高水头冲击水轮发电机组交流励磁控制系统研究

摘要

在能源短缺和环境污染日益严重的今天,开发利用可再生绿色能源的水能具有十分重要的意义。对此,世界各国高度重视并竞相大力发展,在技术上推陈出新。随着水力发电机组容量的不断增大,提高运行效率、最大程度地利用水能已经成为水力发电技术研究的重要内容。　　本文以高水头冲击水轮发电机组交流励磁控制系统的运行与控制为主要内容,从理论到仿真进行了深入的研究。首先,本文对交流励磁变速恒频的运行原理进行了分析,对 DFIG(双馈型异步发电机)数学模型、坐标变换、运行特性进行了理论推导,并提出采用定子磁链定向的矢量控制方法,为全文的研究奠定了理论基础。其次,在介绍高水头冲击水轮机特性的基础上,得出了最优转速曲线,并确定了采用DFIG速度控制来实现最大效率追踪的实施方案。再次,在分析现有水力发电机并网技术的基础上,探讨了高水头冲击水轮发电机组的空载并网控制,建立了基于定子磁链定向矢量控制、不受转速变化影响的“柔性”空载并网控制策略。在此基础上,进行了电网磁链观测器与相位跟踪器的设计,并在Matlab/Simulink环境下建立了该系统的各部分仿真模块和总体仿真模型,仿真结果表明了该控制策略能实现并网的“柔性连接”。　　最后,探索了DFIG参考功率的计算方法,建立了电压补偿和转子电压信号的计算模型。基于最大效率追踪的需要,将定子磁链定向矢量控制技术应用到 DFIG运行控制上,形成了基于定子磁链定向的DFIG有功功率、无功功率解耦控制策略。并在Matlab/Simulink环境下建立了该系统的各部分仿真模块和总体仿真模型,仿真结果表明了该控制策略能实现对电网有功功率和无功功率的独立调节。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的意义

1.2 变速恒频发电系统的种类

1.3 交流励磁双馈型异步发电系统的主要优点

1.4 国内外研究现状

1.5本课题的研究内容

第二章 双馈型异步发电机的数学模型

2.1 交流励磁变速恒频的运行原理

2.2 双馈型异步发电机的数学模型

2.3 交流励磁的定子磁链定向理论

第三章 高水头冲击水轮发电机的特性

3.1 高水头冲击水轮机的优点

3.2 高水头冲击水轮机基本理论

3.3 系统基本原理

第四章 高水头冲击水轮发电机组的空载并网控制

4.1 引言

4.2 空载并网的结构

4.3 空载并网控制策略的建立

4.4 空载并网控制策略的仿真分析

第五章 高水头冲击水轮发电机组并网后的运行控制

5.1 并网后控制策略的建立

5.2 并网后控制系统的原理图

5.3 并网后控制系统的设计

5.4 并网后控制系统的仿真

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果