计及频率变化的感应电动机负荷特性分析

对于异步联网系统中网架结构比较薄弱的省网系统或者系统解列后形成的孤岛,发生故障时会引起比较大的频率波动,在此情况下对感应电动机进行建模时考虑其频率特性尤为重要。基于感应电动机一阶机械暂态模型,利用解析法分别推导出不同负载特性下稳态及动态转差率关于系统频率的表达式,并在此基础上计算吸收的有功功率和无功功率,进而分析感应电动机的功率-频率特性。在MATLAB中建立感应电动机五阶电磁暂态仿真模型,仿真分析不同负载特性感应电动机的功率-频率特性。仿真结果与理论推导结果吻合,验证了在简化模型下推导得到的感应电动机频率特性解析式的正确性和有效性。     

感应电动机模型和机械转矩参数对暂态电压稳定评估的影响

基于三阶感应电动机模型,同时考虑机械转矩参数,给出了快速评估法下极限切除时间的计算方法,分析了转子绕组电磁暂态特性和机械转矩参数对极限切除时间的影响。该方法提高了感应电动机模型精度,同时计算更加简便,可用于动态安全评估系统的计算。IEEE30系统仿真结果表明较高的机械转矩次数有利于负荷节点暂态电压稳定,而转子绕组的电磁暂态特性不利于负荷节点的暂态电压稳定,模型精度对极限切除时间的影响小于机械转矩参数的影响。     

计及变频器的感应电动机负荷特性分析

感应电动机是电力系统中最常见的动态负荷类型,其负荷特性对电力系统运行有着重要影响。当前随着变频器在工业界的广泛应用,带变频器的感应电动机负荷特性与传统感应电动机负荷存在很大的不同。通过建立带PWM变频器感应电动机的数学模型,研究其有功功率P和无功功率Q在稳态低电压及故障动态时的变化情况,分析了计及变频器的感应电动机负荷特性,并与传统感应电动机负荷进行比较。     

感应电动机负荷模型的静态特性分析

为进一步促进负荷建模工作的开展,对感应电动机负荷模型的静态特性进行了全面深入的研究.从电动机达到稳态时电磁转矩和机械转矩平衡的原理出发,针对不同的端电压求解其基本方程,计算求得不同端电压下电动机负荷的转差s、有功功率p、无功功率q,并进而得到了4类典型的静态s-u及p-u、q-u曲线.研究发现,不同电动机负荷模型的特性存在较大的差别,负荷建模时简化模型与实际网络应以静态特性基本一致作为必要条件.该文丰富了负荷模型有关领域的理论基础.     

双馈调速同步感应电动机的分析及控制

本文采用综合矢量法推导出双馈电动机的等效电路、定转子电流、电磁转矩及各转矩分量、定转子的有功功率和无功功率等，讨论了有功和无功功率的传递过程，分析了双馈调速同步感应电动机转子电压的控制方法。     

感应电动机负荷参数及运行状态对电力系统小干扰稳定性的影响

以EPRI-7节点系统为研究对象,负荷模型采用50%恒阻抗并联50%感应电动机,利用PSASP软件,通过改变感应电动机定转子电抗、电阻、惯性时间常数等参数,分析感应电动机参数变化对电力系统小干扰稳定性的影响,并考虑了感应电动机处于不同运行状态时,系统阻尼比的变化。分析结果表明,感应电动机的转子电阻、定子电抗对电力系统的小干扰稳定性影响比较大;并且感应电动机运行在额定状态附近更有利于系统的小干扰稳定。     

感应电动机参数对小干扰电压稳定影响

以简单经典两节点电力系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,建立系统的小干扰微分方程组,应用系统状态矩阵的特征值和分岔理论来分析了感应电动机参数对系统电压稳定性的影响。分析结果表明：综合负荷中定子电阻和电抗、转子电阻、励磁电抗、感应电动机恒定转矩所占的比例较大时,转子电阻、与机械特性有关的指数较小时的感应电动机更易出现电压失稳。     

基于感应电动机的暂态电压稳定判据的研究

提出一种负荷采用感应电动机模型时的暂态电压稳定的判断方法.该判据通过比较扰动后感应电动机电磁转矩和机械转矩以及转差的变化情况来判断负荷的稳定性,以系统的最大传输功率与负荷功率需求的关系来确定负荷失稳是否会导致暂态电压失稳.以单机单负荷系统和IEEE39节点系统为例,用MATLAB软件进行仿真分析,仿真结果验证了所提出的方法的准确性.     

