第28卷第21期 电力系统自动化 Vol.28 No.21 34 2004年11月10日 Automation of Electric Power Systems Nov.10,2004 交流励磁发电机静态稳定性分析 于世涛，颜湘武，李和明，朱凌 (华北电力大学电气工程学院，河北省保定市071003) 摘要：转速可变是交流励磁发电机与传统同步发电机最根本的区别。文中从交流励磁发电机的数 学模型出发，揭示了其在任一转速下的静态稳定规律：工作区域内，在不考虑控制策略的情况下交 流励磁发电机的静态稳定性随转速下降而降低；采用自动励磁调节器，按机端电压偏移量调节励磁 电压，可以使交流励磁发电机在不同转速下保持基本相同的静态稳定性。这一规律通过试验得到 了验证，为交流励磁发电机实际运行时运行方式的选择提供了依据。 关键词：交流励磁发电机；静态稳定极限；数学模型；自动励磁调节器 中图分类号：TM712 0引言 交流励磁发电机采用交流电源励磁，其转速随 电机转子馈电频率改变而改变，可以使风机、水轮机 as① 按照最佳方式运行，改善其运行工况，提高其效率， 因而在抽水蓄能及风力发电等方面具有广阔的应用 下标带3的为定子侧相量，下标帮r的为转子侧归算到定子的相量 前景12]。这种发电机既具有同步机的某些特征 图1交流励磁发电机等效电路 (如有励磁电源)，又具有异步机的某些特征（如转速 Fig.1 Equivalent circuit of AC-excited generator 可调)，因此其运行性能也更为复杂。文献[3~7]对 根据等效电路，电压、电流只考虑基波，忽略磁 交流励磁发电机的有功和无功调节性能、能流关系、 路饱和及铁损，可得交流励磁发电机稳态运行时的 转矩特性及谐波影响等方面进行了比较详细的论 数学模型： 述。静态稳定性是衡量发电机的稳定运行能力的重 0,=-E-i,(R.+jX) 要指标，转速可变是交流励磁发电机与传统同步发 电机最根本的区别，但目前尚未看到有文献详尽讨 9=-+i.(代+x) 论转速对稳定性的影响，因而，研究不同转速下的静 (1) 态稳定规律具有重要的意义。 E,=它=-jInXm 本文从交流励磁发电机的功率特性及其静态稳 in=-i,+i 定极限出发，揭示了在任一转速下交流励磁发电机 的静态稳定规律，为交流励磁发电机实际运行时运 2 交流励磁发电机静态稳定极限 行方式的选择提供了一种依据。 2.1数学推导) 1交流励磁发电机模型 设心，为参考相量，U,与其相差角度α，由数学 模型可求得定子电流： 交流励磁发电机与传统的绕线式异步电机之间 的差别，在于其转子绕组外接有交流励磁电源。参 -R,X-8]沿+ 照异步电机的分析方法，将转子侧的量折算到定子 侧，并选取转子侧为电动机惯例，定子侧为发电机惯 [D.0-Dsin 例，可以得到交流励磁发电机的等效电路，如图1) [x(巴)+xx-Xx]号+ 所示。 【-D,ose+D,sino]X号} (2) 式中： 收稿日期：2004-03-25；修回日期：2004-05-25。 D=D:+D 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
第 卷 年 第 期 月 日 电 力 系 统 自 动 化 比 即 , 交流励磁发 电机静态稳定性分析 于 世 涛 , 颜 湘武 , 李和 明 , 朱 凌 华北 电力 大学 电气工程学 院 , 河北 省保定 市 摘要 转速 可 变是 交 流励磁发 电机与 传 统 同 步发 电机 最根本 的 区 别 。 文 中从 交 流 励磁 发 电 机 的 数 学模 型 出发 , 揭 示 了 其在任 一 转速 下 的 静 态稳 定规律 工 作 区 域 内 , 在 不 考虑控 制 策略 的 情况 下 交 流励磁发 电机 的静 态稳定性 随 转速 下 降而 降低 采 用 自动励磁调 节器 , 按机 端 电压 偏 移 量调 节励磁 电压 , 可 以 使 交 流励磁发 电机在 不 同转速 下 保持 基本 相 同 的 静 态稳 定 性 。 这 一 规律 通 过 试 验得 到 了验证 , 为 交 流励磁发 电机 实际 运行 时运行 方 式 的 选择提供 了依据 。 关键词 交流励磁 发 电机 静 态稳 定极 限 数 学模 型 自动 励磁调 节器 中图分类 号 引言 交 流励 磁 发 电机 采 用 交 流 电源 励 磁 , 其转 速 随 电机转子馈 电频率改变而 改变 , 可 以使风机 、 水 轮机 按 照最佳方 式运 行 , 改 善其运 行 工 况 , 提 高其 效 率 , 因而在抽水 蓄能及 风力发 电等方 面具有广 阔的应用 前景 , 〕 。 