異步化同步發(fā)電機(jī)

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(xué)技術(shù)問(wèn)題，其中超高壓遠(yuǎn)距離輸電出現(xiàn)的持續(xù)工頻過(guò)電壓、全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)后電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、抽水蓄能電站的建設(shè)以及尋找提高風(fēng)能利用及降低風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)沖擊的新型風(fēng)能發(fā)電技術(shù)等已成為世界各國(guó)所關(guān)注的重要問(wèn)題。近幾十年來(lái)，電氣工程領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)工作者從不同的角度不斷努力探索解決這些問(wèn)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(shí)際的應(yīng)用，使上述問(wèn)題得到不同程度的解決，促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。然而直至今日上述問(wèn)題仍是世界范圍內(nèi)電力工作者關(guān)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(jì)損失就是一個(gè)例證。　　異步化同步發(fā)電機(jī)是一類(lèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)子本體位置可控的新型發(fā)電機(jī)，由于增加了勵(lì)磁控制的自由度。使該類(lèi)發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功及轉(zhuǎn)速（交流勵(lì)磁時(shí)）的解耦控制、大量吸無(wú)功運(yùn)行仍有良好的靜態(tài)穩(wěn)定性、變速恒頻發(fā)電運(yùn)行等一系列傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)不具有的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)可成為解決前述電力系統(tǒng)問(wèn)題的有效手段之一。自20世紀(jì)80年代末至今，重慶大學(xué)在國(guó)外研究的基礎(chǔ)上，與前蘇聯(lián)全蘇電科院、基輔工學(xué)院聯(lián)合開(kāi)展"異步化同步發(fā)電機(jī)及其應(yīng)用"的研究本書(shū)在前人研究成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)了我們近20年來(lái)所取得的研究成果。也是課題組科研實(shí)踐的總結(jié)?！　”緯?shū)對(duì)異步化同步發(fā)電機(jī)原理、控制與設(shè)計(jì)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(lèi)發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的生命力及廣闊的前景。　　本書(shū)分為上、下兩篇。上篇：異步化汽輪發(fā)電機(jī)，共五章，由楊順昌撰寫(xiě)，主要介紹異步化汽輪發(fā)電機(jī)電氣結(jié)構(gòu)、控制原理、運(yùn)行特性、勵(lì)磁系統(tǒng)故障后發(fā)電機(jī)運(yùn)行行為、異步化汽輪發(fā)電機(jī)與同步汽輪發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行及異步化汽輪發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)特點(diǎn)。下篇：交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，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(lì)磁發(fā)電機(jī)原理、數(shù)學(xué)模型、控制策略、運(yùn)行特性、交流勵(lì)磁電源的類(lèi)型及諧波分析、發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)及交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)在水電站和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究。本書(shū)在寫(xiě)作過(guò)程中力求突出問(wèn)題的物理本質(zhì)和解決問(wèn)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(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展。　　本書(shū)所介紹的異步化同步發(fā)電機(jī)的各種運(yùn)行特性都是由本課組的研究人員所編寫(xiě)的計(jì)算機(jī)軟件完成的。同時(shí)編寫(xiě)了異步化汽輪發(fā)電機(jī)及交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)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(yàn)樣機(jī)證實(shí)是正確的，并為開(kāi)發(fā)工程應(yīng)用的異步化同步發(fā)電機(jī)奠定了基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

本書(shū)分為上、下兩篇，共11章，上篇：異步化汽輪發(fā)電機(jī)，共5章，主要討論異步化汽輪發(fā)電機(jī)電氣結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、控制原理、運(yùn)行特性、勵(lì)磁系統(tǒng)故障后發(fā)電機(jī)運(yùn)行行為、異步化汽輪發(fā)電機(jī)與同步汽輪發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行及異步化汽輪發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)特點(diǎn)；下篇：交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)（即雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)），共6章，主要討論交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)原理、數(shù)學(xué)模型、控制策略、運(yùn)行特性、勵(lì)磁電源及諧波分析、發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其在水電站和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。    本書(shū)可作為電氣工程專(zhuān)業(yè)的研究生教材，亦可供電機(jī)設(shè)計(jì)、運(yùn)行與控制、電力系統(tǒng)等方面的科研、工程技術(shù)人員參考。

