基于Matlab的雙饋調(diào)速系統(tǒng)研究

5．對實際系統(tǒng)的仿真分析

　　應(yīng)用該模型對實際雙饋調(diào)速系統(tǒng)進行仿真分析以驗證模型的合理性。該雙饋調(diào)速系統(tǒng)是中國環(huán)流器2號(HL-2A)的環(huán)向場電源供電系統(tǒng)。由兩套80MVA交流脈沖發(fā)電機組組成。每套機組由同軸的一臺6kV 2500kW 4極繞線式異步電動機，一個飛輪，一臺隱極式、4極、雙Y相移30º的3kV 80MVA脈沖同步發(fā)電機和一臺勵磁發(fā)電機組成，系統(tǒng)GD2為287 t?m2。環(huán)向磁場供電電源的工作原理是，由電動機以低功率拖動整個軸系轉(zhuǎn)到高轉(zhuǎn)速，將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化成軸系的轉(zhuǎn)動動能，然后對發(fā)電機進行快速勵磁并進行適當(dāng)控制，發(fā)電機通過變流器以大功率放電，同時伴隨著軸系轉(zhuǎn)速迅速下降，軸系的轉(zhuǎn)動動能轉(zhuǎn)化為電能放出。

　　為增加該供機組的儲能與釋能，為這兩套機組的電動機配備了在轉(zhuǎn)子側(cè)進行變頻調(diào)速的交-交變頻器，以使電動機以雙饋調(diào)速的方式將機組超同步運行至1650rpm。機組的啟動過程是，先由盤車機構(gòu)盤動到2rpm，從2rpm到1476rpm則由電動機并借助液體電阻滑差調(diào)節(jié)器來完成，當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1476rpm時，將轉(zhuǎn)子從液體電阻切換到交-交變頻器，電動機以雙饋變頻調(diào)速的方式將機組繼續(xù)加速至1650rpm。

　　已知實際系統(tǒng)的電動機參數(shù)為：定、轉(zhuǎn)子額定電壓6000、1640伏，額定電流284、933安，額定轉(zhuǎn)速1476rmp。仿真中將轉(zhuǎn)速給定設(shè)為1515rmp，要求升速過程中定轉(zhuǎn)子電流、力矩為額定值，定子側(cè)功率因數(shù)95%以上。因為受仿真時間與計算機內(nèi)存、仿真模型大小的限制，每次仿真時間最多可設(shè)為6秒鐘，因此只仿真了從1476~1477rmp、1498.5~1500.5rmp兩段，借此說明投入變頻器和超同步兩段過程。仿真的結(jié)果如下圖所示：(以下仿真圖形的縱軸均以秒為時間單位)

　　從圖9-11可以觀測到0.6秒時轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩升到0.7（標(biāo)幺值），1秒鐘時升到1，并保持該轉(zhuǎn)矩加速。在超同步過程中定、轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)矩仍保持在額定值1并測得定、轉(zhuǎn)子電流幅值為390安、1280安，與實際系統(tǒng)的定、轉(zhuǎn)子幅值401安、1319安非常接近，從圖12可以看出定子繞組的電流、電壓其相位幾乎一致，說明功率因數(shù)很高。這些驗證了該模型的正確性與參數(shù)選擇的合理性。

　　HL-2A裝置的極向場供電電源的結(jié)構(gòu)與環(huán)向場的類似，該套機組原產(chǎn)日本，設(shè)計額定轉(zhuǎn)速就是3600rpm、電動機工作頻率60Hz，但在我國的電網(wǎng)條件下只能運行在最高轉(zhuǎn)速2991rpm，為充分利用該套機組的容量，也擬為其配備類似的變頻裝置，所以這套雙饋調(diào)速系統(tǒng)的建模及仿真分析對125 MVA機組的雙饋調(diào)速系統(tǒng)容量等選取來說具有直接的指導(dǎo)意義。

結(jié)束語

　　Matlab是當(dāng)今廣泛使用的仿真工具但實際使用中也會遇到一些諸如聯(lián)接不匹配的問題，應(yīng)分析具體的原因找出解決的辦法。本文中的措施是行之有效的。

　　雙饋變頻調(diào)速系統(tǒng)可以有效提高定子側(cè)功率因數(shù)到1，另外雙饋變頻調(diào)速所需變頻器容量相對較小，在變頻器輸出頻率不高的場合有很高的應(yīng)用價值。

　　這套雙饋調(diào)速系統(tǒng)模型對研究類似的問題有一定的參考價值，仿真的結(jié)果可作為系統(tǒng)設(shè)計的參考，如變頻器容量、變頻器的供電電壓、電抗器的值、加速轉(zhuǎn)矩等有關(guān)量的設(shè)計。