这 种 发 电 机 既 具 有 同 步 机 的 某 些 特 征 如有励磁 电源 , 又具有 异步机 的某些特征 如转 速 可 调 , 因此其运行性能也更为复杂 。 文 献臼 一 对 交 流励磁发 电机 的有 功和无功调节性 能 、 能流关 系 、 转矩特性 及 谐 波 影 响 等方 面 进 行 了 比 较 详 细 的论 述 。 静态稳定性 是衡量 发 电机 的稳定运行 能力 的重 要 指标 , 转 速可 变 是 交 流 励 磁 发 电机 与传统 同步 发 电机最根本 的区 别 , 但 目前 尚未 看 到有 文献 详 尽 讨 论转 速对稳定性 的影 响 , 因而 , 研究不 同转速下 的静 态稳定 规律具有重要 的意义 。 本文从交 流励磁发 电机 的功率特性及其静态稳 定极 限出发 , 揭示 了在 任 一 转 速 下 交 流励 磁 发 电机 的静态稳定规律 , 为 交 流 励 磁 发 电机 实 际 运 行 时运 行方式 的选择 提供 了一种依据 。 交流 励磁发 电机模 型 交 流励磁 发 电机 与传统 的绕线式异步 电机之 间 的差别 , 在 于其转 子 绕组 外 接 有 交 流励 磁 电源 。 参 照异 步 电机 的分析 方 法 , 将 转 子 侧 的量 折算 到定 子 侧 , 并选取转 子侧 为 电动机惯例 , 定子侧 为发 电机惯 例 , 可 以得 到交流励磁 发 电机 的等效 电路 , 如 图 〕 所示 。 卜一毛二 〕一 。 “ 击 叫口 气厂 ‘ 二‘ 必 下标带 的为定子侧相且 , 下标带 的为转子侧归算到定子的相 图 交流 励磁 发 电机 等效 电路 一 根据等效 电路 , 电压 、 电 流 只 考虑 基 波 , 忽 略磁 路饱 和及铁损 , 可 得 交 流励 磁 发 电机 稳 态 运 行 时 的 数 学模 型 一 , 一 , 、 二 , , , 、 一 。 , 丁 十 人 一 一 , · 一 了 … 、 交流励磁发 电机静态 稳定 极 限 数学推导阁 设 亡 , 为参考 相量 , 亡 与 其相 差 角度 。 , 由数学 模 型 可求得定 子 电流 ‘ , 一 一 日 冬 一 · 一 轰粤〕旨 。 , 。 。 一 。 二 〕 · 绘卜 粤 ’ 昌 , 一 盆 」旨 一 。 。。二 ·‘二 〕 。 绘 , 式 中 收 稿 日期 一 一 修 回 日 期 一 一 一 十
·学术研究·于世涛等交流励磁发电机静态稳定性分析 35 D.=X.R:+R.x, 式(6)即为异步电机的电磁功率表达式，具有转 矩稳定特性。 D,=-X,X+R尽+X 若令s=0,忽略R。的影响，可得： 定子侧输出功率为： P.=U.Eosin X. (7) P.=3Re(U,1:)= R()广-x-发]答+ 式中，B=要x0-a+90, 式(7)即为同步电机的电磁功率表达式，具有功 [D.casa-D.inx。 (3) 角稳定特性。同时，可以看出a具有功角的性质。 消耗在定子电阻上的功率为： 因此，交流励磁发电机既具有同步电机的稳定 P。=3IgR。 (4) 特性，又具有异步电机的稳定特性。 因此，发电机三相电磁功率为： 在不同转差率下由式(5)，令号 =0,可求得当 P.=3(P.十P.)(1-s)= 3X[心X里-9xR+ am=arctan 时，R,的最大值为： P。,nx=P1十P2十P,x (8) U.U:(+D.sin (5) 式中： 式中： P =-3U:X:R:1-3 sD D,X.R.-X.R: B,=3号xRD D.=-X.X.+X:-R R R=3X.u,号D+DD 根据旋转电机统一理论，异步电机、同步电机均 可视为由交流励磁发电机演变而来，它们都是交流 P1为定子电压所决定的磁场以5w的速度切割转子 励磁发电机的特例。当交流励磁发电机的转子绕组 绕组所产生的异步功率；P2为转子电压所决定的磁 不再有外来电源的限制而自行短路时，转子的角速 场以仙的速度切割定子绕组所产生的异步功率； 度决定于负载的大小，转子中的电流频率为转差频 P,mx为由定子磁场和转子磁场相互作用所产生的 率，这时交流励磁发电机转化为异步电机。当交流 同步功率的最大值。 励磁发电机的转子电流频率为0，则转子变成了直 0，交流励磁发 =- [uX1-)]= 电机是静态稳定的。Pmx即为不同转差率下交流 励磁发电机静态稳定极限值，其曲线如图2曲线1 3U(1-) 所示。 5 =Ta 2.2原理分析 (R.