论文题目：变频电机负荷特性及对电网暂态特性的影响
摘要：随着工农业生产对调速要求的不断提高和电力电子及计算机控制等技术的迅速发展,变频调速技术日趋成熟。由于变频器具有高性能和优良的节能特性,传统的异步电动机、直流调速系统逐渐被变频调速系统所取代,中国已有越来越多的变频调速型电机接入电力网络中,并且并网规模还在进一步提高。大规模变频电机对电力系统的安全稳定运行带来了新局面,开展含大规模变频调速型电机带来的电网暂态稳定性问题的相关研究非常重要和迫切。本文基于变频器的发展现状,对业界三种主流的变频调速型电机进行详细地建模,通过仿真分析的方法研究其转速、功率等对于电压和频率变化的响应特性,针对规模化变频电机并网后整体的负荷特性,分析了大规模变频电机接入对电网安全稳定运行所造成的影响。本文首先分析了各行业主要用电设备及其电机类型,对变频电机的负荷占比进行估算,同时分析了变频异步电机、永磁同步电机和无刷直流电机的系统结构、数学模型以及控制策略。通过电压暂降对变频器的影响机理分析、启动运行仿真、暂态特性仿真的方法,对所建变频电机模型进行验证。然后搭建物理实验平台,通过比较异步电机和变频电机的电压频率变化响应特性,进一步验证了仿真模型的有效性。之后针对变频电机对电压变化的响应特征提取了适用于变频电机群等值的特征量。依据感应电机的群聚合方法以及变频器对感应电机聚合误差的影响对变频电机群进行单机等值,提出了变频电机群聚合方法。建立了单机-负荷电网模型,基于所建电网模型进行了一系列的仿真研究,采用MATLAB/Simulink仿真平台分析了系统暂态情况下母线功率、电压和系统频率的变化规律。通过对比不同负荷模型下系统暂态特性,探讨了未来大规模变频电机对电网暂态特性的影响。仿真结果建议在进行电网稳定计算时,要合理考虑含变频电机的新负荷模型。
关键词：变频电机;电压暂降;电机等值;压频响应特性;暂态稳定
学科专业：电气工程（专业学位）
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 变频电机的负荷特性
1.2.2 变频电机对负荷模型及电网稳定性的影响
1.3 各行业主要用电设备及其电机类型
1.3.1 农、林、牧、渔业的用电设备分析
1.3.2 工业用电设备分析
1.3.3 建筑业用电设备分析
1.3.4 交通运输、仓储、邮政业的用电设备分析
1.3.5 居民及商业主要用电设备分析
1.4 变频电机耗电及发展现状
1.4.1 工业电机类负荷用电量
1.4.2 工业中电动机的变频改造状况
1.5 论文的主要工作
第二章 变频电机工作机理及仿真建模
2.1 变频异步电机的工作原理与仿真建模
2.1.1 变频异步电机的工作原理
2.1.2 变频异步电机的仿真建模
2.2 变频永磁同步电机的工作原理与仿真建模
2.2.1 变频永磁同步电机的工作原理
2.2.2 变频永磁同步电机的仿真建模
2.3 变频无刷直流电机的工作原理与仿真建模
2.3.1 变频无刷直流电机的工作原理
2.3.2 变频无刷直流电机的仿真建模
2.4 本章小结
第三章 变频电机电压/频率响应特性的仿真与分析
3.1 电压降低对变频电机的影响机理
3.2 变频异步电机的电压/频率特性
3.2.1 变频电机的电压响应特性
3.2.2 变频电机的频率响应特性
3.3 永磁同步电机的电压/频率特性
3.3.1 变频永磁同步电机的电压响应特性
3.3.2 变频永磁同步电机的频率响应特性
3.4 无刷直流电机的电压/频率特性
3.4.1 无刷直流电机的电压响应特性
3.4.2 无刷直流电机的频率响应特性
3.5 本章小结
第四章 变频异步电机电压/频率响应特性实验
4.1 实验参数设置
4.2 实验方案与步骤
4.2.1 物理仿真实验平台的搭建
4.2.2 测试步骤与实验方法
4.3 电动机的电压频率响应特性实验结果
4.3.1 电动机的电压响应特性
4.3.2 电动机的频率响应特性
4.4 本章小结
第五章 变频电机对电网暂态特性的影响
5.1 变频电机群等值模型的建立
5.1.1 异步电机群聚合方法
5.1.2 变频电机群聚合方法及等值模型
5.2 短路情况下对系统暂态特性的影响
5.2.1 单相短路故障
5.2.2 两相短路故障
5.2.3 三相短路故障
5.3 大容量电机投切对系统暂态特性的影响
5.3.1 大容量电机启动对系统暂态特性的影响
5.3.2 大容量电机切除对系统暂态特性的影响
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
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