異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷在電力系統(tǒng)中大量存在,所以其自身特性和動(dòng)態(tài)性能將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響,故而對(duì)異步電動(dòng)機(jī)并網(wǎng)情況下動(dòng)態(tài)特性的研究對(duì)于分析和解決問題至關(guān)重要,而合適的異步電動(dòng)機(jī)模型不僅可以簡(jiǎn)化問題,而且能夠更為直觀的物理化的認(rèn)識(shí)異步電機(jī)的自身特性和與系統(tǒng)之間的相互作用。但是傳統(tǒng)的異步電動(dòng)機(jī)建模方法大多基于數(shù)學(xué)化的描述,由于異步電動(dòng)機(jī)自身高維、非線性和強(qiáng)耦合的特性,這種建模思想給直觀的分析問題帶來了困難。所以本文基于異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)電勢(shì)旋轉(zhuǎn)矢量的概念,提出了異步電動(dòng)機(jī)的幅相運(yùn)動(dòng)模型,將有功、無功功率作為激勵(lì),內(nèi)電勢(shì)幅值和旋轉(zhuǎn)頻率作為響應(yīng),并且利用這種模型從動(dòng)力學(xué)的思想出發(fā)對(duì)異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了分析。本文所研究的重點(diǎn)分為四個(gè)部分:1.基于網(wǎng)絡(luò)供給的有功、無功功率與異步電動(dòng)機(jī)需求的有功、無功功率的平衡和氣隙功率與機(jī)械功率的平衡,以有功、無功功率作為激勵(lì),異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)電勢(shì)的幅值和旋轉(zhuǎn)頻率作為響應(yīng),建立了異步電動(dòng)機(jī)幅相運(yùn)動(dòng)模型,然后通過時(shí)域仿真,驗(yàn)證了模型的正確性。2.基于所建立的異步電動(dòng)機(jī)幅相運(yùn)動(dòng)模型,提出了基于功率因數(shù)平衡和氣隙功率與機(jī)械功率平衡的異步電動(dòng)機(jī)大擾動(dòng)穩(wěn)定判據(jù),在不同類型的機(jī)械負(fù)載和不同的故障類型下對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的失穩(wěn)形式進(jìn)行了分析,并且利用動(dòng)力學(xué)的思想從物理的角度解釋了不同失穩(wěn)形式出現(xiàn)的原因,然后通過時(shí)域仿真對(duì)理論分析的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。3.基于異步電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)在其正常工作運(yùn)行中起到的作用,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)供給的有功、無功功率和異步電動(dòng)機(jī)需求的有功、無功功率,以異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速作為響應(yīng),建立異步電動(dòng)機(jī)模型,然后基于該模型對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈對(duì)異步電動(dòng)機(jī)自身特性和網(wǎng)絡(luò)與異步電動(dòng)機(jī)之間相互作用的影響進(jìn)行了分析。4.鑒于系統(tǒng)中用于對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償裝置的大量使用,分析無功補(bǔ)償裝置的作用方式以及與異步電動(dòng)機(jī)之間的相互作用尤為重要,所以本文首先基于功率的傳輸與平衡從物理的角度對(duì)無功補(bǔ)償裝置的工作原理進(jìn)行了分析,然后根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的有功無功模型,通過分析無功補(bǔ)償裝置對(duì)有功、無功功率的影響,從而分析其對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)電勢(shì)幅值和頻率動(dòng)態(tài)的影響。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM343
【部分圖文】：

圖 3.7 電源電壓降低情況下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波形圖 3.8 電源電壓降低情況下內(nèi)電勢(shì)幅值波形時(shí)域仿真驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果，從時(shí)域仿真圖中可以看出，在電源電壓下，異步機(jī)的內(nèi)電勢(shì)幅值由正常工作時(shí)的 0.8p.u.降到了 0.2p.u.，但是當(dāng)內(nèi)電勢(shì)幅定時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仍然在下降，這是因?yàn)樵谶@種類型的機(jī)械負(fù)載條件下，異步機(jī)

38圖 3.8 電源電壓降低情況下內(nèi)電勢(shì)幅值波形時(shí)域仿真驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果，從時(shí)域仿真圖中可以看出，在電源電壓下，異步機(jī)的內(nèi)電勢(shì)幅值由正常工作時(shí)的 0.8p.u.降到了 0.2p.u.，但是當(dāng)內(nèi)電勢(shì)幅定時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仍然在下降，這是因?yàn)樵谶@種類型的機(jī)械負(fù)載條件下，異步機(jī)代表功率因數(shù)平衡的內(nèi)電勢(shì)幅值-轉(zhuǎn)差曲線不斷靠近高轉(zhuǎn)差低電壓的平衡點(diǎn)，在點(diǎn)附近時(shí)，內(nèi)電勢(shì)幅值基本保持不變，旋轉(zhuǎn)頻率有微小的變化，但是此時(shí)工作平衡點(diǎn)并不重合，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仍然在降低，一段時(shí)間后，達(dá)到穩(wěn)定。2）雙回線路斷線這種故障類型下，設(shè)定異步機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩標(biāo)定值為 0.4p.u.，在 t=3s 時(shí)，發(fā)生雙路斷線，線路阻抗由 0.5p.u.變成 1p.u.，可以得到異步機(jī)內(nèi)電勢(shì)幅值和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

39圖 3.10 雙回線路斷線情況下內(nèi)電勢(shì)幅值波形時(shí)域仿真驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果，從時(shí)域仿真圖中可以看出，在雙回線路斷時(shí)，異步機(jī)的內(nèi)電勢(shì)幅值由正常工作時(shí)的 0.8p.u.降到了 0.18p.u.，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在內(nèi)勢(shì)幅值已穩(wěn)定的情況下仍在下降。（3）負(fù)荷突增在 t=4s 時(shí)，異步機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩的標(biāo)定值由 0.3p.u.增加到 0.6p.u.，可以得到異步內(nèi)電勢(shì)幅值和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的仿真波形如下：
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