+CR:) +(X,+CX)2 图2中曲线2,3,4分别为代表P1,P2,P,mx这 (6) 3种功率的曲线。可以看出，交流励磁发电机可以 式中： 稳定工作的区域受到异步功率转矩稳定性中临界转 3pLR尽 差率的限制，而在此区域内其稳定性又受到同步功 T。=一 率功角稳定性中静态稳定极限的限制。 +c) 由图2及公式可知，P2的数值比较小，P,mx曲 线主要由P1,P,mx合成。工作区域内，P为斜率 w=2πf(1-s) 较大的下降曲线，超同步时为输出功率，亚同步时为 忽略铁耗时，C=1十(R,+jX,)/jXm:f为定子侧频 输人功率，P.m变化比较平缓，在任意转差率下皆 率。 为输出功率。最终合成的P。x为下降曲线。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
· 学 术 研 究 · 于 世 涛等 交 流励磁发 电机静态 稳定 性 分析 一 。 垦 十 戈 一 十 星 礁 式 即为异 步 电机 的 电磁功率表达式 , 具有转 矩 稳定 特性 。 若令 、一 , 忽略 , 的影 响 , 可得 定子侧输 出功 率为 、 一 犷 , 。 , 一 钊 一 一 、 粤」嚼 十 式 中 。 一 资 三 渭 “ 。 」、 仁 , 一 〕 。 , 、 , 一 二 入 , 丈夕 消耗 在定 子 电阻上 的功率 为 , 一 因此 , 发 电机三相 电磁 功 率为 。 , 一 式 即为 同步 电机 的 电磁功率表达式 , 具有 功 角稳定 特性 。 同时 , 可 以 看 出 具有 功角 的性 质 。 因此 , 交 流励 磁 发 电机 既具 有 同步 电机 的稳定 特性 , 又具有异 步 电机 的稳定特性 。 厂 , 。 、 , , 一 “丸 曰 弋 丁 一 攀弋“ · 十 在 不 同转 差 率 下 由式 , 令瓷 一 。 , 可 求 得 当 · 一 二 会 时 , 。 的最大值为 , 竺 。 。。 。 。 ‘ 、 。 。 一 , 。、 , , 。 , 式 中 式 中 尸 一 盘 一 。 一 一 垦 一 、 盖一 尺 、 垦 一 攀 轰“ 一 根 据旋转 电机 统一理论 , 异 步 电机 、 同步 电机 均 可视 为 由交 流励磁 发 电机 演 变 而来 , 它们 都 是 交 流 励磁发 电机 的特例 。 当交流励 磁发 电机 的转 子绕组 不再有外来 电源 的 限 制 而 自行 短 路 时 , 转 子 的角 速 度决定于 负载 的大 小 , 转 子 中的 电流 频 率 为 转 差 频 率 , 这 时交流励 磁 发 电 机 转 化 为 异 步 电 机 。 当交 流 励磁发 电机 的转 子 电 流频 率 为 。 , 则 转 子 变 成 了 直 流励磁 , 不再传 送 电磁 功 率 。 两 磁 轴 夹 角 夕 由负 载 决定 , 这 时交流励磁 发 电机转 化 为传统 的 同步 电机 。 因此 , 若令式 中 一 , 可得 尸 , 二 一 竺 构汁 斌 一 为定 子 电压所 决定 的磁场 以 。 的速度 切 割转子 绕组所 产生 的异步 功率 尸 为转子 电压 所决定 的磁 场 以 。 的速 度 切 割 定 子 绕 组 所 产 生 的异 步 功 率 尸 二 为 由定 子磁 场 和 转 子 磁 场 相 互 作 用 所 产 生 的 同步功率的最 大值 。 又 因为等 。一 。 。 , 所 以“ 一 时 , 取最 一 。 。 一 , 、 一 。 刁尸 , 一 、 , 、 卜 灭但 , 即 仕 饭 一 兀 , , 匹 司 内 , 不 一 户 , 父 侃 励 概 友 , 一 缸 盖知 一 , 〕 丛 一 导 · , 一 爪 。 式 中 丛 · , 尺 , 影 · · , 。 一 匹左竺二卫 忽略铁耗 时 , 一 , 十 , 为定 子侧 频 率 。 电机是静 态 稳 定 的 。 尸。 、 即 为 不 同转 差 率 下 交 流 励磁 发 电机 静 态 稳 定 极 限 值 , 其 曲线 如 图 曲线 所示 。 原 理 分 析 图 中 曲线 , , 分别 为代表 尸 , 尸 , 尸 , 、 这 种功率 的 曲线 。 可 以 看 出 , 交 流励 磁 发 电机 可 以 稳 定 工作 的区 域受到异 步功 率转矩稳定 性 中临界转 差率 的限制 , 而在 此 区 域 内其 稳 定 性 又 受 到 同步 功 率功角稳 定性 中静态稳定 极 限的限制 。 由图 及 公 式 可 知 , 尸 的数值 比 较 小 , , 二 曲 线 主要 由 , 尸 , 二 合成 。 工 作 区 域 内 , 尸 为斜 率 较 大 的下降 曲线 , 超 同步 时为输 出功率 , 亚 同步时为 输 人功率 , 尸 , , 二 变 化 比较 平 缓 , 在 任 意转 差 率下 皆 为输 出功率 。 最 终合成 的 尸 , , 二 为下 降 曲线
