带整流桥负载的双绕组异步发电机励磁控制方法

结果

3.1 双绕组异步发电系统参数

发电机空载特性如图2所示。

图2 发电机空载特生

在仿真试验中，电机模型的建立采用图2所示的发电机空载曲线，两套绕组错开90°，并折算成具有相同的参数。

原动机转速n=1500r/min；

发电机极对数p=2；

定子电阻R₁=0.665Ω；

转子折算到定子侧电阻R₂=0.374Ω；

定子漏感L₁₁=9mH；

转子折算到定子侧漏感L₁₂=9mH；

整流桥直流侧参考电压U^＊_dc=500V；

SVG电容电流参考值U^＊_c=700V；

自励电容C=100μF；

SVG直流侧电容C_c=100μF；

连接SVG和控制绕组之间的工作电感L_s=10mH。

3.2 稳态时的实验结果与仿真结果

图3表示了稳态时整流桥直流侧电压与电流的仿真和实验的对比曲线;图4表示了稳态时发电机交流侧基波频率与整流桥直流侧电流的仿真和实验对比曲线。从图3与图4可以看到实验曲线和仿真曲线很吻合，这就验证了所建仿真模型的稳态正确性。

图3 整流桥负载特性图

图4 直流电流与系统频率关系图

3.3 对发电机不加控制时的加载和卸载仿真波形

3.3.1 整流桥直流侧突加和突卸40Ω负载

对发电机不加控制时，从图5与图6可以看出在3.5s时突加40Ω负载，交流侧电压基波频率下降，整流桥直流侧电压下掉约20V，当在7s时卸载，频率能恢复，电压能在超调约50V恢复。

图5 PLL跟踪的交流侧电压基波频率输出

图6整流桥直流侧电压

3.3.2 整流桥直流侧突加和突卸20Ω负载

对发电机不加控制时，从图7与图8可以看出在3.5s时突加20Ω负载，交流侧电压基波频率下降，整流桥直流侧电压下掉约170V,当在7s时卸载，频率能恢复，电压虽然能恢复，但恢复时间较长。

图7 PLL跟踪的交流侧电压基波频率输出

图8 整流桥直流侧电压

3.4 对发电机采用SVG补偿容性励磁无功的加载和卸载仿真波形

对发电机控制绕组采用SVG补偿容性励磁无功电流，在整流桥直流侧突加和突卸负载时，从图9到图14可以看出，整流桥直流侧电压对负载的大小不敏感，对于突加和突卸40Ω和20Ω负载，都能经过一个较短的过渡时间后保持直流电压的稳定；PLL跟踪的交流侧电压基波频率随着负载的改变而改变，进入稳定后，40Ω和20Ω是分别对应了一个确定的频率；SVG直流侧电容除了在电容充电阶段有一个过冲外，以后都能稳定在指定的700V附近。

图9 PLL跟踪的交流侧电压基波频率输出（突加与突卸40Ω负载）

图10 PLL跟踪的交流侧电压基波频率输出（突加与突卸20Ω负载）

图11 整流桥直流侧电压（突加与突卸40Ω负载）

图12 整流桥直流侧电压（突加与突卸20Ω负载）

图13 SVG直流侧电容电压（突加与突卸40Ω负载）

图14 SVG直流侧电容电压（突加与突卸20Ω负载）

4 结语

从以上的实验和仿真结果可以看出，本文提出的采用PLL跟踪基波频率，带SVG的励磁控制方案对于带整流桥负载的双绕组异步发电机有很好的动态和稳态性能，有进一步进行研究的价值。这种励磁方法虽然只针对带整流桥负载的直流电压的稳定问题进行了研究，也可推广到其它负载。