基于幅相运动方程的异步电动机联合电压功角稳定问题分析

发布时间：2020-11-15 06:07

　　 异步电动机负荷在电力系统中大量存在,所以其自身特性和动态性能将会对电力系统的稳定性产生较大的影响,故而对异步电动机并网情况下动态特性的研究对于分析和解决问题至关重要,而合适的异步电动机模型不仅可以简化问题,而且能够更为直观的物理化的认识异步电机的自身特性和与系统之间的相互作用。但是传统的异步电动机建模方法大多基于数学化的描述,由于异步电动机自身高维、非线性和强耦合的特性,这种建模思想给直观的分析问题带来了困难。所以本文基于异步电动机内电势旋转矢量的概念,提出了异步电动机的幅相运动模型,将有功、无功功率作为激励,内电势幅值和旋转频率作为响应,并且利用这种模型从动力学的思想出发对异步电机的动态特性进行了分析。本文所研究的重点分为四个部分:1.基于网络供给的有功、无功功率与异步电动机需求的有功、无功功率的平衡和气隙功率与机械功率的平衡,以有功、无功功率作为激励,异步电动机内电势的幅值和旋转频率作为响应,建立了异步电动机幅相运动模型,然后通过时域仿真,验证了模型的正确性。2.基于所建立的异步电动机幅相运动模型,提出了基于功率因数平衡和气隙功率与机械功率平衡的异步电动机大扰动稳定判据,在不同类型的机械负载和不同的故障类型下对异步电动机的失稳形式进行了分析,并且利用动力学的思想从物理的角度解释了不同失稳形式出现的原因,然后通过时域仿真对理论分析的结果进行了验证。3.基于异步电动机气隙磁场在其正常工作运行中起到的作用,根据网络供给的有功、无功功率和异步电动机需求的有功、无功功率,以异步电动机转子磁链和转子转速作为响应,建立异步电动机模型,然后基于该模型对转子磁链对异步电动机自身特性和网络与异步电动机之间相互作用的影响进行了分析。4.鉴于系统中用于对异步电动机进行无功补偿的无功补偿装置的大量使用,分析无功补偿装置的作用方式以及与异步电动机之间的相互作用尤为重要,所以本文首先基于功率的传输与平衡从物理的角度对无功补偿装置的工作原理进行了分析,然后根据异步电动机的有功无功模型,通过分析无功补偿装置对有功、无功功率的影响,从而分析其对于异步电动机内电势幅值和频率动态的影响。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM343
【部分图文】：

图 3.7 电源电压降低情况下转子转速波形图 3.8 电源电压降低情况下内电势幅值波形时域仿真验证了理论分析的结果，从时域仿真图中可以看出，在电源电压下，异步机的内电势幅值由正常工作时的 0.8p.u.降到了 0.2p.u.，但是当内电势幅定时，转子转速仍然在下降，这是因为在这种类型的机械负载条件下，异步机

38图 3.8 电源电压降低情况下内电势幅值波形时域仿真验证了理论分析的结果，从时域仿真图中可以看出，在电源电压下，异步机的内电势幅值由正常工作时的 0.8p.u.降到了 0.2p.u.，但是当内电势幅定时，转子转速仍然在下降，这是因为在这种类型的机械负载条件下，异步机代表功率因数平衡的内电势幅值-转差曲线不断靠近高转差低电压的平衡点，在点附近时，内电势幅值基本保持不变，旋转频率有微小的变化，但是此时工作平衡点并不重合，所以转子转速仍然在降低，一段时间后，达到稳定。2）双回线路断线这种故障类型下，设定异步机机械转矩标定值为 0.4p.u.，在 t=3s 时，发生双路断线，线路阻抗由 0.5p.u.变成 1p.u.，可以得到异步机内电势幅值和转子转速

39图 3.10 双回线路断线情况下内电势幅值波形时域仿真验证了理论分析的结果，从时域仿真图中可以看出，在双回线路断时，异步机的内电势幅值由正常工作时的 0.8p.u.降到了 0.18p.u.，转子转速在内势幅值已稳定的情况下仍在下降。（3）负荷突增在 t=4s 时，异步机机械转矩的标定值由 0.3p.u.增加到 0.6p.u.，可以得到异步内电势幅值和转子转速的仿真波形如下：
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本文编号：2884430