36 电力系玩自动化 2004,28(21) 2.0 3交流励磁发电机静态稳定试验 1.5 采用一台6极5.5kW/380V的三相绕线式异 1.0 步电机作为交流励磁发电机的物理试验模型，由一 a0.5 台直流电动机作为原动机，采用交-直-交电压型逆 变电路构成励磁回路，整个控制系统由多单片机控 0 制。 -0.5 因为可测得的数据为定子侧输出功率的极限 -1.008-0.6-0.4-0200.20.40.6081.0 值，故对式(3)求最大值Pmx。忽略定子电阻，有 转差率 Pmx=P。x/(1一5)。如图4所示，曲线1为Pmx 1为静态稳定极限P。,m；2为由Us产生的异步功率乃；3为由U.产生的 异步功率P:4为U,与U,相互作用产生的同步功率的最大值P,m 的理论值，曲线2为P,m的实测值，可以看出，两条 曲线基本吻合。 图2交流励磁发电机静态稳定极限曲线 Fig.2 Curve of static state stability limit 14r 12 此结论可解释如下：普通的异步电机只能工作 1.0 于超同步发电机和亚同步电动机两种运行方式，交 0.8 流励磁发电机由于同步功率的引人，可以工作于亚 首0.6 0.4 同步发电机状态，但其异步功率在亚同步时仍表现 0.2 为输入功率。要保证功率的输出，同步功率必须增 0 -0.2 加，使功角增大，稳定性降低。即由于异步功率P -0.4 的存在，使电机工作区域内P。,m呈下降曲线。 1.0-0.8-0.6-0.4-0200.20.40.6081.0 转差岸 由以上分析可知，在亚同步时，交流励磁发电机 1为P,m的理论值：2为无自动励磁调节器时P,m的实测值 的静态稳定极限有可能小于1，甚至小于0，即不能 3为加入自动励磁调节器后P,ma的实测值 发出功率。特别是大功率电机，其转子电阻相对较 图4交流励磁发电机静态稳定试验数据 小，曲线下降的斜率会更大。 Fig.4 Data of AC-excited generator static state stability experiment 根据同步电机稳定性的原理，提高励磁电压可 以提高交流励磁发电机的静态稳定极限。图3中曲 在试验系统中加人自动励磁调节器，按机端电 线1~曲线3分别代表U,为不同值时的P,mx曲 压偏移量调节励磁电压。当机端电压下降时，通过 线，U1>U2>U。可见，交流励磁发电机静态稳 PID运算，控制整流桥输出的直流电压增加，使得励 磁电压幅值增加，电机的静态稳定极限也增加；同 定极限值随励磁电压力，幅值的增加而增加。因 时，励磁电流增大，使得机端电压升高，达到给定值。 此，可以通过适当调节U,的幅值使电机在任意转 反之亦然。这样，加人自动励磁调节器后，在机端电 差率下都具有一定的静态稳定极限。 压给定值不变时，交流励磁发电机静态稳定极限在 3.0 不同的转差下基本保持不变。不同转差下的试验结 已 果如表1及图4曲线3所示。 20 表1计及自动励磁调节器时，不同转差率下 交流励磁发电机静态稳定极限值 Table 1 Static state stability limits at different slips considering of exeiting adjuster 05 转子转速n,/(r·min-J)转差率s 静稳极限P,x 1060 -0.06 1.30 0 1040 -0.04 1.25 0.5 1000 0 1.30 -1.0-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81.0 转差率 980 0.02 1.25 1为U,=nH:2为，=，2：3为，=3：1>2>Ur3 960 0.04 1.25 图3不同励磁电压下交流励磁发电机 940 0.06 1.25 静态稳定极限曲线 Fig.3 Curve of static state stability limits 4结论 with different U, a.交流励磁发电机既具有同步电机的功角稳 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
