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　　雙饋發(fā)電機(jī)也稱交流勵磁發(fā)電機(jī)，它在結(jié)構(gòu)上類似于繞線式感應(yīng)電機(jī)，定子三相繞組接工頻電網(wǎng)，通過靜止變頻器給轉(zhuǎn)子繞組提供低頻交流勵磁，可實現(xiàn)發(fā)電機(jī)有功、無功和轉(zhuǎn)速的獨立調(diào)節(jié)。該發(fā)電機(jī)具有良好的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的進(jìn)相運行能力；具有原動機(jī)轉(zhuǎn)速變化情況下實現(xiàn)定子恒頻的特性，即變速恒頻的發(fā)電能力，在風(fēng)力發(fā)電、抽水蓄能，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，正逐步受到人們的關(guān)注和重視。

　　目前已有不少應(yīng)用矢量控制技術(shù)研究了雙饋發(fā)電機(jī)的有功和無功的解耦控制。采用基于氣隙磁場定向的矢量控制技術(shù)，推導(dǎo)了雙饋發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)下的有功、無功解耦勵磁控制模型，但由于在推導(dǎo)中忽略了定子漏阻抗和轉(zhuǎn)子漏感的影響，往往帶來勵磁控制模型精度下降。采用基于定子磁場或定子電壓定向的矢量控制技術(shù)，仿真表明該勵磁控制模型精度較高，但也存在動態(tài)響應(yīng)較差的缺陷。然而上述無論是采用氣隙磁場定向、定子磁場定向或定子電壓定向的矢量控制技術(shù)，其共同特點都是基于傳統(tǒng)的矢量控制技術(shù)概念，即需要測量定、轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)速作為勵磁控制器的反饋信號，并且其測量精度、實時性很大程度上決定了雙饋發(fā)電機(jī)的動態(tài)響應(yīng)性能和控制精度。

　　在雙通道下建立了動態(tài)同步軸系的控制方程，實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)解耦控制，但在有功通道的反饋信號中還是需要定子量、轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)速量的檢測。盡管提出了一種基于定子電壓定向的不需要測量轉(zhuǎn)子電流的雙饋發(fā)電機(jī)有功、無功的魯棒控制策略，但該算法僅僅適用于定子有功、無功的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，并不能進(jìn)行轉(zhuǎn)速的獨立調(diào)節(jié)，甚至很難進(jìn)行短路故障等問題的研究。

　　本文從電機(jī)運動方程出發(fā)，針對并網(wǎng)雙饋發(fā)電機(jī)提出一種基于無窮大電網(wǎng)電壓定向的新穎控制策略，建立了相應(yīng)的勵磁控制方程。對雙饋發(fā)電機(jī)有功、無功和轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)特性以及考慮電機(jī)運行中轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響進(jìn)行了仿真，最后對其三相機(jī)端對地突然短路的過渡過程也進(jìn)行了研究。

　　2雙饋發(fā)電機(jī)模型和勵磁控制模型2.1雙饋發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型假設(shè)雙饋發(fā)電機(jī)定子電壓、電流正方向按發(fā)電機(jī)慣例，轉(zhuǎn)子電壓電流的正方向按電動機(jī)慣例時，可以寫出同步旋轉(zhuǎn)d-q軸系下三相對稱系統(tǒng)的雙饋發(fā)電機(jī)的電壓和磁鏈方程為電壓矢量；/為電流矢量；表示磁鏈；尺為電阻；i為電感；1為定轉(zhuǎn)子之間的互感；D=d/d（為微分算子；（其中凡和厶包含了電網(wǎng)線路電阻和電感）、（分別為電機(jī)同步角速度和轉(zhuǎn)差角速度，且滿足式（5）。

　　以定子電流和轉(zhuǎn)子磁鏈為狀態(tài)變量，聯(lián)立式（1）（4），可得雙饋發(fā)電機(jī)為供的機(jī)械轉(zhuǎn)矩；Tem為電磁轉(zhuǎn)矩；=4（1- 2.2基于無窮大電網(wǎng)電壓定向的控制模型取無窮大電網(wǎng)電壓矢量的方向為d軸，可得約束條件為雙饋發(fā)電機(jī)定子端向系統(tǒng)輸出的有功、無功計算表達(dá)式為由式（13）可知，當(dāng)要求雙饋發(fā)電機(jī)輸出一定的有功、無功時，定子電流同步軸系d-q軸分量的指令值（用表示）則為因此，對雙饋發(fā)電機(jī)有功、無功的調(diào)節(jié)即可通過對轉(zhuǎn)子勵磁電壓控制，實現(xiàn)定子電流d-q軸分量的調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)子勵磁電壓在動態(tài)調(diào)節(jié)過程中的關(guān)系如下其中勵磁電壓的指令值可由電機(jī)狀態(tài)方程式（8）（9）得到為了求得轉(zhuǎn)子磁鏈指令值和定子電流指令值之間的關(guān)系，現(xiàn)將調(diào)節(jié)過程中定子電流、轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)子角速度的動態(tài)關(guān)系表示如下可以得到定子電流動態(tài)變化量為因此，從式（20）中可以得出轉(zhuǎn)子磁鏈指令值為在調(diào)節(jié)過程中轉(zhuǎn)子勵磁電壓的動態(tài)變化量可以按下式求得。其中，比例調(diào)節(jié)系數(shù)；>0.由此，式（15）（17）、（21）、（22）共同構(gòu)成了基于無窮大電網(wǎng)電壓定向的勵磁控制模型。

