【摘要】：對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)較為嚴(yán)重、短路頻發(fā)的受端系統(tǒng)而言,電壓穩(wěn)定問題日益凸顯,電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨巨大挑戰(zhàn)。位于受端電網(wǎng)的可變速抽水蓄能機(jī)組的容量大、調(diào)節(jié)速度快且可四象限運(yùn)行,可以作為動(dòng)態(tài)無功電源靈活地參與受端系統(tǒng)調(diào)壓調(diào)相。本文將對(duì)雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組的無功特性基礎(chǔ)理論進(jìn)行研究,針對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組提高受端電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性這一問題進(jìn)行理論分析和仿真驗(yàn)證。本文首先在論述雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組的運(yùn)行原理及控制方案的基礎(chǔ)上,建立了水泵水輪機(jī)數(shù)學(xué)模型、雙饋電機(jī)的機(jī)電暫態(tài)模型以及變流器和調(diào)速器的控制模型,詳細(xì)分析了水泵水輪機(jī)與機(jī)組之間的動(dòng)態(tài)變化過程�；贛ATLAB/Simulink建立雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組仿真模型,分析研究了轉(zhuǎn)速、電網(wǎng)電壓和頻率變化時(shí)機(jī)組和電網(wǎng)的運(yùn)行特性,驗(yàn)證了該系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)特性和調(diào)頻、調(diào)速及調(diào)壓特性。本文探討了一種基于V形曲線分析雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組定子側(cè)無功特性及調(diào)節(jié)機(jī)理的方法,并分別討論負(fù)荷波動(dòng)及三相短路故障時(shí)可變速抽水蓄能機(jī)組的無功補(bǔ)償作用對(duì)受端電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性影響。根據(jù)雙饋電機(jī)的等效電路和數(shù)學(xué)模型,分析了不同運(yùn)行工況下可變速機(jī)組各電氣量的相量關(guān)系,得到了定子電流隨轉(zhuǎn)子電壓變化的V形曲線�；赩形曲線法分別討論了發(fā)電模式及電動(dòng)模式下無功功率的輸出特性,并分析了轉(zhuǎn)差率變化對(duì)雙饋機(jī)組無功功率輸出的影響。最后,基于MATLAB/Simulink搭建受端系統(tǒng)仿真平臺(tái),分別通過設(shè)置短路以及負(fù)荷突變暫態(tài)變化,模擬系統(tǒng)的電壓暫態(tài)變化,對(duì)比雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組并網(wǎng)前后對(duì)受端系統(tǒng)暫態(tài)電壓的變化情況。仿真結(jié)果表明,V形曲線法分析雙饋異步電機(jī)無功特性直觀有效,可變速抽水蓄能機(jī)組的無功補(bǔ)償作用在改善受端電網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性方面具有重要作用。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM712;TV743
【圖文】：

并建立其在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)研究奠定理論基礎(chǔ)。逡逑２．１運(yùn)行原理逡逑雙饋式可變速抽水蓄能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖２－１所示。雙饋電機(jī)與水泵水輪機(jī)機(jī)逡逑械連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械功率傳動(dòng)。雙饋電機(jī)的定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)均能與電網(wǎng)進(jìn)行能量交逡逑換：雙饋電機(jī)的定子側(cè)與電網(wǎng)直接相連，轉(zhuǎn)子側(cè)經(jīng)幅值、相位、頻率均可調(diào)節(jié)的逡逑ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ三相電壓源變流器（勵(lì)磁電源）與電網(wǎng)相連。變流器僅承擔(dān)轉(zhuǎn)差功率，逡逑是雙饋電機(jī)電氣控制的核心，使機(jī)組機(jī)械與電氣之間的剛性連接變?yōu)槿嵝赃B接，逡逑因而機(jī)組具有較快的響應(yīng)速度和變速恒頻運(yùn)行能力［４１＿４３］。逡逑電動(dòng)／發(fā)電機(jī)逡逑Ｒ＋ｊｃ0Ｌ邋ｊ邋＾ｎ邐￣￣ｊ—１邐ｖ邋Ｐｒ邋Ｑｒ逡逑Ｌ邋ＡＴＴ邋Ａ逡逑ｙ邋ｔ邐ｙ邋￣￣逡逑網(wǎng)側(cè)變流器邐機(jī)側(cè)變流器逡逑圖２－１雙饋可變速抽水蓄能電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)逡逑可逆式水泵水輪機(jī)是目前抽水蓄能電站中最為常用的兩機(jī)式機(jī)組，可作為變逡逑速機(jī)組中機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備。傳統(tǒng)抽水蓄能中的可逆式水栗水輪機(jī)在發(fā)電逡逑模式下運(yùn)行于活動(dòng)導(dǎo)葉，在電動(dòng)模式下則運(yùn)行于固定導(dǎo)葉，在系統(tǒng)中可以看做一逡逑個(gè)固定負(fù)荷，因此常速抽水蓄能電站的運(yùn)行效率低、調(diào)速范圍小。可變速抽水蓄逡逑能機(jī)組中的可逆式水泵水輪機(jī)均可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)導(dǎo)葉開度和轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)

２．２．２電動(dòng)模式逡逑當(dāng)可變機(jī)組工作于電動(dòng)模式下，雙饋電機(jī)帶動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械逡逑能，由電網(wǎng)提供轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，其總體控制方案如圖２－３所示。逡逑電動(dòng)模式與發(fā)電模式的差異在于機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能由電網(wǎng)提供，因此逡逑電機(jī)有功控制時(shí)需要考慮轉(zhuǎn)速偏差的影響。首先將轉(zhuǎn)速偏差補(bǔ)償?shù)皆泄β蕝⒖煎义现瞪希缓髮⑵渑c電網(wǎng)實(shí)際值相比較送入自動(dòng)電流調(diào)節(jié)器，使可變機(jī)組根據(jù)轉(zhuǎn)速逡逑要求及功率指令迅速調(diào)整。另一方面，根據(jù)水泵的最優(yōu)功率特性曲線，得到轉(zhuǎn)速逡逑參考值，通過水泵調(diào)速器將該轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速相比較，經(jīng)導(dǎo)葉開度調(diào)整，水泵的逡逑機(jī)械轉(zhuǎn)速達(dá)到指令值。逡逑上述動(dòng)態(tài)變化過程中，機(jī)組轉(zhuǎn)速變化所需動(dòng)能由電網(wǎng)提供，電機(jī)通過電磁功逡逑率改變優(yōu)先調(diào)整轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定后通過轉(zhuǎn)子電流迅速調(diào)整機(jī)組電磁功率，因逡逑此電動(dòng)模式采用轉(zhuǎn)速優(yōu)先原則［２（）］。逡逑９逡逑

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