电 力 系 玩 自 动 快 , 乌 。 , 一 名 一 石 一 一 石 转差率 为静态称定极限 凡 , 。 为由 产生的异步功率 几 为由 产生 的 异步功率 几 为 与 相互作用产生的同步功率的最大值 , 图 交 流励 磁发 电机 静态稳 定 极 限 曲线 坛 交流 励磁 发 电机静态 稳定试验 采用一 台 极 的三相绕线式异 步 电机作为交流励 磁 发 电机 的物 理试 验模 型 , 由一 台直 流 电动机作 为原 动 机 , 采 用 交一 直一交 电压 型 逆 变 电路构成励磁 回 路 , 整 个 控 制 系统 由多单 片机 控 制 。 因 为 可 测 得 的数 据 为定 子 侧 输 出功 率 的极 限 值 , 故对式 求 最 大 值 , 。 、 。 忽 略 定 子 电 阻 , 有 , , 。、 一 。 如 图 所示 , 曲线 为 , 的理论值 , 曲线 为 , 。 、 的实测 值 , 可 以 看 出 , 两条 曲线基本 吻合 。 此结论 可解释 如 下 普通 的异 步 电机 只能 工 作 于超 同步发 电机 和 亚 同步 电动 机 两 种 运行 方式 , 交 流励磁 发 电机 由于 同步 功 率 的 引人 , 可 以 工作 于 亚 同步发 电机状态 , 但 其 异 步 功率 在亚 同步 时仍 表 现 为输人 功率 。 要保 证 功率 的输 出 , 同步 功 率必 须增 加 , 使功 角增大 , 稳 定 性 降低 。 即 由于 异 步 功 率 尸 的存在 , 使 电机工作 区域 内 , 、 二 呈 下 降曲线 。 由以 上分析可知 , 在 亚 同步时 , 交 流励磁发 电机 的静态稳定极 限有 可 能小 于 , 甚 至 小 于 。 , 即不 能 发 出功率 。 特别是 大 功 率 电机 , 其 转 子 电阻相 对 较 小 , 曲线 下 降的斜率会更 大 。 根 据 同步 电机稳 定性 的原 理 , 提 高励 磁 电压 可 以 提高交 流励 磁发 电机 的静态稳定极 限 。 图 中曲 线 一 曲线 分 别 代 表 为 不 同值 时 的 , 、 曲 线 , , 。 。 可 见 , 交 流励 磁 发 电 机 静 态 稳 定极 限值 随 励 磁 电 压 幅 值 的 增 加 而 增 加 。 因 此 , 可 以 通 过 适 当调 节 的 幅值使 电机 在 任 意 转 差率下都具有一定 的静态稳定极 限 。 ‘ ︹︺ 口一‘ 一 一 一 一 一 石 。 一 石 名 转差率 为 , 的理论值 为无 自动励磁调节器时 , 的实测值 为加入 自动励磁调节器后 , 、 的实测值 图 交流励磁发 电机 静 态 稳定试验数 据 在试验 系统 中加 人 自动励磁 调 节 器 , 按 机 端 电 压偏移量 调节励 磁 电压 。 当机 端 电压 下 降时 , 通 过 运算 , 控制整 流桥输 出的直流 电压增 加 , 使 得励 磁 电压 幅值 增 加 , 电机 的静 态 稳 定 极 限 也 增 加 同 时 , 励磁 电流增 大 , 使得机端 电压升 高 , 达 到给定值 。 反 之亦 然 。 这样 , 加人 自动励磁调 节器后 , 在机 端 电 压给定值不 变时 , 交 流励 磁 发 电 机 静 态稳 定 极 限在 不 同的转差 下基本保持不 变 。 不 同转差 下 的试验结 果如表 及 图 曲线 所 示 。 表 计 及 自动励磁调 节器 时 , 不 同转差 率 下 交 流 励磁发 电机 静态 稳定 极 限 值 叻 转 子 转 速 · 一 ’ 转差 率 , 静稳极 限 八 , 一 一 ‘ 目曰口 左连卜九︺ 钊八 一 一‘ ‘一 一占 一 一 名 一 石 一 一 名 转差率 为 图 为 娇 二 铸 为铸 二 铸 铸 不 同励磁 电压 下 交 流 励 磁发 电机 静态 稳 定 极 限 曲线 碑 ” 结 论 交 流励 磁 发 电 机 既具 有 同步 电机 的功 角 稳
