關(guān)注：
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穩(wěn)定隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，輸電線路的電壓等級(jí)逐步提高，線路不斷加長(zhǎng)，負(fù)荷曲線的不均勻性加劇。當(dāng)輸電線路傳輸功率低于自然功率時(shí)，輸電線將出現(xiàn)過(guò)剩的無(wú)功功率，從而導(dǎo)致發(fā)電廠和線路持續(xù)工頻過(guò)電壓，危及系統(tǒng)的安全運(yùn)行，使線路的損耗增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使發(fā)電機(jī)無(wú)法并列，而長(zhǎng)線的出現(xiàn)又使發(fā)電機(jī)及系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題更加突出。 傳統(tǒng)的解決上述問(wèn)題的方法是：同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行電站或輸電線上加裝電抗器、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置或調(diào)相機(jī)。但國(guó)外的實(shí)踐證明，這些方法都存在一些固有的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的缺陷。 由于我國(guó)水利資源豐富，常規(guī)的水電站和作為調(diào)峰填谷有效手段之一的抽水蓄能電站都得到了很大的發(fā)展。但是，許多水電站，特別是黃河流域的水電站，水頭變化大，水輪機(jī)的效率低，汽蝕和泥沙磨損嚴(yán)重，如何改善水輪機(jī)的運(yùn)行工況，提高水輪機(jī)的效率成了比較關(guān)心的問(wèn)題。國(guó)外的實(shí)踐已證明，抽水蓄能電站以采用可逆機(jī)組為佳，但這種機(jī)組由于水輪機(jī)兼做水泵，要求在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)下都達(dá)到較高的效率，因此，希望機(jī)組是可本文作者還有華北電力大學(xué)的米增強(qiáng)。 變速的機(jī)組。傳統(tǒng)的電動(dòng)―發(fā)電機(jī)組采用直流勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)，調(diào)速比較困難，且特性差。此外，該機(jī)組需電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)比較困難。 針對(duì)以上問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外電力工作者都在尋求經(jīng)濟(jì)、有效的解決辦法。以下通過(guò)對(duì)異步化同步發(fā)電機(jī)的基本原理、結(jié)構(gòu)、性能、勵(lì)磁控制方式及國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r的分析，可以看出，異步化同步發(fā)電機(jī)是解決以上問(wèn)題的有效辦法。 1異步化同步發(fā)電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)異步化同步發(fā)電機(jī)的定子與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的定子相同，但轉(zhuǎn)子不同。異步化同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子具有兩相或三相可控勵(lì)磁繞組，可以采用交流勵(lì)磁方式，從而使電機(jī)工作于同步或可控的異步狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組通入某一頻率（ f）的交流電時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，其轉(zhuǎn)速為：式中p――極對(duì)數(shù)。 轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速加上交流勵(lì)磁產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（方向可以相同或相反）等于同步轉(zhuǎn)速。在電機(jī)氣隙中形成的同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在定子側(cè)感應(yīng)出同步頻率的感應(yīng)電勢(shì)。從定子側(cè)看，它與直流勵(lì)磁的轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是等效的。如果按電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是否與同步轉(zhuǎn)速一致來(lái)區(qū)分異步化發(fā)電機(jī)或同步化發(fā)電機(jī)，則異步化同步發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)被稱為異步發(fā)電機(jī)。但是，從性能上看，異步化同步發(fā)電機(jī)在很多地方又與同步發(fā)電機(jī)相似，例如：異步發(fā)電機(jī)通過(guò)定子從電網(wǎng)吸收無(wú)功勵(lì)磁，本身無(wú)獨(dú)立的勵(lì)磁繞組異步化同步發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)一樣，有獨(dú)立的勵(lì)磁繞組，可以從電網(wǎng)吸收容性無(wú)功功率，也可以向電網(wǎng)提供滯后的無(wú)功功率。異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化而變化異步化同步發(fā)電機(jī)可以與同步發(fā)電機(jī)一樣，負(fù)荷改變時(shí)，轉(zhuǎn)速卻保持不變，因此被稱為異步化同步發(fā)電機(jī)。 異步化同步發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)一樣，也由電機(jī)本體、勵(lì)磁電源和自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器組成。由于異步化同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子具有兩相或三相勵(lì)磁繞組，依靠自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓的頻率、大小和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)可控的異步化運(yùn)行。 2異步化同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制方式異步化同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用三相（或兩相）對(duì)稱繞線式繞組，因此可以采用交流勵(lì)磁方式。