孤立运行异步发电站的频率与电压控制研究

摘要

与同步发电机相比较，异步发电机结构简单、运行可靠、价格低廉、效率较高，便于无人值班，因此在分散能源发电中应用具有一定的优势。 负荷的扰动将导致孤立运行异步发电站的频率和电压的大幅度变化，甚至导致系统崩溃。因此，必须采用在技术与经济上均合理的方案将频率和电压的变化控制在负荷容许的范围之内，并保证系统运行的稳定性，为异步发电机的推广应用创造条件。 不管是异步发电机还是同步发电机，稳定孤立运行发电站的频率都是一个很大的问题。常规异步发电机依靠定子激磁，因此其无功与电压控制能力很差，控制难度更大。孤立运行异步发电站的频率和电压控制方法必然可以在孤立运行的同步发电站中应用，为分散能源的开发提供技术支持。 论文对下述问题进行了研究： （1）分析了异步发电机的静态特性与动态特性，并就小干扰稳定性和大干扰稳定性问题与同步发电机进行了比较。 （2）分析了现有的异步发电站的电压控制方法及其在工程应用上的局限性。 （3）分析了现有的异步发电站的频率控制方法及其在工程应用上的局限性。 （4）提出可控热负荷加可调电容的方式调频、调压，为简化控制提出了以频率为控制目标和以电压为控制目标的两种控制方式，建立数学模型，进行了仿真计算分析： a)负荷大扰动情况下的频率与电压质量及运行稳定性； b)以频率为控制目标和以电压为控制目标的两种控制方式的控制效果比较。 研究表明，可控热负荷加可调电容的方式结构简单、投资较少，可较好地稳定频率与电压，采用以频率为控制目标的控制效果较佳，既能很好稳定频率，又不使电压偏移太远。此种方法可广泛使用于孤立运行的异步发电站，以解决频率与电压的控制问题。