　　為了便于研究系統(tǒng)的短路故障，并網(wǎng)雙饋發(fā)電機(jī)定子端電壓和無窮大母線電壓之間的電路方程為式（23）所示0.394Q/km，雙回路出線，電廠與無窮大母線的線路長度為100km. 3.2穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)特性的仿真研究對該雙饋發(fā)電機(jī)實施上述提出的勵磁控制策略進(jìn)行定子有功、無功和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的仿真研究。分別給出了具體仿真結(jié)果。其中，是有功從0.8調(diào)到0.9，維持無功0.5，轉(zhuǎn)差率0.05不變的仿真結(jié)果；是無功從0.4調(diào)到0.5，維持有功0.9，轉(zhuǎn)差率0.05不變的仿真結(jié)果；是轉(zhuǎn)差率從0.05調(diào)到0.055，維持有功0.9，無功0.5不變的仿真結(jié)果；是有功從0.8調(diào)到0.9，轉(zhuǎn)差率從0.05調(diào)到0.055，維持無功0.5不變的仿真結(jié)果。另外，為了考慮電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)變化對穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)特性的影響，在中增加了發(fā)電機(jī)運行中轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子漏抗值出現(xiàn)誤差時的仿真結(jié)果。圖中，曲線1表示電機(jī)運行參數(shù)沒有發(fā)生變化時的仿真結(jié)果，曲線2表示電機(jī)運行轉(zhuǎn)子電阻、漏抗值增加10%的仿真結(jié)果。比較曲線1與2可以看出，電機(jī)運行時如轉(zhuǎn)子參數(shù)變化后，勵磁控制模型還是有效的，仍可達(dá)到有功、無功功率和轉(zhuǎn)速的解耦控制效果。

　　3.3暫態(tài)特性的仿真分析雙饋發(fā)電機(jī)在理論上具有良好的暫態(tài)穩(wěn)定性，其前提是勵磁電壓的頻率、幅值和相位能夠快速準(zhǔn)主要研究方向為雙饋發(fā)主要從事電機(jī)及其控制確地跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，在系統(tǒng)短路及恢復(fù)正常后可以得到很大的電磁轉(zhuǎn)矩，以最大程度地限制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的上升。為研究本文所提出的勵磁控制策略能否滿足這一要求，本文就并網(wǎng)雙饋發(fā)電機(jī)三相機(jī)端對地突然短路進(jìn)行仿真研究。和分別給出了雙饋發(fā)電機(jī)在發(fā)無功和吸無功兩種狀態(tài)下，三相機(jī)端短路后，雙饋發(fā)電機(jī)的有功、無功和轉(zhuǎn)差率過渡過程的仿真曲線，短路故障發(fā)生在0.1s，短路持續(xù)時間設(shè)為0.25s（假定短路過渡過程原動機(jī)的輸入功率保持不變）。其中為短路故障前有功尸s=0.9，無功gs=0.5，00.5的暫態(tài)仿真結(jié)果；為短路故障前有功尸s=0.9，無功搡=-0.5，00.5的暫態(tài)仿真結(jié)果。

　　發(fā)無功狀態(tài)下雙饋發(fā)電機(jī)的暫態(tài)特性曲線吸無功狀態(tài)下雙饋發(fā)電機(jī)的暫態(tài)特性曲線4結(jié)論通過建立控制變量的動態(tài)方程，本文提出了基于無窮大電網(wǎng)電壓定向的雙饋發(fā)電機(jī)勵磁控制策略，該勵磁控制策略不需要轉(zhuǎn)子電流的測量和轉(zhuǎn)速的反饋信號，一定程度上簡化了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。

　　另外，本文對并網(wǎng)雙饋發(fā)電機(jī)進(jìn)行了定子有功、無功和轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)特性以及考慮電機(jī)運行轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明，運用該控制策略雙饋發(fā)電機(jī)可以實現(xiàn)定子有功、無功及轉(zhuǎn)速的獨立調(diào)節(jié)或有功和轉(zhuǎn)速的同時調(diào)節(jié)，具有較好穩(wěn)定性。從其機(jī)端三相突然短路的暫態(tài)特性仿真分析表明，在短路故障切除后，無論發(fā)電機(jī)的初始狀態(tài)是發(fā)無功還是吸無功系統(tǒng)都能迅速趨于穩(wěn)定，并且在過渡過程結(jié)束后其有功、無功及轉(zhuǎn)差率都能回到原來的設(shè)定值穩(wěn)定運行，具有較好的動態(tài)品質(zhì)和動態(tài)跟蹤能力�？傊�，從穩(wěn)態(tài)、動態(tài)特性的仿真結(jié)果表明，本文提出的勵磁控制策略是正確的。