笼型异步电机发电系统的研究(适合电气B方向)文献综述

 2021-11-08 10:11

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文 献 综 述

传统异步电机采用电容励磁,存在感性无功功率及电压调节特性差的缺点,应用不多,仅在偏远地区无同步电机的情况下供一般民用电器使用,近年来,随着电力电子技术及其控制技术的飞速发展,由电力电子变换器控制的异步发电系统输出高品质的电能已成为可能,异步电机一方面在航空和车载等独立电源系统中,作为起动/发电能源研究广泛,另一方面由于能源危机与环境污染等问题,在风力、水力等再生能源的发电中,异步电机发电系统的应用正变得越来越普遍。异步电机发电技术是非常值得关注与研究的课题,国际上已处于技术准备和研究的阶段了,因此对异步发电技术的研究将是一件很有意义的事情!

一.现代异步发电技术研究现状

为了克服传统异步发电系统的缺点,提高其性能,国内外专家提出了许多用电力电子变换器来调节异步发电机的无功的策略。变换器控制的异步发电系统一般可分为两类:第一类是异步发电机、变换器与负载三者之间并联连接,负载直接从点机的输出端得到电能,变换器主要起调节异步发电机端电压的作用。并联结构中,变换器的作用是调节异步发电机所需无功功率,使其输出电压稳定,因此变换器的容量、体积均可以做的小一些。为异步发电机提供励磁无功的变换器的工作方式有恒频方式与基本恒频方式之分,分别对应于原动机基本恒速与速度变化不大的应用场合。显然如果拖动异步发电机的原动机的转速变化范围很大,将会使异步发电机的转差功率太大而过热损坏,此时就要采用第二类结构形式:串联结构,该类结构为异步发电机、变换器、负载三者串联连接,发电机发出的电能全部经变换器传至负载,变换器对异步发电机的有功、无功均加以控制。

串联形式的异步电机发电系统采取的控制策略大多是矢量控制技术,采用定子磁场定向与转子磁场定向两种方式的都是,除了磁链观测器不同外,定子磁场定向控制的结构框图与转子磁场定向控制的基本相同。由于异步发电机不会在低速下进行,转速较高,在静止坐标系中定子磁链的观测算法采用简单的积分算法,电机的参数仅用到定子电阻,定子电阻的变化对磁链观测的影响很小。而转子磁场定向精度则受转子参数的影响很大,会严重影响到系统的动态性能,因此采用定子磁场定向控制策略优于转子磁场定向控制策略。

二.异步电机数学模型的建立

异步电动机是交流调速系统中的一个关键环节,建立合适的异步电机数学模型对分析问题的简化能起到很好的帮助。三相交流异步电机实质上是一个多变量、非线性、高阶、强耦合的系统。在做出模型之间,做以下假设:

(1)三相绕组对称,磁势沿气隙圆周按正弦分布,不计空间谐波;

(2)各绕组的自感和互感是线性的,不计磁饱和;

(3)不计铁损坏;

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