【摘要】：近年來,與雙饋風(fēng)機(jī)快尺度相關(guān)的振蕩現(xiàn)象在不同地區(qū)均有出現(xiàn)。雙饋風(fēng)機(jī)的動(dòng)態(tài)是決定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵因素,而對雙饋發(fā)電機(jī)的建模是分析和研究其動(dòng)態(tài)特征的基礎(chǔ)。然而在分析快時(shí)間尺度問題特別是與電流控制相關(guān)的問題時(shí),因原有模型大多忽略了雙饋風(fēng)機(jī)的電流動(dòng)態(tài),不能很好的描述雙饋風(fēng)機(jī)在電流控制時(shí)間尺度的動(dòng)態(tài)行為。本文在對雙饋風(fēng)機(jī)電流控制時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)過程認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,給出了雙饋風(fēng)機(jī)用于動(dòng)態(tài)分析的等效電路,在此過程中,揭示了雙饋風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)過程中轉(zhuǎn)差率變化這一特征。之后推導(dǎo)了雙饋風(fēng)機(jī)在電流控制時(shí)間尺度小擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程模型,該模型以不平衡電流激勵(lì)作為輸入,內(nèi)電勢幅值頻率響應(yīng)作為輸出,只反映裝備自身特性。最后仿真驗(yàn)證了模型的正確性,并研究了控制器參數(shù)以及轉(zhuǎn)差率變化對裝備特性的影響。具體內(nèi)容可分為以下幾個(gè)方面:(1)在雙饋風(fēng)機(jī)典型控制框架的基礎(chǔ)上,分析了雙饋風(fēng)機(jī)控制器序貫動(dòng)作特點(diǎn)以及由此帶來的多時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)特征;闡述了本文研究的是電流控制時(shí)間尺度下,雙饋風(fēng)機(jī)在小擾動(dòng)情況下的建模問題,并在此基礎(chǔ)上界定了本文的研究重點(diǎn)。(2)針對本文研究的電流控制時(shí)間尺度問題,分析了雙饋風(fēng)機(jī)在該時(shí)間尺度下的動(dòng)態(tài)行為及影響因素;重點(diǎn)分析了考慮鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)情況下,轉(zhuǎn)子側(cè)變換器內(nèi)電勢幅值頻率的形成機(jī)理,揭示了動(dòng)態(tài)過程中內(nèi)電勢時(shí)變幅頻的特征;通過時(shí)變幅頻信號下簡單電路的分析,闡述了時(shí)變幅頻內(nèi)電勢激勵(lì)下,對雙饋發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子電路等效的必要性,并給出了雙饋風(fēng)機(jī)用于動(dòng)態(tài)分析的等效電路圖。在此等效過程中,給出了動(dòng)態(tài)過程中雙饋異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率的表達(dá)式,為后續(xù)建模和分析提供了基礎(chǔ)。(3)從認(rèn)識(shí)和理解裝備的角度出發(fā),本文引入了具有直觀意義的幅頻運(yùn)動(dòng)方程建模思路;在公共同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,建立了以不平衡有功無功電流作為激勵(lì)輸入,以內(nèi)電勢幅值頻率響應(yīng)作為輸出的運(yùn)動(dòng)方程模型。在建模過程中,利用裝備內(nèi)部狀態(tài)量反饋電流和輸出內(nèi)電勢替換了需要從外部網(wǎng)絡(luò)中獲取的端電壓信息,得到只反映裝備自身特性的模型。在此基礎(chǔ)上,簡化了從內(nèi)電勢和反饋電流獲取端電壓信息的支路,并在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近進(jìn)行線性化,推導(dǎo)得到了分析電流控制時(shí)間尺度的小擾動(dòng)模型。(4)通過詳細(xì)時(shí)域模型與幅頻運(yùn)動(dòng)方程模型在單機(jī)無窮大系統(tǒng)中的時(shí)域仿真對比,驗(yàn)證了雙饋風(fēng)機(jī)電流控制時(shí)間尺度幅頻運(yùn)動(dòng)方程的準(zhǔn)確性。從時(shí)域仿真角度也驗(yàn)證了所推導(dǎo)的小擾動(dòng)模型的正確性。同時(shí)基于小擾動(dòng)模型,從不平衡電流輸入激勵(lì)-內(nèi)電勢幅值頻率輸出響應(yīng)之間傳遞函數(shù)的頻譜特征方面,分析了小擾動(dòng)情況下雙饋風(fēng)機(jī)電流控制時(shí)間尺度的動(dòng)態(tài)特性,并在時(shí)域仿真中驗(yàn)證和解釋了上述分析結(jié)果。最后研究了動(dòng)態(tài)過程中轉(zhuǎn)差率變化對裝備特性的影響,并對前面分析中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象進(jìn)行了分析和解釋。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2626694