• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      可控相復(fù)勵(lì)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)仿真

      2010-07-03 06:38:16袁鵬李紅江甄洪斌
      船電技術(shù) 2010年3期
      關(guān)鍵詞:勵(lì)磁機(jī)整流器傳遞函數(shù)

      袁鵬 李紅江 甄洪斌

      (海軍工程大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,武漢430033)

      勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)核心控制系統(tǒng)之一,用于提供勵(lì)磁功率、調(diào)節(jié)輸出電壓、控制無(wú)功分配,對(duì)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)行為具有很大的影響。相復(fù)勵(lì)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)是船舶等移動(dòng)電站中應(yīng)用較為廣泛的一種勵(lì)磁裝置,但是 IEEE和中國(guó)勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型專(zhuān)家組發(fā)布的電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算勵(lì)磁模型中并沒(méi)有相應(yīng)的建模[1,2],本文參照其交流勵(lì)磁模型,從各部件的工作原理出發(fā),建立了系統(tǒng)傳遞函數(shù)。根據(jù)實(shí)際發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)整步驟[3],逐步整定模型參數(shù)。最后通過(guò)突加突卸負(fù)載動(dòng)態(tài)過(guò)程的仿真,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。

      1 同步電機(jī)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)

      現(xiàn)代船舶電站同步發(fā)電機(jī)采用的相復(fù)勵(lì)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)如圖1所示。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組由勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)電樞經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器供給直流勵(lì)磁電流;電壓經(jīng)復(fù)勵(lì)阻抗jx移相后與電流互感器CT電流經(jīng)相復(fù)勵(lì)變壓器 ZL電磁迭加,整流后送至勵(lì)磁機(jī)的定子勵(lì)磁繞組。發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)整由AVR通過(guò)控制直流側(cè)分流晶閘管的導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)。無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是采用轉(zhuǎn)場(chǎng)式主發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)樞式勵(lì)磁機(jī)相互配合,省去了電刷滑環(huán)。

      相復(fù)勵(lì)裝置是目前廣泛應(yīng)用的按擾動(dòng)補(bǔ)償設(shè)計(jì)的勵(lì)磁裝置,其特點(diǎn)是勵(lì)磁電流能隨負(fù)載電流的大小和功率因數(shù)的變化作相應(yīng)調(diào)節(jié),抵消發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)作用,維持端電壓不變。相復(fù)勵(lì)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高,但調(diào)壓精度不高,因此需要附加負(fù)反饋型的電壓校正器(AVR),使發(fā)電機(jī)輸出電壓精度達(dá)到規(guī)定要求。為了引入AVR的調(diào)壓作用,常常把相復(fù)勵(lì)某個(gè)環(huán)節(jié)做成可調(diào)的,交流側(cè)或直流側(cè)均可,實(shí)現(xiàn)方式多種多樣[4],本文采用常用的直流側(cè)分流方式。

      圖1 相復(fù)勵(lì)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)

      2 數(shù)學(xué)模型建立

      2.1 標(biāo)幺制

      由于參數(shù)基值選取標(biāo)準(zhǔn)的差異,相復(fù)勵(lì)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)過(guò)程中用到了四個(gè)不同的標(biāo)幺值系統(tǒng):

      (1)勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁標(biāo)幺系統(tǒng),其勵(lì)磁電壓,勵(lì)磁電流及勵(lì)磁電阻標(biāo)幺值/基值為

      (2)勵(lì)磁機(jī) xad可逆標(biāo)幺系統(tǒng),其定子電壓、電流及電阻的標(biāo)幺值/基值分別為

      (3)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁標(biāo)幺系統(tǒng),其勵(lì)磁電壓,勵(lì)磁電流及勵(lì)磁電阻標(biāo)幺值/基值為

      (4)發(fā)電機(jī) xad可逆標(biāo)幺系統(tǒng),其定子電壓、電流及電阻的標(biāo)幺值/基值分別為

      上述各標(biāo)幺系統(tǒng)轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖2所示。

      2.2 相復(fù)勵(lì)裝置

      相復(fù)勵(lì)裝置的輸入一般可表示為:

      其中u,i分別為機(jī)端電壓和負(fù)載電流,φ為輸出功率因數(shù)角;ku= W2/W1為相復(fù)勵(lì)變壓器電壓變比; ki=(N1/ N2)*(W3/W2)為含電流互感器和相復(fù)勵(lì)變壓器的電流變比;為移向電抗折算到相復(fù)勵(lì)變壓器輸出繞組的數(shù)值。

      圖2 標(biāo)幺值系統(tǒng)及轉(zhuǎn)換關(guān)系

      相復(fù)勵(lì)裝置若以電流 io( s)為輸出,傳遞函數(shù)為[4]:

