異步化同步發(fā)電機

前言

　　現(xiàn)代電力工業(yè)的迅速發(fā)展提出了一系列新的科學技術問題，其中超高壓遠距離輸電出現(xiàn)的持續(xù)工頻過電壓、全國電網(wǎng)互聯(lián)后電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性、抽水蓄能電站的建設以及尋找提高風能利用及降低風力發(fā)電對電網(wǎng)沖擊的新型風能發(fā)電技術等已成為世界各國所關注的重要問題。近幾十年來，電氣工程領域的科學技術工作者從不同的角度不斷努力探索解決這些問題的方案，并取得了可喜的成果。這些成果有些已在電力系統(tǒng)中得到了實際的應用，使上述問題得到不同程度的解決，促進了科學技術的進步。然而直至今日上述問題仍是世界范圍內(nèi)電力工作者關注的重大課題。2003年8月14日北美地區(qū)的大面積停電，造成巨大的經(jīng)濟損失就是一個例證。　　異步化同步發(fā)電機是一類轉(zhuǎn)子勵磁磁場相對轉(zhuǎn)子本體位置可控的新型發(fā)電機，由于增加了勵磁控制的自由度。使該類發(fā)電機在穩(wěn)態(tài)運行時可實現(xiàn)有功、無功及轉(zhuǎn)速（交流勵磁時）的解耦控制、大量吸無功運行仍有良好的靜態(tài)穩(wěn)定性、變速恒頻發(fā)電運行等一系列傳統(tǒng)同步發(fā)電機不具有的特點，這些特點可成為解決前述電力系統(tǒng)問題的有效手段之一。自20世紀80年代末至今，重慶大學在國外研究的基礎上，與前蘇聯(lián)全蘇電科院、基輔工學院聯(lián)合開展"異步化同步發(fā)電機及其應用"的研究本書在前人研究成果的基礎上，總結(jié)了我們近20年來所取得的研究成果。也是課題組科研實踐的總結(jié)?！　”緯鴮Ξ惒交桨l(fā)電機原理、控制與設計作了全面、系統(tǒng)、深入的闡述與介紹，力求向讀者展現(xiàn)該類發(fā)電機在電力系統(tǒng)中應用的生命力及廣闊的前景?！　”緯譃樯?、下兩篇。上篇：異步化汽輪發(fā)電機，共五章，由楊順昌撰寫，主要介紹異步化汽輪發(fā)電機電氣結(jié)構、控制原理、運行特性、勵磁系統(tǒng)故障后發(fā)電機運行行為、異步化汽輪發(fā)電機與同步汽輪發(fā)電機并列運行及異步化汽輪發(fā)電機電磁設計特點。下篇：交流勵磁發(fā)電機，共六章，由廖勇、李輝、向大為執(zhí)筆。由楊順昌定稿，主要介紹交流勵磁發(fā)電機原理、數(shù)學模型、控制策略、運行特性、交流勵磁電源的類型及諧波分析、發(fā)電機電磁設計及交流勵磁發(fā)電機在水電站和風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用研究。本書在寫作過程中力求突出問題的物理本質(zhì)和解決問題的方法，并做到深入淺出，以便于讀者在掌握正確、清晰概念的基礎上進一步發(fā)展?！　”緯榻B的異步化同步發(fā)電機的各種運行特性都是由本課組的研究人員所編寫的計算機軟件完成的。同時編寫了異步化汽輪發(fā)電機及交流勵磁發(fā)電機電磁設計的計算機軟件。這些軟件所形成的軟件包已為所研制的兩套模擬試驗樣機證實是正確的，并為開發(fā)工程應用的異步化同步發(fā)電機奠定了基礎。

內(nèi)容概要

本書分為上、下兩篇，共11章，上篇：異步化汽輪發(fā)電機，共5章，主要討論異步化汽輪發(fā)電機電氣結(jié)構、數(shù)學模型、控制原理、運行特性、勵磁系統(tǒng)故障后發(fā)電機運行行為、異步化汽輪發(fā)電機與同步汽輪發(fā)電機并列運行及異步化汽輪發(fā)電機電磁設計特點；下篇：交流勵磁發(fā)電機（即雙饋感應發(fā)電機），共6章，主要討論交流勵磁發(fā)電機原理、數(shù)學模型、控制策略、運行特性、勵磁電源及諧波分析、發(fā)電機電磁設計特點及其在水電站和風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用。    本書可作為電氣工程專業(yè)的研究生教材，亦可供電機設計、運行與控制、電力系統(tǒng)等方面的科研、工程技術人員參考。

