可变频变压器的系统建模与运行仿真

摘要

电力系统异步联网的传统方法是采用高压直流输电(High Volrage DirectCurrent Transmission，HVDC)背靠背换流站来实现。基于电力电子元件的HVDA可以控制互联电网间的功率交换，并可以阻断一侧电网事故对另一侧电网的影响。其缺点是结构复杂，易产生谐波干扰，一端电网短路容量较低时容易出现换相失败，功率难以做到平滑调节：电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)的出现解决了换相失败的问题，可以对弱系统输电，但运行损耗较高。
　　 可变频变压器(Variable Frequency Transformer，VFT)实际上是一种新型的FACTS元件，通过对相角的调节可以适应两侧电网频率的变化，并通过控制其直流驱动电机的转矩来调节其功率传输的大小和方向，与背靠背式直流换电站相比，具有成本低廉，控制简便，功率调节平滑，无谐波产生，可向无源网络供电的优点。
　　 本文详细介绍了VFT的基本结构与运行原理，研究了旋转变压器的工作原理，建立了用于稳态参数分析的等效电路，利用坐标变换方法对其稳态运行的数学模型进行化简，建立了d-q-0坐标系中VFT的数学模型，推导出了维持系统稳定运行所需的驱动转矩的表达式。VFT的传输功率由驱动转矩控制，当两侧电网频率变化时，需要改变其转子转速以维持功率的稳定传输。最后采用PSCAD/EMTDC中的三相绕线式异步电动机模型，对VFT的运行特性进行仿真分析，分析了电动机转矩变化对功率传输及两侧电压的影响；进一步分析了两侧电力系统发生短路故障时，VFT两侧的参数变化，结果表明VF工具有事故隔离的优良特性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪 论

1.1 本课题研究的意义和现状

1.2 可变频变压器的基本结构和运行原理

1.2.1 可变频变压器的基本结构

1.2.2 可变频变压器的运行原理

1.3 可变频变压器的控制与保护

1.4 等效电路及坐标变换方法在VFT中的应用

1.5 本文的主要工作及结构安排

第二章 可变频变压器的等效电路

2.1 转子静止时的可变频变压器

2.1.1 转子静止时VFT的气隙磁场分析

2.1.2 电动势,磁动势平衡方程

2.1.3 VFT转子绕组的折算

2.2 转子旋转时的可变频变压器

2.2.1 转子旋转时VFT的气隙磁场分析

2.2.2 转子旋转时的等效电路

2.2.3 等效电路数学模型的分析

2.3 本章工作小结

第三章 可变频变压器的数学模型分析

3.1 定子三相坐标系中的VFT数学模型

3.2 坐标变换的基本关系

3.3 d-q-0坐标系中VFT的数学模型

3.4 本章内容小结

第四章 VFT用于异步电网互联的仿真算例分析

4.1 不考虑直流电机时VFT的运行特性仿真

4.2 直流电机作用时VFT的运行特性仿真

4.3 本章小结

第五章 本文总结与今后研究方向展望

5.1 本文工作总结

5.2 今后研究方向展望

参考文献

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致谢