      在相復(fù)勵(lì)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)中,相復(fù)勵(lì)裝置向無(wú)刷勵(lì)磁機(jī)供電,因此式中 rL, Td′z應(yīng)分別為無(wú)刷勵(lì)磁機(jī)相應(yīng)的數(shù)值。轉(zhuǎn)換成勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁標(biāo)幺系統(tǒng),相復(fù)勵(lì)裝置輸出電流為

      2.3 電壓校正器

      AVR通常由電壓測(cè)量、電壓給定、PI調(diào)節(jié)和移相觸發(fā)電路組成,如圖3所示。

      圖3 電壓校正器流程圖

      建模時(shí),將測(cè)得的機(jī)端電壓與給定電壓進(jìn)行比較,差值經(jīng) PI調(diào)節(jié)后輸出。AVR作用通過(guò)分流方式實(shí)現(xiàn),勵(lì)磁輸出為相復(fù)勵(lì)裝置的輸出電流與AVR輸出之差。為了均衡并聯(lián)機(jī)組間的無(wú)功分配,通常在AVR前設(shè)置調(diào)差裝置,調(diào)差系數(shù)根據(jù)實(shí)際情況確定。

      圖4 AVR組件仿真模型

      AVR組件模型如圖4所示,圖中 ukcf為帶調(diào)差裝置時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓空載設(shè)定。

      2.4 交流勵(lì)磁機(jī)

      為了推導(dǎo)交流勵(lì)磁機(jī)的數(shù)學(xué)模型,必須對(duì)交流勵(lì)磁機(jī)機(jī)作必要的假定:

      (1)研究整流器外特性時(shí)把勵(lì)磁機(jī)作為某個(gè)暫態(tài)電抗后的恒定電動(dòng)勢(shì) Ee′,而在研究勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁回路過(guò)渡過(guò)程時(shí)用整流器穩(wěn)態(tài)外特性來(lái)表示;

      (3)不計(jì)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。

      分析交流勵(lì)磁機(jī)的電樞反應(yīng),必須已知定子電流基波分量及有功、無(wú)功分量[5]。

      其中γ為整流裝置的換向角;β為最小控制角;φ(1)為勵(lì)磁機(jī)定子電流基波分量與換向電抗后電動(dòng)勢(shì)之間的功率因數(shù)角。

      上述式中各量均為有名值,轉(zhuǎn)換成勵(lì)磁機(jī) xad可逆標(biāo)幺系統(tǒng)

      勵(lì)磁機(jī)采用同步電機(jī)經(jīng)典二階模型,

      矢量圖如圖5所示。

      圖5 勵(lì)磁機(jī)矢量圖

      圖6 為勵(lì)磁機(jī)的飽和特性曲線(xiàn)

      2.5 整流裝置

      整流器運(yùn)行特性可以用電感因數(shù)iN= xCif/來(lái)確定整流器的工作狀態(tài)。其中 if為整流器的輸出電流, xC為換向電抗,它與勵(lì)磁機(jī)的負(fù)序阻抗 x2有關(guān),近似地

      設(shè) xC折合到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁標(biāo)幺系統(tǒng)的標(biāo)幺值,定義為 KC,則 KC=xCzeB/Zf。在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁標(biāo)幺系統(tǒng)下,電感因數(shù)

      依據(jù)電感因數(shù) IN的不同,整流器外特性工作段分成 I, II, III三段[3]。電壓整流系數(shù)FEX= Uf/Ue為 IN的函數(shù),如圖 7所示。當(dāng)整流器工作在第I段, IN≤0.433

      第II區(qū)段工作時(shí),0.433 < IN<0.75

      第III區(qū)段工作時(shí),0.75 ≤ IN≤1

      當(dāng) IN> 1 時(shí),模型應(yīng)把 FEX設(shè)為零。

      圖7 整流裝置外特性

      2.6 系統(tǒng)傳遞函數(shù)

      基于以上分析,相復(fù)勵(lì)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)如圖8所示。

      圖8 相復(fù)勵(lì)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)傳遞函數(shù)

      3 仿真驗(yàn)證

      3.1 模型參數(shù)整定

      為了驗(yàn)證所建模型,應(yīng)用仿真軟件PSCAD/EMTDC對(duì)一臺(tái)1250 kW的相復(fù)勵(lì)無(wú)刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行了仿真,主要參數(shù)如表1所示。