與采用直流勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)相比（同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的可調(diào)量只有一個(gè)，即直流勵(lì)磁電流的幅值，所以同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁一般只能對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)） ，采用交流勵(lì)磁的異步化同步發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁的可調(diào)量除了勵(lì)磁電流的幅值外，還有勵(lì)磁電流的頻率和相位。通過(guò)改變勵(lì)磁電流頻率來(lái)改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)速的目的，從而按最佳運(yùn)行方式調(diào)整發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率，通過(guò)改變勵(lì)磁電流相位，來(lái)改變發(fā)電機(jī)的空載電勢(shì)與系統(tǒng)電壓向量間的相對(duì)位置，從而改變發(fā)電機(jī)的功率角。因此交流勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，不僅可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率，而且可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的有功功率，即異步化同步發(fā)電機(jī)之所以具有超越傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)（良好的調(diào)節(jié)特性、運(yùn)行的靈活性及可靠性） ，除了其電氣結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)相比，有多相轉(zhuǎn)子對(duì)稱交流勵(lì)磁外，關(guān)鍵在于異步化同步發(fā)電機(jī)有一套能充分發(fā)揮電機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)。異步化同步發(fā)電機(jī)中常用的勵(lì)磁控制方式與異步化汽輪發(fā)電機(jī)的雙通道多變量反饋勵(lì)磁控制方式類似。此種勵(lì)磁控制方式利用異步化同步發(fā)電機(jī)的有功、無(wú)功與同步坐標(biāo)軸下d軸和q軸電流的解耦關(guān)系來(lái)建立控制方程，實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功的獨(dú)立控制基于同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速矢量控制所提出的勵(lì)磁控制方式基于交流電機(jī)的多標(biāo)量模型所提出的勵(lì)磁控制方式。 3異步化同步發(fā)電機(jī)的性能特點(diǎn)（ 1）調(diào)節(jié)異步化同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，不僅可以控制發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的輸出，還可以控制發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。直流勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)，只能調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的幅值，所以，調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流只能對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)異步化同步發(fā)電機(jī)由于采用了交流勵(lì)磁，可以調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的幅值、頻率和相位，所以，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí)不僅可以控制發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的輸出，還可以控制發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。故異步化同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，將能作為調(diào)頻發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的頻率自動(dòng)調(diào)整。 �。� 2）異步化同步發(fā)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)變速運(yùn)行，因此被稱為可變速發(fā)電機(jī)。用于抽水蓄能電站時(shí)，可改變水輪機(jī)效率，特別是在非額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，它可以通過(guò)改變速度來(lái)控制水泵的抽水量，還可以控制動(dòng)力系統(tǒng)中夜間的剩余動(dòng)力，這是常規(guī)抽水蓄能電站所不能做到的。 �。� 3）異步化同步發(fā)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)深度進(jìn)相運(yùn)行。異步化同步發(fā)電機(jī)克服了直流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行主要受靜態(tài)穩(wěn)定極限值限制的缺點(diǎn)，只受發(fā)電機(jī)定子電流允許值的限制，從而使發(fā)電機(jī)可以深度進(jìn)相運(yùn)行，為解決超高壓電力系統(tǒng)過(guò)剩無(wú)功引起的工頻過(guò)電壓?jiǎn)栴}找到了最經(jīng)濟(jì)、最有效的途徑。 �。� 4）異步化同步發(fā)電機(jī)有很高的穩(wěn)定運(yùn)行能力。異步化同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性是由所選擇的控制方法及控制規(guī)律決定的。通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使電壓調(diào)節(jié)過(guò)程為單純的電磁調(diào)節(jié)過(guò)程，此過(guò)程與轉(zhuǎn)子位置無(wú)關(guān)，也不會(huì)影響轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)條件，即與機(jī)電過(guò)程無(wú)關(guān)。同樣，有功調(diào)節(jié)也不會(huì)引起無(wú)功的擾動(dòng)，僅受繞組發(fā)熱條件的限制。理論和實(shí)驗(yàn)分析指出，在定、轉(zhuǎn)子電流允許極限內(nèi)，上述調(diào)節(jié)過(guò)程是平穩(wěn)的。異步化同步發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性同樣受自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制。分析表明，其瞬態(tài)過(guò)程的特性在整個(gè)允許狀態(tài)范圍內(nèi)保持不變，因此，異步化同步發(fā)電機(jī)有較高的瞬態(tài)穩(wěn)定性。 4異步化同步發(fā)電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究狀況許多國(guó)家都在進(jìn)行異步化同步發(fā)電機(jī)組的研制工作，但不論是研究的深度還是廣度前蘇聯(lián)的研究成果是處于領(lǐng)先地位的。