·学术研究·于世涛等交流励磁发电机静态稳定性分析 37 定特性，又具有异步电机的转矩稳定特性。在各个 State Characteristics of Double Fed Synchronous Machines. 转差点上其表现出同步电机的功角稳定特性。 IEEE Trans on Energy Conversion,1989,4(2):250~256 5韦忠朝，黄声华，陶醒世，等(Wei Zhongchao,Huang Shenghua, b.由于异步功率P,的影响，使得工作区域内 Tao Xingshi,etal).变速恒频双馈发电机运行原理及稳态性能 交流励磁发电机的静态稳定极限为如图2所示的下 (The Operating Principle and Steady-state Performance of a 降曲线，即其静态稳定性随转速下降而降低。在不 Variable-speed Constant Frequency VSCF Double-fed 考虑控制策略的情况下，交流励磁发电机更适合工 Generator).华中理工大学学报(Journal of Huazhong Science'and 作于超同步方式下。 Technology University),1996,24(5):34~37 6郭可忠，黄宏亮，莫春霞(Guo Kezhong,Huang Hongliang,Mo ℃.采用适当的控制策略可以提高交流励磁发 Chunxia).交流励磁发电机稳态运行的研究(Analysis of AC 电机的静态稳定极限。本文采用自动励磁调节器， Excited Generator During Steady-state Operation).上海交通大 按机端电压偏移量调节励磁电压，可以使交流励磁 ￥学报(Journal of Shanghai Jiaotong University),2002,36(2): 发电机静态稳定极限在不同的转差下基本保持不 251~254 变，即在各个转差点上保持基本相同的静态稳定性。 7杨顺昌，空勇，余渝(Yang Shunchang,Liao Yong,YuYu) 考忠请波影响后交流励磁电动机电磁转矩的分析与计算 参考文献 (Analysis and Calculation of Electrometric Torques for AC Excited Motors Incorporation the Effect of Harmonic Currents in 1 Hansen L H,Madsen P H,Blaabjerg F,et al.Generators and the Excitation Source).电工技术学报(Transactions of China Power Electronics Technology for Wind Turbines.In, Electrotechnical Society),2003,18(1):5~9 Proceedings of 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON'01),Vol 1.Piscataway (NJ): 于世涛(1973一)，男，博士研究生，主要从事电机理论分 IEEE,2001.2000~2005 2 Kuwabara T,Shibuya A,Furuta H.Design and Dynamic 析与控制以及电力系统稳定控制方面的研究工作。E-mail: Response Characteristics of 400 MW Adjustable Speed Pumped xyst@163.com Storage Unit for Ohkawachi Power Station.IEEE Trans on 颜湘武(1965一)，男，博士，教投，主要从事电力系统稳 Energy Conversion,1996,11(2);376~382 定控制和电气设备自动化方面的研究工作。 3 Vicatos M S.Steady State Analysis of a Double Fed Induction 李和明(1957一)，男，教授，博士生导师，主要从事电机 Generator Under Synchronous Operation.IEEE Trans on 理论分析及大型发电机在线检测与故倖诊断方面的研究工 Energy Conversion,1989,4(9):495~501 作。 