      (1)空載電壓整定

      斷開(kāi) AVR,調(diào)整電壓比例系數(shù),整定空載電壓為443.85 V,高出額定值13.8%。

      (2)額定電壓整定

      斷開(kāi)AVR,調(diào)整電流比例系數(shù),額定負(fù)載情況下,發(fā)電機(jī)出口電壓為420.15 V,高出額定值7.7%。

      (3)調(diào)差系數(shù)的確定

      額定負(fù)載時(shí)出口電壓為額定值的98.2%,空載到額定負(fù)載負(fù)載電壓下降為3.6%額定電壓。整定空載電壓為101.8%額定值,額定負(fù)載時(shí)電壓為98.2%額定值。即調(diào)整調(diào)差系數(shù),空載時(shí)使電壓保持在397 V,額定負(fù)載時(shí)使電壓保持在383 V。

      表1 計(jì)算機(jī)仿真電機(jī)參數(shù)

      3.2 瞬態(tài)電壓變化率及穩(wěn)定時(shí)間驗(yàn)證

      將調(diào)差系數(shù)設(shè)為0,突加功率因數(shù)為0.4,標(biāo)幺值為2的負(fù)載,曲線(xiàn)如圖9所示。由圖可知,電壓最大降幅(341.58-390)/390=-12.4%。電壓調(diào)整時(shí)間為0.86 s。

      圖9 突加負(fù)載時(shí)電壓變化波形

      突卸功率因數(shù)為0.4,標(biāo)幺值為2的負(fù)載,曲線(xiàn)如圖 10所示。由圖 10可知,電壓最大升幅(443.7-390)/390=13.77%。電壓調(diào)整時(shí)間為0.75 s。

      由此可知,突加突卸功率因數(shù)為0.4,標(biāo)幺值為2的負(fù)載,瞬態(tài)電壓變化率和穩(wěn)定時(shí)間均小于標(biāo)準(zhǔn)[7]的規(guī)定。

      圖10 突卸負(fù)載時(shí)電壓變化波形

      4 結(jié)論

      本文結(jié)合相復(fù)勵(lì)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的實(shí)際裝置,分析了各個(gè)部分?jǐn)?shù)學(xué)模型,得出了系統(tǒng)傳遞函數(shù)。根據(jù)實(shí)際發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)整步驟,逐步整定模型參數(shù)。最后通過(guò)突加突卸負(fù)載動(dòng)態(tài)過(guò)程的仿真,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明,本文提出的數(shù)學(xué)模型是合理的、可行的,能夠較為準(zhǔn)確地反映同步發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。

      [1]H.W. Gayek. Behavior of Brushless Aircraft Generating System. IEEE Trans. On Airspace, 1963,AS-1(2): 594-622.

      [2]勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型專(zhuān)家組. 計(jì)算電力系統(tǒng)穩(wěn)定用的確磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 1991.

      [3]李朝正, 沈愛(ài)弟. 無(wú)刷發(fā)電機(jī)可控相復(fù)勵(lì)系統(tǒng)的調(diào)整技巧[J]. 船海技術(shù), 2002.

      [4]張汝均. 船舶電站同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)勵(lì)磁裝置[M].北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 1989: 50-127: 158-219.

      [5]李基成. 現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京: 中國(guó)電力出版社, 2002: 114-148.

      [6]劉取. 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制[M]. 北京:中國(guó)電力出版社, 2007: 59-108.

      [7]GJB174-86. 艦用交流柴油發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)條件[S].

      猜你喜歡
      勵(lì)磁機(jī)整流器傳遞函數(shù)
      大功率防爆高速同步電機(jī)無(wú)刷勵(lì)磁機(jī)冷卻系統(tǒng)改進(jìn)
      核電廠(chǎng)勵(lì)磁機(jī)故障原因分析與對(duì)策
      多相環(huán)形無(wú)刷勵(lì)磁機(jī)定子過(guò)電壓機(jī)理分析
      三電平PWM整流器下的地鐵牽引供電系統(tǒng)探討
      勵(lì)磁機(jī)并頭套開(kāi)焊故障分析
      基于LabVIEW的火焰?zhèn)鬟f函數(shù)測(cè)量系統(tǒng)
      紅外成像系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)測(cè)試
      三相電壓型PWM 整流器研究
      PWM整流器啟動(dòng)瞬時(shí)電流過(guò)沖抑制策略
      三相PWM整流器解耦與非解耦控制的對(duì)比
      高碑店市| 石城县| 平山县| 邵东县| 珲春市| 恩施市| 台东市| 双桥区| 旺苍县| 伊春市| 镇平县| 芒康县| 大庆市| 新竹县| 郑州市| 新野县| 灵寿县| 通化县| 台南县| 桃江县| 竹北市| 子长县| 夹江县| 景洪市| 雷波县| 六枝特区| 贡嘎县| 阳城县| 鹿泉市| 平泉县| 历史| 庆城县| 峨眉山市| 鲜城| 无为县| 金溪县| 中西区| 霍州市| 陆丰市| 正镶白旗| 墨玉县|