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电机学复习 —— 华北电力大学控制科学与工程学院 吕 跃 刚 一、变压器空载运行 电机学基础 有功功率：一次侧吸收功率——“电动机惯例” 二次侧发出功率——“发电机惯例” 无功功率：一次侧吸收滞后性（感性）无功 二次侧发出滞后性（感性）无功 电压、电流、磁通符合右手定则 空载（励磁）电流 的磁动势 是空载磁动势 产生的，且 设 ： Φ Φ i2 e2 u2 i1 e1 u1 i0 ZL 令 ，相量形式： 即电动势滞后磁链900 铁芯存在磁滞与涡流，产生铁损，同时使磁通滞后励磁电流 角度。 励磁电流无功分量产生磁通；有功分量是铁损与铜损。 等效电路： R1铜损、X1漏抗、Rm铁损、Xm励磁电抗 由于铜铁损很小，励磁电抗远大于漏抗，因此：U1≈E1 其中：r1=线圈长度/（磁导率×线圈面积） 相量图： 一、变压器负载运行 电机学基础 负载： 回路总的磁动势： 合成磁动势产生励磁磁动势。此时，虽然I0变为I1，但R1太小，∴U1≈E1，F0变化不大。 ∴ —— 磁动势平衡方程 其中： ， 一、二次电压与电流的关系： 等效电路： 折合前后有功/无功功率、功率因数不变： 交流电枢绕组的磁动势 电机学基础 +A α 展开 A X 转子 定子 A X 0 A 1、磁动势的表示方法： 2、傅里叶变换后，基波磁动势 3、交变电流产生脉振磁动势： 设AX中通入 基波磁动势 既是空间函数，又是时间函数 4、脉振磁动势可分解为两个旋转磁动势 即可分解为气隙内正反转的两个磁动势。 5、用空间矢量表示的空间正弦分布（基波）磁动势 注：磁动势NI主要消耗在气隙上 空间电角度 三次谐波磁动势 j j j j i i i i FK1 FK1 FK1 FK1 F’K1 F’K1 F’K1 F’K1 F”K1 F”K1 F”K1 F”K1 ωt=0o ωt=60o ωt=90o ωt=120o 三相磁动势 第一章 电机学基础 三相电流： 三相基波磁动势： 三个反向旋转磁动势相加为零，剩下的三个正向磁动势叠加。 与单相脉振磁动势比，三相为旋转磁动势。振幅不变，顺ABC正相序方向，旋转角速度 F1的瞬时位置可由 决定，且某相电流达到最大值时，F1位于该相轴线上。 高次谐波：3次及3的倍频相互抵消， 5次谐波以 朝反向旋转，幅值为基波的五分之一 7次谐波以 朝正向旋转，幅值为基波的七分之一 验证ωt=240o时： 一、变压器负载运行 第一章 电机学基础 一、变压器负载运行 第一章 电机学基础 一、变压器负载运行 第一章 电机学基础 一、变压器负载运行 第一章 电机学基础 一、变压器负载运行 第一章 电机学基础 第一章 绪 论 二、风力发电机组的主要类型与控制要求 定桨距失速型机组 监控系统任务：控制风力发电机并网与脱网；自动相位补偿；监视机组的运行状态、电网状况与气象情况；异常工况保护停机；产生并记录风速、功率、发电量等机组运行数据。 全桨叶变距型机组 监控系统任务：控制风力发电机并网与脱网；优化功率曲线；监视机组的运行状态、电网状况与气象情况；异常工况保护停机；产生并记录风速、功率、发电量等机组运行数据。 基于变速恒频技术的变速型机组 监控系统任务除去上述功能外主要包括： 基于微处理器及先进IGBT电力电子技术的发电机转子变频励磁；脉宽调制技术产生正弦电压控制发电机输出电压与频率质量；低于额定风速的最大风能（功率）控制与高于额定风速的恒定额定功率控制。 第一章 绪 论 三、风力发电机组的控制技术 定桨距失速型机组 解决了风力发电机组的并网问题和运行安全性与可靠性问题，采用了软并网技术、空气动力刹车技术、偏航与自动解缆技术。 固定的节距角及电网频率决定的转速，简化了控制与伺服驱动系统 。 全桨叶变距型机组 启动时可进行转速控制，并网后可进行功率控制。 电液伺服机构与闭环变距控制提高了机组效率。 基于变速恒频技术的变速型机组 采用变速风力发电机。 根据风速信号控制，低于额定风速跟踪最佳功率曲线，高于额定风速柔性保证额定功率输出。改善了高次谐波对电网影响，提高了功率因数，高效高质地向电网供电。 习题：各不同类型机组的控制技术有何功能特点。 第一章 绪 论 图中看出，系统的特性除了与机组特性有关外，还受控制器影响。 运行中控制器可改变功率输出，风能看成是扰动。 四、风力发电机组的控制特性 第一章 绪 论 五、风力发电机组的控制系统结构 用户界面 输入用户指令，变更参数