1.一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)在转子的d轴和q轴上均设有励磁绕组,d轴和q轴上励磁绕组的轴线相互垂直,d轴和q轴绕组分别通入励磁电流ifd和ifq;
(2)确定调相机初始状态,所述调相机初始状态包括无功功率q、d轴与q轴励磁电流和机端电压u;
(3)对比机端电压u与参考电压ur的大小,判断调相机所处的运行区域,所述运行区域包括区域i、区域ii、区域iii或空载运行;
(4)通过维持q轴励磁磁动势恒定的输出量,调节d轴励磁绕组上ifd大小或方向,改变无功功率大小。
2.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,其特征在于,步骤2中所述调相机的无功功率q表示为:
式中,q轴励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势ed满足ed=ifqxaq;d轴励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势eq满足eq=ifdxad;
等效同步电抗
3.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,其特征在于,步骤2中所述调相机初始状态中,d、q轴励磁绕组通入励磁电流分别产生励磁磁动势ffd和ffq,两者合成的励磁磁动势ff与电机转子d轴的夹角为θ,该磁动势在定子绕组中感应的电动势e滞后励磁磁动势ff90°,电动势e与u的夹角为δ,合成的励磁磁动势ff对应的矢量
式中
合成的励磁磁动势ff与电机转子d轴的夹角θ满足:
4.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,其特征在于,步骤3中所述区域i为当机端电压u小于参考电压ur时,改变d轴励磁磁动势至第一阈值ffd1,使得调相机运行的区域,此时调相机向电网发出无功功率。
5.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,其特征在于,步骤3中所述区域ii为当机端电压ur<u<1.15ur时,改变d轴励磁磁动势至第二阈值ffd2,使得调相机运行的区域,此时调相机向电网吸收无功功率。
6.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,其特征在于,步骤3中所述区域iii为当机端电压u大于1.15ur时,改变d轴励磁磁动势至第三阈值ffd3,使得调相机运行的区域,此时调相机处于深度进相运行,从电网吸收无功功率。
7.根据权利要求3所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,其特征在于,步骤4中固定q轴励磁磁动势为ffq,增大d轴励磁磁动势至第一阈值ffd1的位置,使得ecosδ>u,此时调相机向电网发出无功功率,无功功率q>0。
8.根据权利要求3所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,其特征在于,步骤4中固定q轴励磁磁动势为ffq,改变d轴励磁磁动势至第二阈值ffd2的位置,使得ecosδ=u,此时调相机向电网发出的无功功率为零。
9.根据权利要求3所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,其特征在于,步骤4中固定q轴励磁磁动势为ffq,改变d轴励磁磁动势至第三阈值ffd3的位置,使得ecosδ<u,此时调相机从电网吸收无功功率,无功功率q<0。
10.根据权利要求3所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,其特征在于,步骤4中当d轴励磁绕组通入反向电流时,即ffd的方向与d轴方向相反,励磁合成磁动势与d轴的夹角θ超过90°,此时调相机的吸收有功功率p应满足如下关系:
式中,u为机端电压,ed为q轴励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势,eq为d轴励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势,x为等效同步电抗,θ为励磁合成磁动势与d轴的夹角,p0为调相机的空载损耗。