發(fā)布時(shí)間：2018-01-21 03:53

  本文關(guān)鍵詞： J-TEXT 脈沖發(fā)電機(jī)組 雙饋調(diào)速系統(tǒng) PWM變頻器 轉(zhuǎn)子角觀測器　出處：《華中科技大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：J-TEXT裝置是華中科技大學(xué)建造運(yùn)行的中型托卡馬克裝置,其前身是美國得克薩斯州立大學(xué)TEXT-U裝置。100MVA飛輪儲能脈沖發(fā)電機(jī)組是J-TEXT裝置的主供電電源,隨TEXT-U裝置一起贈送我國并完成了重建和運(yùn)行。機(jī)組由一臺額定功率1417kW的三相繞線式異步電動機(jī)作為原動機(jī)拖動運(yùn)行,機(jī)組設(shè)計(jì)額定轉(zhuǎn)速為713轉(zhuǎn)/分,該轉(zhuǎn)速下機(jī)組儲能為185MJ。脈沖發(fā)電機(jī)組的額定參數(shù)是根據(jù)美國電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)(12kV/60Hz)的,在中國電網(wǎng)參數(shù)(10kV/50Hz)下運(yùn)行轉(zhuǎn)速只能達(dá)到原來的5/6,機(jī)組儲能只能達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)的70%,總儲能的不足影響了J-TEXT裝置放電運(yùn)行參數(shù)的提高,因此需要對100MW脈沖發(fā)電機(jī)組進(jìn)行升速改造。 本文以脈沖發(fā)電機(jī)組的雙饋調(diào)速系統(tǒng)為研究對象,對基于矢量控制的雙饋控制策略、無傳感器的轉(zhuǎn)子角觀測器模型、兩電平電壓源型交直交變頻器的結(jié)構(gòu)與控制方法等進(jìn)行了深入研究,針對100MVA脈沖發(fā)電機(jī)組的實(shí)際情況設(shè)計(jì)了一套雙饋調(diào)速系統(tǒng),并通過仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制策略與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。 本文設(shè)計(jì)了以電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流為控制目標(biāo)的雙饋調(diào)速系統(tǒng)控制策略,該策略以定子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻腗T坐標(biāo)系為基礎(chǔ),采用電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流MT軸分量雙閉環(huán)的控制方法,可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子電流MT軸分量的獨(dú)立控制。為了精確計(jì)算MT坐標(biāo)系的定向矢量,研究了定子磁鏈觀測器的結(jié)構(gòu)與算法。在轉(zhuǎn)子電流反饋控制中,針對轉(zhuǎn)子電流最小和轉(zhuǎn)子無功功率為0這兩種工況,計(jì)算了轉(zhuǎn)子M軸電流的給定值。 為了精確測量電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與定子磁鏈?zhǔn)噶康膴A角,為轉(zhuǎn)子電壓電流的坐標(biāo)系變換提供依據(jù),本文設(shè)計(jì)了基于轉(zhuǎn)子電流模型的無位置傳感器的轉(zhuǎn)子角與轉(zhuǎn)速觀測器,根據(jù)觀測器的動態(tài)特性要求,分析了其控制參數(shù)的取值范圍,針對實(shí)際應(yīng)用中的信號干擾問題,設(shè)計(jì)了變參數(shù)的PI控制策略。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了觀測器設(shè)計(jì)的正確性。 在雙饋調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)子側(cè)電源采用電壓源型交直交變頻器結(jié)構(gòu)。本文設(shè)計(jì)了在交流側(cè)電壓矢量定向兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的整流器控制策略,該策略以直流電壓與輸入側(cè)交流電流為控制目標(biāo),采用雙閉環(huán)反饋控制結(jié)構(gòu)。仿真實(shí)驗(yàn)證了控制策略的正確性。針對變頻器用于電機(jī)驅(qū)動的情況,研究了逆變側(cè)輸出端RLC低通濾波器的設(shè)計(jì)方法。 在前述研究的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了J-TEXT裝置100MVA脈沖發(fā)電機(jī)組雙饋調(diào)速系統(tǒng),對其功率規(guī)模、主要部件的參數(shù)、變頻器結(jié)構(gòu)與驅(qū)動電路均作了詳細(xì)介紹,通過功率輸出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了變頻器的控制方法；針對脈沖發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn),研究了雙饋調(diào)速系統(tǒng)在脈沖發(fā)電機(jī)組各工況下的斷路器動作順序與控制方法；設(shè)計(jì)了三層結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng),將雙饋調(diào)速控制系統(tǒng)整合到J-TEXT中央控制系統(tǒng)下；針對脈沖電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況,研究了基于QNX系統(tǒng)與編碼器計(jì)數(shù)卡的轉(zhuǎn)子角與轉(zhuǎn)速觀測方法,對轉(zhuǎn)子電流的反饋控制策略進(jìn)行了改進(jìn)。通過仿真和樣機(jī)系統(tǒng)對調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證。電機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用將提高脈沖發(fā)電機(jī)組的儲能,為J-TEXT開展高參數(shù)等離子體實(shí)驗(yàn)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM31

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張道林;首先采用GTO的世界最大容量的調(diào)速蓄能機(jī)組[J];電工技術(shù)雜志;1995年03期

2 程時(shí)杰,文勁宇,孫海順;儲能技術(shù)及其在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電氣應(yīng)用;2005年04期

3 彭建飛;宣偉民;王海兵;李華俊;王英翹;王樹錦;;Study on Matching a 300 MVA Motor Generator with an Ohmic Heating Power Supply in HL-2M[J];Plasma Science and Technology;2013年03期

4 戴書春;褚建強(qiáng);;雙饋電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的探討[J];鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1992年02期

5 李華俊;杜滄;宣偉民;彭建飛;胡浩天;劉伶;王樹錦;康莉;徐麗榮;黃昭榮;王小平;;2500kW雙饋電機(jī)超同步調(diào)速裝置研制[J];核聚變與等離子體物理;2007年01期

6 邱勝順;莊革;張明;方鑒明;;J-TEXT裝置縱場電源控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J];核聚變與等離子體物理;2009年03期

7 桑原尚夫,代永成;大河內(nèi)電站400MW變速抽水蓄能機(jī)組的設(shè)計(jì)及動態(tài)響應(yīng)特性[J];水利水電快報(bào);1997年03期

8 王毅,馬洪飛,趙凱岐,徐殿國,苗立杰,梁維燕,劉彤彥,馬沖慧;電動車用感應(yīng)電機(jī)磁場定向矢量控制研究[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2005年11期

9 何王勇;唐小琦;曹毅;;基于Linux實(shí)時(shí)平臺的PCI1784精密測量技術(shù)[J];組合機(jī)床與自動化加工技術(shù);2008年07期

10 魏永靜;張民;;幾種雙饋電機(jī)交流勵(lì)磁控制策略的對比分析[J];電機(jī)與控制應(yīng)用;2008年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王正齊;無軸承異步電機(jī)非線性解耦控制策略研究[D];江蘇大學(xué);2011年

2 朝澤云;無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的若干問題研究[D];華中科技大學(xué);2007年

3 羅慧;感應(yīng)電機(jī)全階磁鏈觀測器和轉(zhuǎn)速估算方法研究[D];華中科技大學(xué);2009年

，

本文編號：1450383