《籠型異步發電機系統電壓與頻率穩定控制的新方法研究》是依託湖南大學，由程苗苗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：籠型異步發電機系統電壓與頻率穩定控制的新方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：程苗苗
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著小水電，風電等新能源的開發和中小型分散電源系統的發展，籠型異步發電機由於簡單，堅固，價廉等優點而備受關注；其缺點是轉速或負載變化時難以維持電壓/頻率的穩定。因此，迫切需要一種簡單可靠且性能優良的方法來實現電壓/頻率控制，提高帶載能力。本項目首先從異步發電機的穩暫態模型出發，結合無功補償的動態過程，重點突破其自身參數對電壓暫態的作用機理和影響規律，形成對無功補償方法在補償容量，回響速度，控制精度等方面的性能要求；其次，提出一種新型的無功補償方法-並聯型MERS（磁能回復開關），從建模分析，控制策略，參數設計三個方面建立起並聯型MERS控制理論，進而提出其對異步發電機系統中各種複雜負載情況的電壓控制方法；再次，研究異步發電機系統頻率波動的產生機理和作用因素，突破暫態頻率偏移對電壓的耦合影響和量化分析，並提出基於飛輪儲能的電力緩衝器來平衡負載，穩定頻率。以上方法實用可靠，具有廣闊的套用前景。
結題摘要
利用可再生能源，開發中小型分散式電源系統是滿足電力需求的持續增長，解決環境問題的重要手段。近年來，隨著我國電氣化事業的推進，小水電和風電得到了很大發展，在提高農村電氣化水平、減排溫室氣體以及電力系統災害應急等方面發揮了重要作用。籠型異步發電機由於簡單，堅固，價廉等優點而備受關注；其缺點是原動機轉速變化或負載阻抗改變時難以維持電壓與頻率的穩定。 本項目圍繞籠型異步發電機系統獨立運行時的穩定性問題展開研究，主要研究內容包括：1、異步發電機獨立運行的穩定性分析；本項目建立了電容自勵條件下異步發電機的穩暫態電氣模型，分析了負載阻抗，電機轉速，自勵電容及定子端電壓之間的量化關係。分析了負載躍變時電壓衰減的動態過程，重點解決了負載變化時異步電機避免消磁的端電壓臨界條件。 2、MERS ( Magnetic Energy Recovery Switch) 並聯無功補償控制方法研究。本項目研究了MERS的結構拓撲組，提出了半橋和全橋結構的SVC-MERS，研究其工作原理，提出了相位角控制以及波形直接控制方法，進行了仿真和實驗驗證。同時，建立電氣數學模型，分析其補償性能，包括無功補償範圍，諧波特性等。最終提出了MERS最佳化控制以及參數設計方法。再次，提出了平衡/不平衡負載條件下基於MERS的異步電機穩定控制方法，並進行了仿真和實驗驗證。3、基於飛輪電力緩衝器的頻率控制方法研究。本項目提出了飛輪電力緩衝器的基本概念，明確了其穩態和暫態運行機理，揭示了系統頻率控制目標和飛輪裝置自身設計參數之間的量化關係。實驗驗證了頻率瞬變情況下飛輪電力緩衝器的有功輸出回響以及電壓瞬變時飛輪電力緩衝器的無功輸出回響。 通過本項目的研究，闡明了負載變化時異步發電機的電壓穩暫態變化過程，提出了基於MERS並聯無功補償的電壓控制方法，以及基於飛輪電力緩衝器的頻率控制方法，建立起簡單可靠且性能優良的中小型分散式發電系統運行模式。研究成果可為分散式電源系統的電能質量控制、異步發電機的穩定運行提供理論指導。
