈电机的定转子绕组均为对称绕组，电机的极对数为p，根据旋转磁场理论，当定子对称三相绕组施以对称三相电压，有对称三相电流流过时，会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个旋转磁场的转速称为同步转速，它与电网频率及电机的极对数p的关系如下:
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 　　&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (3-1)
　　同样在转子三相对称绕组上通入频率为的三相对称电流，所产生旋转磁场相对于转子本身的旋转速度为：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 　&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& & && 　(3-2)
　　由式3-2可知，改变频率，即可改变，而且若改变通入转子三相电流的相序，还可以改变此转子旋转磁场的转向。因此，若设为对应于电网频率为50Hz时双馈发电机的同步转速，而n为电机转子本身的旋转速度，则只要维持，见式3-3，则双馈电机定子绕组的感应电势，如同在同步发电机时一样，其频率将始终维持为不变。
　&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 　& && &&&&&& (3-3)
　　双馈电机的转差率，则双馈电机转子三相绕组内通入的电流频率应为：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 　　&&&&&& & & & & & && (3-4)
　　公式3-4表明，在异步电机转子以变化的转速转动时，只要在转子的三相对称绕组中通入转差频率(即)的电流，则在双馈电机的定子绕组中就能产生50Hz的恒频电势。所以根据上述原理，只要控制好转子电流的频率就可以实现变速恒频发电了。
三双馈发电机的运行状态
　　根据双馈电机转子转速的变化，双馈发电机可有以下三种运行状态：
01亚同步运行状态
　　在此种状态下，由f2转差频率为的电流产生的旋转磁场转速n2与转子的转速方向相同，因此有。
02超同步运行状态
　　在此种状态下，改变通入转子绕组的频率为f2的电流相序，则其所产生的旋转磁场的转速n2与转子的转速方向相反，因此有。
03同步运行状态
　　在此种状态下，转差频率，这表明此时通入转子绕组的电流频率为0，也即直流电流，与普通的同步电机一样。
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变频器通过改变电动机工作电源的输入频率实现变频调速
　　的工作原理变频器是把固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压频率的交流电的变换器，是异步电机变频调速的控制装置。交-交变频器没有直流变换环节，只有两个交流环节之间的转换过程。通过把一种频率的交流电转换成另一种频率的交流电。交-交变频器交-交变频器主要由3台电网自然换流、无环流可逆变流器组成，对应同步电机定子的三相，每相连接成三相桥式电路。三相变流器由整流变压器供电，两套变频器由分别为Δ/X、Δ/Y接法的整流变压器供电，以减少供电高次谐波。AC-AC变频器具有高效率、大电流等优点非常适用于低速、大功率、大转矩、高动态响应、高过载能力的环境。电机的定子绕组每相对应一套反并联可控硅桥，最大输出频率约为电网侧频率的45%左右，采用无熔丝设计方法，效率高达99.3%，在紧急情况下12脉冲可以切换成6脉冲AC-AC变频器，使的整个变频系统变得灵活、稳定。　　AC-AC变频调速技术的基本原理，变频调速的理论概述变频器的功用是将频率固定的（通常为50Hz的）交流电变成频率联系可调的三相交流电。由公式：，当频率连续可调时（一般为定数），电动机的同步转速也连续可调，又因为异步电动机的转子转速总是比同步转速略低一些，所以，当同步转速连续可调时，异步电动机转子的转速也是连续可调的。变频器通过改变电动机工作电源的输入频率（电流的频率）来改变电动机转速，从而实现变频调速。
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