异步发电机电压稳定的模糊控制策略研究

发布时间：2020-10-16 07:54

　　 鼠笼转子自励异步发电机(Self-excited Induction Generators,SEIG)与同步发电机相比具有坚固耐用、结构简单、易于制造等优点,已成为当下独立电源、移动电站的研究和应用热点之一。异步发电系统作为独立供电系统在运行时,机端电压容易受到负载变化的影响,故必须投入无功补偿装置以提高其带载能力,使其电压恢复到额定值。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)是重要的无功补偿装置,其由全控型开关器件组成的自换向逆变器以及选配的储能装置构成,工作原理基于瞬时无功功率理论,具有动态响应迅速、无功调节平滑等优势。模糊控制是一种无需被控对象精确数学模型的智能控制,具有适应性强、控制精确、易于设计等优点,模糊控制已成为控制领域应用最广泛的控制手段之一。本文主要研究采用模糊PI控制策略的STATCOM系统,并将其用于补偿鼠笼转子异步发电机机端电压。论文从SEIG工作原理出发,基于dq坐标变换分析定、转子之间电流电压关系,在考虑励磁电感饱和性的基础上,建立精确的电机暂态模型,并对模型进行空载建压仿真;随后通过分析STATCOM拓扑结构,搭建时域数学模型。采用劳斯判据对STATCOM系统进行稳定性分析,并对装置的响应时间进行推理估算。在传统PI控制器基础上采用模糊控制策略,使PI控制参数能够自动调整,实现了STATCOM系统在dq坐标系下的精确控制。设计一种双dq坐标系自解耦锁相环跟踪系统,从而能够得到负载电压相位角及正负序矢量,自解耦锁相环跟踪系统主要思想是对旋转方向相反的两组派克变换结果进行交叉解耦,采用负序电压前馈控制策略,以实现三相电压、电流基波正序相位跟踪。STATCOM系统采用模糊控制策略下的双闭环直接电压控制方式,对电压环和电流环分别设计,并建立Simulink模型进行仿真验证。在STATCOM与SEIG实验系统基础上,采用相关软件进行编程,通过实验验证控制策略的可行性。从仿真结果和实验结果的比对可以看出,基于模糊控制策略的STATCOM可有效应用于异步发电机带载运行系统的无功补偿,且能比传统PI控制更好地平滑调节机端电压,从而提高了异步发电独立系统的稳定运行能力。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM343;TP273.4
【部分图文】：

表明了自激异步发电机 d 轴和 q 轴上的定、转子电流决励磁电流mi 。 22m d1 d 2 q1 q2i i i i i发电机仿真模块分析得出的电机数学模型，可以在 MATLAB/Simulink 样机的相关参数如表 2.1 所示。表 2.1 异步发电机建模参数参数 数值 参数 机额定功率/kW 2.2 电机定子电阻/ 电机额定电压/V 380 电机定子漏抗/ 机额定转速/r/min 1500 电机转子电阻/ 电机极对数 2 电机转子漏抗/

青岛大学硕士学位论文采用非电气模块搭建独立异步发电机时域数学模型并将其封装为如图 2.2link 模型，其中 Stator 模块为定子部分，Rotor 模块为转子部分。SEIG 与自激电容组成独立发电系统，呈星型连接三相自激电容并联在电压保持原动机转速恒定，频率保持 50Hz，其中自激电容模块的非电气仿真搭图 2.3 所示，自励电容并联于发电机输出端，sabci 为发电机定子电流，cabi 偿装置输出电流，labci 为三相负载电流，Cabci 为三相自激电容电流，sabcu 为机系统端电压。

q q0 0dc dc1 0200 0 003 3sin cos 0 02 2i iL Li RiLu LuK KL L 2流出 STATCOM 的三相电流之和为 0，所以可将将方程进一步简化，式 2TCOM 装置的在 dq 坐标系下的数学模型。d dSq qdc dc3sin23d 3 1cos0d 203 3sin cos 02 2R KL Li iUR Ki it L L Lu uK KL L 2图 2.9 所示为依照上述分析所获得的数学模型，在 MATLAB/Simulink 的搭建的仿真模型。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘自华;3KW三相异步电动机改装成三相异步发电机的实践尝试[J];物理教学探讨;2005年19期

2 崔凤明;;交流励磁变速恒频双馈型异步发电机的稳态功率关系[J];化工管理;2017年20期

3 张春玲;吴永智;任长平;;WT2000双馈异步发电机偏航电机刹车反馈接触不良原因分析及控制方法[J];祖国;2017年13期

4 毕林;杨会鹏;;浅析当前双馈型异步发电机原理[J];知识经济;2012年04期

5 高亚州;吴桂珍;张昊;;双馈异步发电机谐波磁场削弱方法的研究[J];电机技术;2012年04期

6 陈秋明;李红梅;;带有备用电源的双馈异步发电机系统[J];东方电气评论;2009年02期

7 范新林;杨戈秀;石梅;;异步发电机的应用[J];农村电气化;2008年09期

8 钱玉锋;600/125kW三相异步发电机的研制[J];上海大中型电机;2003年01期

9 樊亚东,文小玲;三相异步发电机电磁设计问题的进一步探讨[J];电机技术;2000年01期

10 黄顺礼;自励恒压异步发电机[J];电机技术;1994年01期

相关博士学位论文 前5条

1 王维俊;单相自激式异步发电机系统设计恒压及负载研究[D];重庆大学;2005年

2 吴新振;带整流负载双绕组多相高速异步发电机系统的研究[D];清华大学;2006年

3 李海涛;自励异步发电机系统运动稳定性分析[D];广西大学;2016年

4 卜飞飞;变速运行的定子双绕组异步发电机系统研究[D];南京航空航天大学;2014年

5 魏业文;多目标优化磁能再生开关技术及其无功控制应用研究[D];华南理工大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘国壮;异步发电机电压稳定的模糊控制策略研究[D];青岛大学;2019年

2 华志超;独立异步发电机建压及无速度传感器控制方法研究[D];华中科技大学;2019年

3 曹仁廷;异步发电机稳压SVC系统控制的研究[D];青岛大学;2018年

4 李俞璋;自激异步发电机稳态运行电压稳定的研究[D];青岛大学;2018年

5 吴电宁;三相异步发电机电磁场分析计算[D];青岛大学;2016年

6 廖一旭;自励异步发电机稳压控制与并网控制系统研究[D];广西大学;2013年

7 戚德志;基于自励式不控异步发电机的微型水力发电控制研究[D];中国计量学院;2015年

8 冯绍勇;三相自激异步发电机暂态运行性能的研究[D];青岛大学;2006年

9 黄建涛;风力异步发电机的无功补偿技术研究[D];西南交通大学;2010年

10 杨沂霖;自励异步发电机静态无功补偿研究[D];青岛大学;2016年

本文编号：2842981