[发明专利]一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法

权利要求书

1.一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)在转子的d轴和q轴上均设有励磁绕组，d轴和q轴上励磁绕组的轴线相互垂直，d轴和q轴绕组分别通入励磁电流I_fd和I_fq；

(2)确定调相机初始状态，所述调相机初始状态包括无功功率Q、d轴与q轴励磁电流和机端电压U；

(3)对比机端电压U与参考电压Ur的大小，判断调相机所处的运行区域，所述运行区域包括区域I、区域II、区域III或空载运行；

其中，所述区域I为当机端电压U小于参考电压Ur时，改变d轴励磁磁动势至第一阈值F_fd1，使得调相机运行的区域，此时调相机向电网发出无功功率；

所述区域II为当机端电压Ur＜U＜1.15Ur时，改变d轴励磁磁动势至第二阈值F_fd2，使得调相机运行的区域，此时调相机向电网吸收无功功率；

所述区域III为当机端电压U大于1.15Ur时，改变d轴励磁磁动势至第三阈值F_fd3，使得调相机运行的区域，此时调相机处于深度进相运行，从电网吸收无功功率；

(4)通过维持q轴励磁磁动势恒定的输出量，调节d轴励磁绕组上I_fd大小或方向，改变无功功率大小；具体为：

固定q轴励磁磁动势为F_fq，增大d轴励磁磁动势至第一阈值F_fd1的位置，使得E cosδ＞U，此时调相机向电网发出无功功率，无功功率Q＞0；

固定q轴励磁磁动势为F_fq，改变d轴励磁磁动势至第二阈值F_fd2的位置，使得E cosδ＝U，此时调相机向电网发出的无功功率为零；

固定q轴励磁磁动势为F_fq，改变d轴励磁磁动势至第三阈值F_fd3的位置，使得E cosδ＜U，此时调相机从电网吸收无功功率，无功功率Q＜0；

其中，E为合成的励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势，δ为E与U的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法，其特征在于，步骤2中所述调相机的无功功率Q表示为：

式中，q轴励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势E_d满足E_d＝I_fqx_aq；d轴励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势E_q满足E_q＝I_fdx_ad；

等效同步电抗其中，I_fq为q轴绕组通入的励磁电流，I_fd为d轴绕组通入的励磁电流，x_ad为d轴电枢反应电抗，x_aq为q轴电枢反应电抗，F_fd为d轴励磁磁动势，F_fq为q轴励磁磁动势。

3.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法，其特征在于，步骤2中所述调相机初始状态中，d、q轴励磁绕组通入励磁电流分别产生励磁磁动势F_fd和F_fq，两者合成的励磁磁动势F_f与电机转子d轴的夹角为θ，合成的励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势E滞后励磁磁动势F_f90°，电动势E与U的夹角为δ，合成的励磁磁动势F_f对应的矢量满足：

式中为d轴励磁绕组通入励磁电流产生励磁磁动势F_fd的矢量，为q轴励磁绕组通入励磁电流产生励磁磁动势F_fq的矢量；

合成的励磁磁动势F_f与电机转子d轴的夹角θ满足：

4.根据权利要求3所述的一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法，其特征在于，步骤4中当d轴励磁绕组通入反向电流时，即F_fd的方向与d轴方向相反，励磁合成磁动势与d轴的夹角θ超过90°，此时调相机的吸收有功功率P应满足如下关系：

式中，U为机端电压，E_d为q轴励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势，E_q为d轴励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势，X为等效同步电抗，θ为励磁合成磁动势与d轴的夹角，P₀为调相机的空载损耗。