D0I:10.13374/i.issnl00113.2009.07.04 第31卷第7期 北京科技大学学报 Vol.31 No.7 2009年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ju.2009 大容量超高速双馈电机调速系统的仿真分析及研制 解仑王志良 北京科技大学信息工程学院，北京100083 摘要提出一种应用于大容量超高速(4000kW/3600rmin)双馈变频调速控制方法，研制出相应的实际控制系统.根据 系统中负载电机、大功率变流器和工程化矢量空间计算的离散数学模型，以PSIM6.0的SIMCAD环境为开发平台，建立起双 馈电机变频调速矢量控制系统算法仿真平台，计算出相关的仿真结果，并以此为基础设计、研制出实际应用控制系统，6500 MW冲击发电机机组实验运行结果表明，系统电流响应超调量小，激磁和转矩分量解耦，动态过程磁链平滑，验证了系统仿真 模型的有效性·该控制系统具备与直流传动系统相同的优越动、静态品质· 关键词变频；矢量空间；变流器：离散数学模型：发电机机组 分类号TM344.4 Simulation analysis and development of speed adjusting systems in high-power su- per high-speed doubly-fed induction machines XIE Lun,WA NG Zhi-liang School of Information Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT An approach of high-power super high-speed doublyfed variable frequency drive and its application system were pre- sented.Based on a discrete mathematical model of doubly-fed induction machines.high capacity convertors,and engineering vector space computation,an algorithm simulation platform was constructed in SIMCAD of PSIM6.0.The application system of a 6500 MW shock generator was set up on the basis of the simulation results.Its experiment results showed that the current's overshooting was small,the exciting component and torque component were independent.and the dynamic flux was smooth.The simulation and experiment results are in agreement demonstrating the validity of the model.It is also found that the static and dynamic performances of the application system are similar to those of DC drives. KEY WORDS variable frequency:vector space:convertor:discrete model:generators 在美国、日本及东南亚等国家中，其公共电网频 品的大容量实验在性能测试方面与60业还是存在 率都为60业·在该频率下，大容量高压电器设备的 较大差异，因此60Hz大容量实验系统的研制已成 短路实验等性能的测试，是其实际应用成败的核心 为高压电器的发展方向，在工程应用中发挥着越来 问题，同时，在国外，如意大利CESI、荷兰KEMA 越重要的作用，也是本行业所要解决的重大应用问 等著名的高压电器生产及检测机构都具备60出产 题21. 品大容量短路试验生产能力山. 由50出上升到60z的大功率实验用电源有 随着中国电力工业的不断发展，国内众多生产 以下几种解决办法：交一直一交变频、直流电机传 厂家有大量出口60z高压电器产品的需要；目前， 动、交流电机变极数(10：12)及双馈变频传动等.其 我国的高压电器大容量实验都是基于50五，国内大 中双馈传动具有较多的优越性，尤其是其价格仅为 容量实验基地不具备此项实验能力，因为50比产 同容量交流传动的20%. 收稿日期：2008-10-18 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(No.2007AA04z218):国家自然科学基金资助项目(Na.60573059) 作者简介：解仑(968一)，男，副教授，博士，E-mail:ygao@mal.tsinghua.edu:cm大容量超高速双馈电机调速系统的仿真分析及研制 解 仑 王志良 北京科技大学信息工程学院‚北京100083 摘 要 提出一种应用于大容量超高速（4000kW／3600r·min －1）双馈变频调速控制方法‚研制出相应的实际控制系统．根据 系统中负载电机、大功率变流器和工程化矢量空间计算的离散数学模型‚以 PSIM6．0的 SIMCAD 环境为开发平台‚建立起双 馈电机变频调速矢量控制系统算法仿真平台‚计算出相关的仿真结果‚并以此为基础设计、研制出实际应用控制系统．6500 MW 冲击发电机机组实验运行结果表明‚系统电流响应超调量小‚激磁和转矩分量解耦‚动态过程磁链平滑‚验证了系统仿真 模型的有效性．该控制系统具备与直流传动系统相同的优越动、静态品质． 关键词 变频；矢量空间；变流器；离散数学模型；发电机机组 分类号 T M344∙4 Simulation analysis and development of speed adjusting systems in high-power su￾per high-speed doubly-fed induction machines XIE L un‚W A NG Zh-i liang School of Information Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT An approach of high-power super high-speed doubly-fed variable frequency drive and its application system were pre￾sented．Based on a discrete mathematical model of doubly-fed induction machines‚high capacity convertors‚and engineering vector space computation‚an algorithm simulation platform was constructed in SIMCAD of PSIM6．0∙ T he application system of a 6500 MW shock generator was set up on the basis of the simulation results．Its experiment results showed that the current’s overshooting was small‚the exciting component and torque component were independent‚and the dynamic flux was smooth．T he simulation and experiment results are in agreement demonstrating the validity of the model．It is also found that the static and dynamic performances of the application system are similar to those of DC drives． KEY WORDS variable frequency；vector space；convertor；discrete model；generators 收稿日期：2008-10-18 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目（No．2007AA04Z218）；国家自然科学基金资助项目（No．60573059） 作者简介：解 仑（1968－）‚男‚副教授‚博士‚E-mail：ygao＠mail．tsinghua．edu．cn 在美国、日本及东南亚等国家中‚其公共电网频 率都为60Hz．在该频率下‚大容量高压电器设备的 短路实验等性能的测试‚是其实际应用成败的核心 问题．同时‚在国外‚如意大利 CESI、荷兰 KEMA 等著名的高压电器生产及检测机构都具备60Hz 产 品大容量短路试验生产能力［1］． 随着中国电力工业的不断发展‚国内众多生产 厂家有大量出口60Hz 高压电器产品的需要；目前‚ 我国的高压电器大容量实验都是基于50Hz‚国内大 容量实验基地不具备此项实验能力．因为50Hz 产 品的大容量实验在性能测试方面与60Hz 还是存在 较大差异‚因此60Hz 大容量实验系统的研制已成 为高压电器的发展方向‚在工程应用中发挥着越来 越重要的作用‚也是本行业所要解决的重大应用问 题［2］． 由50Hz 上升到60Hz 的大功率实验用电源有 以下几种解决办法：交－直－交变频、直流电机传 动、交流电机变极数（10∶12）及双馈变频传动等．其 中双馈传动具有较多的优越性‚尤其是其价格仅为 同容量交流传动的20％． 第31卷 第7期 2009年 7月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．7 Jul．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．07．044