异步化同步发电机

前言

绪论

0.1现代电力系统发展的主要特点

0.1.1电力系统稳定运行问题

0.1.2电力系统持续工频过电压问题

0.1.3风力发电技术

0.2异步化电机

0.2.1异步化电机发展简况

0.2.2异步化电机研究现状

0.2.3异步化电机的应用前景

上篇异步化汽轮发电机

第1章异步化汽轮发电机的数学模型及控制原理

1.1异步化汽轮发电机的电气结构

1.1.1异步化汽轮发电机电机本体的电气结构

1.1.2励磁系统结构

1.2异步化汽轮发电机数学模型

1.2.1异步化汽轮发电机稳态等效电路及相量图

1.2.2异步化汽轮发电机同步坐标轴系下的数学模型

1.3异步化汽轮发电机控制原理

第2章异步化汽轮发电机运行特性

2.1异步化汽轮发电机双通道励磁控制

2.2异步化汽轮发电机静态稳定性分析

2.2.1异步化汽轮发电机小扰动方程

2.2.2静稳定性分析

2.2.3异步化汽轮发电机励磁控制反馈系数与静态稳定性

2.3异步化汽轮发电机有功和无功(电压)调节特性

2.3.1有功功率调节前后稳态运行的相量图

2.3.2无功功率调节前后的相量图

2.3.3有功、无功调节过程的仿真研究

2.3.4无功调节的物理模拟实验

2.4异步化汽轮发电机的暂态特性

2.4.1暂态稳定性定性分析

2.4.2仿真研究

2.5异步化汽轮发电机定子端部发热的分析

2.5.1异步化汽轮发电机端部磁通的相量分析

2.5.2异步化汽轮发电机不同无功运行时端部合成磁通的确定

第3章异步化汽轮发电机励磁系统故障的仿真分析

3.1励磁系统局部故障下发电机的稳态调节特性

3.1.1有功调节特性

3.1.2无功调节特性

3.1.3深度吸无功运行

3.2励磁系统突然局部故障后发电机的过渡过程

3.2.1发无功状态下的过渡过程

3.2.2吸无功状态下的过渡过程

3.3励磁系统局部故障下发电机的暂态特性

3.3.1发无功状态下的暂态特性

3.3.2发额定有功、吸无功状态下的暂态特性

3.3.3发少量有功、吸无功状态下的暂态特性

3.3.4加入快关气门控制后的暂态特性

3.4励磁系统一相完全失磁

3.4.1最大输出功率的计算

3.4.2转入单轴运行的过渡过程

3.5励磁系统两相完全失磁

3.5.1最大输出有功的计算

3.5.2转入异步运行的过渡过程

第4章异步化汽轮发电机与同步汽轮发电机并列运行

4.1异步化汽轮发电机与同步汽轮发电机并列运行时励磁的协调控制

4.1.1异步化汽轮发电机与同步汽轮发电机的基本差异

4.1.2两种发电机并列运行的励磁控制配合

4.1.3异步化汽轮发电机与同步汽轮发电机并列运行时无功运行方式选择

4.2异步化汽轮发电机在电站的容量配置

第5章异步化汽轮发电机电磁设计特点

5.1异步化汽轮发电机S=0稳态运行时的相量图

5.2异步化汽轮发电机气隙的选择

5.3异步化汽轮发电机异步运行时转差率限值的确定

5.3.1异步化汽轮发电机异步运行时的等效电路及方程组

5.3.2异步运行时转差率限值的确定

5.4异步化汽轮发电机转子绕组的设计

5.4.1y=44/48的转子两相励磁绕组排列

5.4.2γ=48/48的转子两相励磁绕组排列

5.5异步化汽轮发电机电磁计算中γ的处理

下篇交流励磁发电机

第6章交流励磁发电机原理

6.1交流励磁发电机电气结构及运行原理

6.1.1良好的稳定性及转速适应能力

6.1.2独立的有功、无功调节能力

6.1.3较强的进相运行能力

6.2交流励磁发电机基本关系式

6.2.1电压方程式、等效电路和相量图

6.2.2通过气隙传递的电磁功率和无功功率

6.2.3功率平衡关系

6.3交流励磁发电机有功、无功调节的物理过程

6.3.1有功调节

6.3.2无功调节

第7章交流励磁发电机系统数学模型及控制策略

7.1交流励磁发电机的线性模型

7.2交流励磁发电机的饱和模型