考虑频率特性的感应电动机负荷模型的对比研究

以往主要研究负荷的电压特性,很少研究频率特性。而在小电网或者薄弱电网频率可能有明显变化,所以需要研究电力负荷的频率特性。给出考虑频率特性的五阶电动机负荷模型和新三阶实用电动机负荷模型,提出两种负荷模型的参数辨识方法,通过蚁群算法辨识其中的重点参数。结合仿真算例,分别对比考虑和不考虑频率变化时的五阶电动机负荷模型、新三阶实用电动机负荷模型,还对比了两种负荷模型。根据新疆电网的实际扰动数据,对考虑频率特性的必要性进行了校验,结果表明,考虑频率特性所得参数辨识结果更精确、拟合效果更好,考虑频率特性时五阶电动机负荷模型效果更好。     

基于最大转矩损耗功率比的感应电动机能效优化

提出了一种基于最大转矩损耗功率比(Maximum Torque Per Power Losses,MTPPL)的感应电动机变频调速系统的能效优化方法。在考虑铁损耗的感应电动机数学模型以及转子磁场定向的基础上,分析了电动机处于稳态运行时,电动机转矩损耗功率比与电动机转速、转差频率之间的关系。当转矩损耗功率比取最大值时,即实现电动机控制系统损耗功率最小化的高能效运行。推导出转矩损耗功率比与电动机转速和转差的函数关系式,并对其求导,求出最大值对应的最优转差频率。将最优转差频率用于感应电动机的恒压频比变频调速系统,实现感应电动机的高能效运行。在Matlab/Simulink中搭建控制系统的仿真模型以及实验平台,验证了该方法的有效性。     

Field-oriented control of an induction motor with robust on-linetuning of its parameters

This paper proposes new torque control of an induction motor, which is robust against primary resistance and adaptable to leakage inductance, magnetizing inductance, and secondary time constant. The control is based on flux feedback with a flux simulator. Since the simulator is based on a rotor current model, it is independent of the primary resistance, but uses the magnetizing inductance and secondary time constant values to estimate the flux. Parameter mismatch in the simulator detrimentally affects flux and torque responses. In order to compensate for degradation of the responses, an identifier for the magnetizing inductance and the secondary time constant is introduced. The identifier is insensitive to the primary resistance because it is based on instantaneous reactive power of the motor. Also, a leakage inductance identifier is introduced to achieve perfect compensation, which is robust against other parameters owing to instantaneous harmonic reactive power. To verify feasibility of the proposed technique, digital simulations and experimental tests have been conducted. The results have proven excellent characteristics of the drive system, which confirms validity of the scheme     

负荷特性对跨区大电网低频振荡的影响研究

研究了动静态负荷特性对跨区域互联电网低频振荡阻尼特性的影响.介绍了电力系统研究中常用到的静态和动态负荷模型,其中动态负荷模型为考虑感应电动机机械暂态过程的电动机和恒定阻抗的组合.以研究电力系统低频振荡常用的单机无穷大系统(Phillips-Heffron模型)为例,运用阻尼转矩分析法.对模型中分别采用动静态负荷模型时,系统振荡模式的阻尼转矩系数进行了分析计算.并列写出其详细表达式.在4机2区域系统中对采用不同负荷模型及其相关参数发生变化时区域振荡模式的阻尼和频率特性进行了计算仿真,得到了系统阻尼比随负荷特性增大或减少的变化趋势.并且在跨区域大电网及华中电网2008年枯小运行方式下对相关结论进行了验证.计算结果与理论分析和仿真结果一致.     

三相异步电动机阻容制动瞬态过程仿真研究

根据三相异步电动机在α-β静止坐标系下的变参数动态数学模型,编写了一个适合于三相异步电动机阻容制动瞬态过程的实用仿真计算程序,通过实例对三相异步电动机阻容制动运行过程进行仿真计算和分析;根据三相异步发电机稳态等效电路,用最优化方法得到了励磁电容临界值,计算结果与实测结果基本吻合.并对仿真结果进行比较分析,得出了一些有用的结论.     

基于高频注入法的无轴承异步电机转子位移观测

为了实现无轴承异步电机转子径向位移的自传感检测,研究了一种基于高频信号注入法的转子位移估算方法。基于转矩绕组和悬浮绕组之间的互感变化规律,通过在转矩绕组注入脉振高频电压信号,提取悬浮绕组中的高频感应电流信号,再经解调处理,估算出转子的径向位移信号,并据此设计了转子径向位移估计器。最后,进行了无轴承异步电机无位移传感器控制系统的仿真验证和分析。系统仿真实验结果表明：可以实现转子径向位移的可靠估算,能在无径向位移条件下实现无轴承异步电机的稳定悬浮运行控制。     

Compensation for parameter variation of induction motor improved torque control characteristics in low- and high-speed regions

In the vector control system using the slip frequency control method, the rotor resistance of an induction motor is used to calculate a slip frequency. Thus the change in temperature of the rotor resistance causes the deterioration of the torque control characteristic. This paper presents a new method of compensating for the rotor resistance change which is robust for the stator resistance change. A current control loop is composed of the λ-δ axes in which the λ axis is coincident to the stator current. In this method, the stator voltage error on the δ axis which is directly obtainable from this current control loop was used. The change in the stator voltage was able to be detected accurately, therefore the torque control accuracy was improved, particularly in the low-speed region. The experimental results of the current response and the compensation for the rotor resistance deviation also are shown. Moreover, although the mutual inductance has been treated as an invariable value, the value does change by a frequency and an exciting command. In this control method, an initial tuning of the equivalent mutual inductance was achieved by detecting the deviation component of the stator voltage on the δ axis at the no-load running condition. Furthermore, in the region with the constant power where the field weakening control was achieved, the excellent experimental results of the compensation for the deviation of the equivalent mutual inductance are shown.