4 Tamure J.Sasaki T,Ishikawa S,et al.Analysis of the Steady ANALYSIS ON THE STEADY-STATE STABILITY OF AC-EXCITED GENERATOR Yu Shitao,Yan Xiangwu,Li Heming,Zhu Ling (North China Electric Power University,Baoding 071003,China) Abstract:The most significant difference between the AC-exited generator and the traditional synchronous generator is that the speed of the former is adjustable.This paper establishes the law of steady-state stability of the AC-excited generator at any speed from the mathematic model:(1)the steady-state stability is descendent in the working range as the speed descends without any control methods;(2)the steady-state stability is nearly equal at different speed considering the effect of the automatic exciting regulator.This law is tested by experiment and provides a reference for the choice of operating mode in practical operation Key words:AC-excited generator;steady-state stability limit;mathematic model;automatic exciting regulator 重要通知 为解决日益严重的垃圾邮件问题，凡投寄本刊的电子邮件的主题 中必须含有识别符“toaeps”,否则将视为垃圾邮件被滤除。 1994-2010 China Academie Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
· 学 术研 究 · 于 世 涛 等 交流励 磁 发 电机静态 稳定性分析 定特性 , 又具有 异 步 电机 的转 矩 稳 定 特 性 。 在 各 个 转差 点上其表现 出 同步 电机 的功角稳定特性 。 由于异 步 功 率 尸 的影 响 , 使 得 工 作 区 域 内 交流励 磁发 电机 的静态稳定 极 限为如 图 所示 的下 降 曲线 , 即其静 态 稳 定 性 随转 速 下 降而 降低 。 在 不 考虑控制策略 的情 况 下 , 交 流 励 磁 发 电机 更 适 合 工 作 于超 同步方式下 。 采 用 适 当 的控 制 策 略 可 以 提 高 交 流励 磁 发 电机 的静态稳 定 极 限 。 本 文 采 用 自动励 磁 调 节 器 , 按机端 电压偏移量 调 节 励 磁 电压 , 可 以 使 交 流 励 磁 发 电机静 态 稳 定 极 限 在 不 同 的 转 差 下 基 本 保 持 不 变 , 即在各个转差点 上保持基本 相 同的静态稳定 性 。 参 考 文 献 , , , ’ , , , , , , 一 , , , , , , , 一 韦 忠 朝 , 黄声 华 , 陶 醒 世 , 等 , 。 , , 变速 恒 频 双 馈 发 电 机 运 行 原 理 及 稳 态 性 能 分析 一 巴 华 中理 工大学学 报 , , 郭可 忠 , 黄 宏 亮 , 莫 春 霞 , , 交 流 励 磁 发 电 机 稳 态 运 行 的 研 究 一 上 海 交 通 大 学 学 报 , , 杨顺 昌 , 廖 勇 , 余 渝 , , 考虑 谐 波 影 响 后 交 流 励 磁 电 动 机 电 磁 转 矩 的 分 析 与 计 算 电 工 技 术 学 报 , , 于世 涛 一 , 男 , 博士研 究 生 , 主 要从 事 电机 理 论 分 析 与 控 制 以 及 电 力 系统 稳 定 控 制 方 面 的 研 究 工 作 。 颜 湘 武 一 , 男 , 博 士 , 教授 , 主要 从 事电 力 系统 稳 定控 制 和 电 气 设备 自动 化 方 面 的研 究 工 作 。 李和 明 一 , 男 , 教授 , 博 士 生 导 师 , 主 要 从 事 电 机 理 论 分析及 大 型 发 电 机在 线 检 测 与 故 障诊 断 方 面 的 研 究 工 作 。 一 一 , , , , , 一 一 一 一 一 犷 鬓薰暴馨黝薰薰罐 为解决 日益严重的垃圾邮件 问题 , 凡投寄本刊的电子邮件的主题 中必须含有识别符 “ ” , 否则将 视为垃圾邮件被滤除