7.3交流励磁发电机励磁控制策略

7.3.1双通道多变量反馈励磁控制系统

7.3.2矢量励磁控制系统

7.3.3多标量励磁控制系统

7.3.4动态同步轴系下的励磁控制模型

7.4交流励磁发电机双通道励磁实验系统设计

7.4.1励磁控制系统的硬件设计

7.4.2励磁控制系统的软件设计

7.5交流励磁发电机的开环静态稳定性分析

7.6交流励磁发电机闭环特征根分析

第8章交流励磁发电机的运行特性

8.1交流励磁发电机的有功、无功和转速的调节特性

8.1.1有功调节特性

8.1.2无功调节特性

8.1.3转速调节特性

8.1.4不同反馈系数或运行条件对调节特性的影响

8.2交流励磁发电机的暂态特性

8.2.1交流励磁发电机暂态特性的仿真研究

8.2.2励磁电压项值与转子励磁频率对交流励磁发电机暂态稳定性的影响

第9章交流励磁发电机的励磁电源及谐波分析

9.1矩阵式变换器励磁的交流励磁发电机

9.1.1矩阵式交交变频器的结构

9.1.2矩阵式交交变频器的调制方法

9.1.3矩阵式交交变频器的换流控制

9.1.4矩阵式交交变频器的输入滤波器与保护电路设计

9.2双PwM空间矢量控制的交流励磁发电机

9.2.1双PWM控制交直交电压型变频器的基本工作原理

9.2.2双PWM控制交直交电压型变频器的数学模型

9.2.3整流桥功率因数校正环节的控制算法

9.2.4双PWM变换器励磁的交流励磁电源系统的仿真

9.3励磁电源管压降引起的谐波及其消除方法的研究

9.3.1励磁电源管压降引起的谐波

9.3.2励磁电源管压降所引起谐波的消除方法

第10章交流励磁发电机电磁设计

10.1交流励磁发电机的设计特点和设计程序

10.1.1交流励磁发电机的运行方式

10.1.2交流励磁发电机电磁设计特点

10.1.3交流励磁发电机的电磁计算程序

10.2考虑励磁电源谐波后的交流励磁发电机电磁功率的计算

10.2.1谐波等效电路

10.2.2谐波稳态电磁功率的计算

10.2.3谐波脉动电磁功率的分析与计算

10.2.4算例仿真分析

第11章交流励磁发电机在水电站和风力发电系统中的仿真研究

11.1交流励磁水轮发电机系统建模

11.1.1交流励磁水轮发电机的负荷优化调节

11.1.2交流励磁水轮发电机系统的数学模型

11.2基于CMAC的交流励磁水轮发电机系统智能控制策略研究

11.2.1CMAC神经网络控制原理和设计

11.2.2基于CMAC神经网络的自适应控制器设计

11.2.3基于CMAC自适应控制策略的交流励磁水轮发电机系统运行性能的仿真研究

11.3交流励磁风力发电机系统建模及其运行性能仿真研究

11.3.1风力发电机组的基本特性

11.3.2交流励磁风力发电机励磁控制策略

11.3.3交流励磁风力发电机系统的稳暂态特性的仿真研究

参考文献

附录A发电机及系统参数

A.1发电机参数

A.2输电线参数

　　自20世纪80年代末至今，重庆大学在国外研究的基础上，与前苏联全苏电科院、基辅工学院联合开展“异步化同步发电机及其应用”的研究，本书在前人研究成果的基础上，总结了编者近20年来所取得的研究成果，也是课题组科研实践的总结。本书对异步化同步发电机原理、控制与设计作了全面、系统、深入的阐述与介绍，力求向读者展现该类发电机在电力系统中应用的生命力及广阔的前景。　　本书分为上、下两篇，共11章，上篇：异步化汽轮发电机，共5章，主要讨论异步化汽轮发电机电气结构、数学模型、控制原理、运行特性、励磁系统故障后发电机运行行为、异步化汽轮发电机与同步汽轮发电机并列运行及异步化汽轮发电机电磁设计特点；下篇：交流励磁发电机(即双馈感应发电机)，共6章，主要讨论交流励磁发电机原理、数学模型、控制策略、运行特性、励磁电源及谐波分析、发电机电磁设计特点及其在水电站和风力发电系统中的应用。　　本书可作为电气工程专业的研究生教材，亦可供电机设计、运行与控制、电力系统等方面的科研、工程技术人员参考。