·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,所以当a=am时，P。取最 流励磁，不再传送电磁功率。两磁轴夹角日由负载 又因为 a2 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(5)中U,=0,可得： 大值，即在(am一元，am)区间内，。>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