前蘇聯(lián)從50年代初期就開(kāi)展了異步化發(fā)電機(jī)組的研制工作，經(jīng)過(guò)幾十年的不懈的努力，對(duì)異步化同步發(fā)電機(jī)組的理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、勵(lì)磁控制等方面取得了舉世矚目的成就，并已進(jìn)入工業(yè)實(shí)用階段，設(shè)計(jì)出了小至幾百kW的異步化風(fēng)力發(fā)電機(jī)和大至800 MW的異步化汽輪發(fā)電機(jī)。目前，國(guó)外對(duì)異步化同步發(fā)電機(jī)的研究主要包含以下幾方面：（ 1）異步化同步發(fā)電機(jī)的性能分析如電機(jī)的狀態(tài)變化模型和動(dòng)態(tài)特性潮流分析和效率優(yōu)化有功和無(wú)功控制電機(jī)在三相短路下的暫態(tài)分析作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能分析等。 �。� 2）異步化同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制ter）控制的異步化同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定性的分析用PLL控制的異步化同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性分析用于異步化風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)字式理想控制器（ AC/DC/ AC）具有DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）的異步化同步發(fā)電機(jī)的矢量控制和模糊邏輯控制等。 �。� 3）其它方面的研究如異步化同步發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)的并聯(lián)運(yùn)行，異步化同步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的動(dòng)態(tài)性能分析等。 目前我國(guó)對(duì)異步化同步發(fā)電機(jī)的研究還處于起步階段。國(guó)內(nèi)只有重慶大學(xué)、華北電力大學(xué)等高校開(kāi)展這方面的工作。由于資金等多種因素的影響，基本限于理論研究、計(jì)算機(jī)仿真和動(dòng)模實(shí)驗(yàn)等形式。隨著我國(guó)能源建設(shè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)電機(jī)工業(yè)應(yīng)迎頭趕上，滿足需要。國(guó)外大電機(jī)在這方面發(fā)展的趨勢(shì)應(yīng)引起我們充分的重視。 5結(jié)束語(yǔ)異步化同步發(fā)電機(jī)是結(jié)合了異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的一種新型電機(jī)。它有著良好的運(yùn)行性能，但同時(shí)，還有不少技術(shù)問(wèn)題需要解決。 �。� 1）在電機(jī)理論方面：還需進(jìn)一步闡述清楚異步化同步發(fā)電機(jī)特征和運(yùn)行特性，提出準(zhǔn)確的等效電路和暫、穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型研究降低勵(lì)磁容量，擴(kuò)大運(yùn)行范圍的措施優(yōu)化電機(jī)參數(shù)。 �。� 2）在電機(jī)結(jié)構(gòu)方面：應(yīng)對(duì)異步化同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣結(jié)構(gòu)與端部固定結(jié)構(gòu)的型式進(jìn)行研究應(yīng)對(duì)高電壓、大電流集電環(huán)以及有效的轉(zhuǎn)子通風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)方式進(jìn)行研究。 �。� 3）在勵(lì)磁控制方面：應(yīng)對(duì)勵(lì)磁回路參數(shù)匹配、降低勵(lì)磁容量與損耗、合理選擇變頻裝置方面進(jìn)行研究。討論如何通過(guò)控制提高機(jī)組靜態(tài)穩(wěn)定性和非正常運(yùn)行方式下電機(jī)的承受能力。 [ 4 ]前蘇聯(lián)的異步化同步發(fā)電機(jī)應(yīng)用研究綜述。電力情異步化同步發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁控制方法。華北電力大學(xué)[ 6]交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制。中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 1998，的方程。由于篇幅有限，對(duì)建立潮流的數(shù)學(xué)模型、確定計(jì)算方法（ 3種方法可任選）、編制計(jì)算程序等內(nèi)容略去。以上僅舉例說(shuō)明了該程序的功能（見(jiàn)圖2～圖7）。 3結(jié)論電力系統(tǒng)分析的教學(xué)軟件是作為電力系統(tǒng)的教學(xué)、培訓(xùn)的一種輔助工具來(lái)編制開(kāi)發(fā)的。它具有以下特點(diǎn)：（ 1）系統(tǒng)人機(jī)界面友好，操作靈活方便，具有與Windows風(fēng)格完全一樣的界面風(fēng)格，與主流操作系統(tǒng)完全兼容，并提供了多個(gè)快捷鍵來(lái)啟用各個(gè)模塊功能。 �。� 2）圖形的輸入方式快捷、直觀，所有的輸入信息都可按提示通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊彈出的對(duì)話框進(jìn)行，避免了以往的按特定格式輸入數(shù)據(jù)的形式，大大提高了輸入的效率和準(zhǔn)確性。 �。� 3）可以直接在系統(tǒng)圖上顯示潮流計(jì)算結(jié)果的全部數(shù)據(jù)和信息，也可選擇顯示只關(guān)心的信息。 數(shù)據(jù)編輯功能強(qiáng)大。 �。� 4）該軟件的實(shí)用性強(qiáng)，充分考慮到了電力系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式下的計(jì)算教學(xué)、培訓(xùn)應(yīng)用。程序有較好的模塊化設(shè)計(jì)。 綜上所述，該軟件采用了最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，并達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行、運(yùn)算準(zhǔn)確、使用方便等多項(xiàng)指標(biāo)。它能加強(qiáng)學(xué)員對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，為提高教學(xué)質(zhì)量創(chuàng)造了條件，可讓使用者對(duì)所學(xué)內(nèi)容有更深的印象。該軟件可用于學(xué)校的日常專業(yè)教學(xué)，在職人員的崗位培訓(xùn)，還能對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行分析和計(jì)算。
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