异步化超高压同步发电机励磁控制及其稳定性的研究

Asynchronized EHV Synchronous Generator ，which used asynchronized generating technology, and replace the traditional generator, Machine side impact protector, switches, bus and step-up transformer, can directly connect power grid. Through the active and reactive power and speed are adjusted independently，it can achieve variable speed constant frequency to operate. XLPE of asynchronized synchronous generator has a new concept and great development potential on the structure and operating characteristics, because its stator windings are XLPE. This project studies its excitation structure. Its mathematical model is established. This model can analysis that it is connected power grid, rated running and excitation systems fault. To reveal effect of static and transient stability on the system, the asynchronized EHV synchronous generator is running. It confirms excitation control strategy of various operating state. It grasps excitation control strategy and operational characteristics, when it is interconnected with many conventional synchronous generators. And the research will expand research in the field of inland power generation. Theoretical results of this project will provide a theoretical basis for asynchronized generating technologies in our country.

利用了异步化发电技术，取消了升压变压器，直接并网运行的异步化超高压同步发电机，通过对其有功、无功及转速单独调节，可实现变速恒频发电。定子绕组采用交联聚乙烯电缆的异步化超高压同步发电机在结构和运行特性上都不同于传统发电机。本项目深入探讨异步化超高压同步发电机励磁结构，通过建立新型异步化超高压同步发电机并网、额定运行及励磁系统故障状态的数学模型，揭示异步化超高压同步发电机运行时对系统静态和暂态稳定性的影响，确定各种运行状态时的励磁控制策略，掌握该机与多台传统同步发电机并网运行时励磁控制策略及电网运行特性。该项目的研究将扩展国内发电领域的研究内容，该项目的理论成果将为我国异步化发电技术提供理论依据。

异步化超高压同步发电机是利用了异步化发电技术，取消了升压变压器，直接并网运行的，通过对其有功、无功及转速单独调节，实现变速恒频发电，可应用于风力发电和抽水蓄能发电系统。项目首先设计了一台异步化超高压同步发电机，完成了电机的结构优化，通过计算和测试分析得出了定转子互感系数为随转子旋转的时变函数，且其周期为电机额定同步转速对应周期的1/(1-s)倍；然后建立了BP神经网络PID控制策略的异步化超高压同步发电机并网模型实现了该电机并网控制，并分析了该电机并网稳定运行特性；利用场路耦合的方法分析了该电机励磁系统故障过程中系统及电机的运行特性；最后分析了当该电机运用在风力发电系统时，建立了异步化超高压同步发电机的稳态和暂态数学模型，对异步化超高压同步发电系统遭受单相电压跌落、相间电压跌落和不同深度电网电压跌落进行了分析计算，分析结果表明了异步化超高压同步发电系统对电网电压跌落异常敏感，电网电压相间跌落的不利影响堪比电网电压三相跌落时对系统造成的影响，提出了一种新型的分相投切的故障电流限制器，同时该故障电流限制器在故障期间不会闭锁转子侧变换器，异步化超高压同步发电机不会从系统总吸收大量无功，有利于电力系统电压恢复至正常值。提高了该电机的低电压穿越能力。该项目的研究将扩展国内发电领域的研究内容，该项目的成果将为我国异步化发电技术提供理论依据。