一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法与流程

文档序号:20882113发布日期:2020-05-26 17:12阅读:来源:国知局

技术特征:

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;

等效同步电抗其中,ifq为q轴绕组通入的励磁电流,ifd为d轴绕组通入的励磁电流,xad为d轴电枢反应电抗,xaq为q轴电枢反应电抗,ffd为d轴励磁磁动势,ffq为q轴励磁磁动势。

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对应的矢量满足:

式中为d轴励磁绕组通入励磁电流产生励磁磁动势ffd的矢量,为q轴励磁绕组通入励磁电流产生励磁磁动势ffq的矢量;

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。


技术总结
本发明公开了一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法,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;确定调相机初始状态;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;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。本发明提供的双轴励磁调相机控制方法使得电动势的变化区间更灵活,在保持稳定的有功功率消耗的情况下,可以大量地吸收无功功率,在保证同步调相机稳定运行的条件下,最大限度的提高其进相运行能力。

技术研发人员:许国瑞;曹志伟;王继豪;詹阳;赵海森
受保护的技术使用者:华北电力大学;国网山东省电力公司电力科学研究院
技术研发日:2020.02.25
技术公布日:2020.05.26
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