書籍目錄

前言緒論  0.1 現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的主要特點    0.1.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行問題    0.1.2 電力系統(tǒng)持續(xù)工頻過電壓問題    0.1.3 風力發(fā)電技術  0.2 異步化電機    0.2.1 異步化電機發(fā)展簡況    0.2.2 異步化電機研究現(xiàn)狀    0.2.3 異步化電機的應用前景上篇 異步化汽輪發(fā)電機　第1章 異步化汽輪發(fā)電機的數(shù)學模型及控制原理  　1.1 異步化汽輪發(fā)電機的電氣結(jié)構　    1.1.1 異步化汽輪發(fā)電機電機本體的電氣結(jié)構　    1.1.2 勵磁系統(tǒng)結(jié)構　  1.2 異步化汽輪發(fā)電機數(shù)學模型　    1.2.1 異步化汽輪發(fā)電機穩(wěn)態(tài)等效電路及相量圖　    1.2.2 異步化汽輪發(fā)電機同步坐標軸系下的數(shù)學模型　  1.3 異步化汽輪發(fā)電機控制原理　第2章 異步化汽輪發(fā)電機運行特性　  2.1 異步化汽輪發(fā)電機雙通道勵磁控制　  2.2 異步化汽輪發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定性分析　    2.2.1 異步化汽輪發(fā)電機小擾動方程　    2.2.2 靜穩(wěn)定性分析　    2.2.3 異步化汽輪發(fā)電機勵磁控制反饋系數(shù)與靜態(tài)穩(wěn)定性　  2.3 異步化汽輪發(fā)電機有功和無功（電壓）調(diào)節(jié)特性　    2.3.1 有功功率調(diào)節(jié)前后穩(wěn)態(tài)運行的相量圖　    2.3.2 無功功率調(diào)節(jié)前后的相量圖　    2.3.3 有功、無功調(diào)節(jié)過程的仿真研究　    2.3.4 無功調(diào)節(jié)的物理模擬實驗　  2.4 異步化汽輪發(fā)電機的暫態(tài)特性　    2.4.1 暫態(tài)穩(wěn)定性定性分析　    2.4.2 仿真研究　  2.5 異步化汽輪發(fā)電機定子端部發(fā)熱的分析　    2.5.1 異步化汽輪發(fā)電機端部磁通的相量分析　    2.5.2 異步化汽輪發(fā)電機不同無功運行時端部合成磁通的確定　第3章 異步化汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障的仿真分析　  3.1 勵磁系統(tǒng)局部故障下發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)特性　    3.1.1 有功調(diào)節(jié)特性　    3.1.2 無功調(diào)節(jié)特性　    3.1.3 深度吸無功運行　  3.2 勵磁系統(tǒng)突然局部故障后發(fā)電機的過渡過程　    3.2.1 發(fā)無功狀態(tài)下的過渡過程　    3.2.2 吸無功狀態(tài)下的過渡過程　  3.3 勵磁系統(tǒng)局部故障下發(fā)電機的暫態(tài)特性　  　  3.3.1 發(fā)無功狀態(tài)下的暫態(tài)特性　    3.3.2 發(fā)額定有功、吸無功狀態(tài)下的暫態(tài)特性  　  3.3.3 發(fā)少量有功、吸無功狀態(tài)下的暫態(tài)特性　    3.3.4 加入快關氣門控制后的暫態(tài)特性　  3.4 勵磁系統(tǒng)一相完全失磁  　  3.4.1 最大輸出功率的計算　    3.4.2 轉(zhuǎn)入單軸運行的過渡過程　  3.5 勵磁系統(tǒng)兩相完全失磁  　  3.5.1 最大輸出有功的計算　    3.5.2 轉(zhuǎn)入異步運行的過渡過程　第4章 異步化汽輪發(fā)電機與同步汽輪發(fā)電機并列運行  　4.1 異步化汽輪發(fā)電機與同步汽輪發(fā)電機并列運行時勵磁的協(xié)調(diào)控制　    4.1.1 異步化汽輪發(fā)電機與同步汽輪發(fā)電機的基本差異　    4.1.2 兩種發(fā)電機并列運行的勵磁控制配合　    4.1.3 異步化汽輪發(fā)電機與同步汽輪發(fā)電機并列運行時無功運行方式選擇　  4.2 異步化汽輪發(fā)電機在電站的容量配置　第5章 異步化汽輪發(fā)電機電磁設計特點下篇 交流勵磁發(fā)電機　第6章 交流勵磁發(fā)電機原理　第7章 交流勵磁發(fā)電機系統(tǒng)數(shù)學模型及控制策略　第8章 交流勵磁發(fā)電機的運行特性　第9章 交流勵磁發(fā)電機的勵磁電源及諧波分析　第10章 交流勵磁發(fā)電機電磁設計　第11章 交流勵磁發(fā)電機在水電站和風力發(fā)電系統(tǒng)中的仿真研究參考文獻附錄A 發(fā)電機及系統(tǒng)參數(shù)  A.1 發(fā)電機參數(shù)  A.2 輸電線參數(shù)