書(shū)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(diǎn)    0.1.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題    0.1.2 電力系統(tǒng)持續(xù)工頻過(guò)電壓?jiǎn)栴}    0.1.3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)  0.2 異步化電機(jī)    0.2.1 異步化電機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)況    0.2.2 異步化電機(jī)研究現(xiàn)狀    0.2.3 異步化電機(jī)的應(yīng)用前景上篇 異步化汽輪發(fā)電機(jī)　第1章 異步化汽輪發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及控制原理  　1.1 異步化汽輪發(fā)電機(jī)的電氣結(jié)構(gòu)　    1.1.1 異步化汽輪發(fā)電機(jī)電機(jī)本體的電氣結(jié)構(gòu)　    1.1.2 勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　  1.2 異步化汽輪發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型　    1.2.1 異步化汽輪發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路及相量圖　    1.2.2 異步化汽輪發(fā)電機(jī)同步坐標(biāo)軸系下的數(shù)學(xué)模型　  1.3 異步化汽輪發(fā)電機(jī)控制原理　第2章 異步化汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性　  2.1 異步化汽輪發(fā)電機(jī)雙通道勵(lì)磁控制　  2.2 異步化汽輪發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性分析　    2.2.1 異步化汽輪發(fā)電機(jī)小擾動(dòng)方程　    2.2.2 靜穩(wěn)定性分析　    2.2.3 異步化汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)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(jī)有功和無(wú)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(yùn)行的相量圖　    2.3.2 無(wú)功功率調(diào)節(jié)前后的相量圖　    2.3.3 有功、無(wú)功調(diào)節(jié)過(guò)程的仿真研究　    2.3.4 無(wú)功調(diào)節(jié)的物理模擬實(shí)驗(yàn)　  2.4 異步化汽輪發(fā)電機(jī)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(jī)定子端部發(fā)熱的分析　    2.5.1 異步化汽輪發(fā)電機(jī)端部磁通的相量分析　    2.5.2 異步化汽輪發(fā)電機(jī)不同無(wú)功運(yùn)行時(shí)端部合成磁通的確定　第3章 異步化汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障的仿真分析　  3.1 勵(lì)磁系統(tǒng)局部故障下發(fā)電機(jī)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(wú)功調(diào)節(jié)特性　    3.1.3 深度吸無(wú)功運(yùn)行　  3.2 勵(lì)磁系統(tǒng)突然局部故障后發(fā)電機(jī)的過(guò)渡過(guò)程　    3.2.1 發(fā)無(wú)功狀態(tài)下的過(guò)渡過(guò)程　    3.2.2 吸無(wú)功狀態(tài)下的過(guò)渡過(guò)程　  3.3 勵(lì)磁系統(tǒng)局部故障下發(fā)電機(jī)的暫態(tài)特性　  　  3.3.1 發(fā)無(wú)功狀態(tài)下的暫態(tài)特性　    3.3.2 發(fā)額定有功、吸無(wú)功狀態(tài)下的暫態(tài)特性  　  3.3.3 發(fā)少量有功、吸無(wú)功狀態(tài)下的暫態(tài)特性　    3.3.4 加入快關(guān)氣門(mén)控制后的暫態(tài)特性　  3.4 勵(lì)磁系統(tǒng)一相完全失磁  　  3.4.1 最大輸出功率的計(jì)算　    3.4.2 轉(zhuǎn)入單軸運(yùn)行的過(guò)渡過(guò)程　  3.5 勵(lì)磁系統(tǒng)兩相完全失磁  　  3.5.1 最大輸出有功的計(jì)算　    3.5.2 轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行的過(guò)渡過(guò)程　第4章 異步化汽輪發(fā)電機(jī)與同步汽輪發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行  　4.1 異步化汽輪發(fā)電機(jī)與同步汽輪發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁的協(xié)調(diào)控制　    4.1.1 異步化汽輪發(fā)電機(jī)與同步汽輪發(fā)電機(jī)的基本差異　    4.1.2 兩種發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的勵(lì)磁控制配合　    4.1.3 異步化汽輪發(fā)電機(jī)與同步汽輪發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)無(wú)功運(yùn)行方式選擇　  4.2 異步化汽輪發(fā)電機(jī)在電站的容量配置　第5章 異步化汽輪發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)特點(diǎn)下篇 交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)　第6章 交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)原理　