章節(jié)摘錄

　　第1章異步化汽輪發(fā)電機的數(shù)學模型及控制原理　　異步化汽輪發(fā)電機與傳統(tǒng)的汽輪發(fā)電機在轉(zhuǎn)子勵磁繞組結(jié)構和勵磁控制原理方面存在較大的差別，這些差別使異步汽輪發(fā)電機有優(yōu)于傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機的運行特性?！　”菊轮饕榻B異步化汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組電氣結(jié)構及相應的多相勵磁系統(tǒng)結(jié)構、自動勵磁調(diào)節(jié)器的組成；異步化汽輪發(fā)電機在同步坐標系下的數(shù)學模型及異步化控制原理。　　本章的目的是對異步化汽輪發(fā)電機作一個總體的介紹，并為以后的分析奠定必要的基礎?！　?.1異步化汽輪發(fā)電機的電氣結(jié)構　　1.1.衛(wèi)異步化汽輪發(fā)電機電機本體的電氣結(jié)構　　異步化汽輪發(fā)電機與傳統(tǒng)的同步汽輪發(fā)電機一樣由交流電機本體、勵磁系統(tǒng)及勵磁調(diào)節(jié)器組成。異步化汽輪發(fā)電機的定子三相繞組與傳統(tǒng)的交流發(fā)電機相同，由對稱三相繞組構成，異步化汽輪發(fā)電機與傳統(tǒng)交流發(fā)電機本體電氣結(jié)構的差異在于其轉(zhuǎn)子有不少于兩個勵磁繞組，按轉(zhuǎn)子勵磁繞組軸線間的夾角不同，可分為以下兩類：　　1）轉(zhuǎn)子對稱兩相勵磁繞組，繞組軸線在轉(zhuǎn)子表面上呈90度機械角度，軸上安放有4個滑環(huán)用以引入轉(zhuǎn)子對稱兩相勵磁繞組的勵磁電流，兩相勵磁繞組由兩臺可逆可控硅裝置供電。這種轉(zhuǎn)子繞組分布的異步化汽輪發(fā)電機可長期以同步轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行，從原理上講，也可帶一定的滑差長期穩(wěn)定運行。1985年前蘇聯(lián)投運的200MW異步化汽輪發(fā)電機就采用這種轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構?！　?）轉(zhuǎn)子采用軸線在轉(zhuǎn)子表面呈60度機械角度的匝數(shù)相等的兩相繞組，采用這種轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構的目的是為了在更大容量（如800MW）異步化汽輪發(fā)電機設計時，提高相同安匝下的轉(zhuǎn)子有效勵磁磁勢。通常這種結(jié)構的異步化汽輪發(fā)電機只能在同步轉(zhuǎn)速下運行，且降低了發(fā)電機運行的靈活性?！　?.1.2勵磁系統(tǒng)結(jié)構　　1.勵磁主回路　　正交兩相勵磁繞組的勵磁主回路如圖1.1所示。

編輯推薦

　　《異步化同步發(fā)電機》對異步化同步發(fā)電機原理、控制與設計作了全面、系統(tǒng)、深入的闡述與介紹，力求向讀者展現(xiàn)該類發(fā)電機在電力系統(tǒng)中應用的生命力及廣闊的前景。自20世紀80年代末至今，重慶大學在國外研究的基礎上，與前蘇聯(lián)全蘇電科院、基輔工學院聯(lián)合開展“異步化同步發(fā)電機及其應用”的研究，《異步化同步發(fā)電機》在前人研究成果的基礎上，總結(jié)了編者近20年來所取得的研究成果，也是課題組科研實踐的總結(jié)。

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