第7章 交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及控制策略　第8章 交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性　第9章 交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源及諧波分析　第10章 交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)　第11章 交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)在水電站和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的仿真研究參考文獻(xiàn)附錄A 發(fā)電機(jī)及系統(tǒng)參數(shù)  A.1 發(fā)電機(jī)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(jī)的數(shù)學(xué)模型及控制原理　　異步化汽輪發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組結(jié)構(gòu)和勵(lì)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(jī)有優(yōu)于傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性?！　”菊轮饕榻B異步化汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組電氣結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的多相勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的組成；異步化汽輪發(fā)電機(jī)在同步坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型及異步化控制原理。　　本章的目的是對(duì)異步化汽輪發(fā)電機(jī)作一個(gè)總體的介紹，并為以后的分析奠定必要的基礎(chǔ)?！　?.1異步化汽輪發(fā)電機(jī)的電氣結(jié)構(gòu)　　1.1.衛(wèi)異步化汽輪發(fā)電機(jī)電機(jī)本體的電氣結(jié)構(gòu)　　異步化汽輪發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)的同步汽輪發(fā)電機(jī)一樣由交流電機(jī)本體、勵(lì)磁系統(tǒng)及勵(lì)磁調(diào)節(jié)器組成。異步化汽輪發(fā)電機(jī)的定子三相繞組與傳統(tǒng)的交流發(fā)電機(jī)相同，由對(duì)稱(chēng)三相繞組構(gòu)成，異步化汽輪發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)交流發(fā)電機(jī)本體電氣結(jié)構(gòu)的差異在于其轉(zhuǎn)子有不少于兩個(gè)勵(lì)磁繞組，按轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組軸線間的夾角不同，可分為以下兩類(lèi)：　　1）轉(zhuǎn)子對(duì)稱(chēng)兩相勵(lì)磁繞組，繞組軸線在轉(zhuǎn)子表面上呈90度機(jī)械角度，軸上安放有4個(gè)滑環(huán)用以引入轉(zhuǎn)子對(duì)稱(chēng)兩相勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流，兩相勵(lì)磁繞組由兩臺(tái)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(jī)可長(zhǎng)期以同步轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行，從原理上講，也可帶一定的滑差長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。1985年前蘇聯(lián)投運(yùn)的200MW異步化汽輪發(fā)電機(jī)就采用這種轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)?！　?）轉(zhuǎn)子采用軸線在轉(zhuǎn)子表面呈60度機(jī)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(gòu)的目的是為了在更大容量（如800MW）異步化汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，提高相同安匝下的轉(zhuǎn)子有效勵(lì)磁磁勢(shì)。通常這種結(jié)構(gòu)的異步化汽輪發(fā)電機(jī)只能在同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，且降低了發(fā)電機(jī)運(yùn)行的靈活性。　　1.1.2勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　　1.勵(lì)磁主回路　　正交兩相勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁主回路如圖1.1所示。

編輯推薦

　　《異步化同步發(fā)電機(jī)》對(duì)異步化同步發(fā)電機(jī)原理、控制與設(shè)計(jì)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(lèi)發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的生命力及廣闊的前景。自20世紀(jì)80年代末至今，重慶大學(xué)在國(guó)外研究的基礎(chǔ)上，與前蘇聯(lián)全蘇電科院、基輔工學(xué)院聯(lián)合開(kāi)展“異步化同步發(fā)電機(jī)及其應(yīng)用”的研究，《異步化同步發(fā)電機(jī)》在前人研究成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)了編者近20年來(lái)所取得的研究成果，也是課題組科研實(shí)踐的總結(jié)。

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