5．對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的仿真分析

　　應(yīng)用該模型對(duì)實(shí)際雙饋調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析以驗(yàn)證模型的合理性。該雙饋調(diào)速系統(tǒng)是中國(guó)環(huán)流器2號(hào)(HL-2A)的環(huán)向場(chǎng)電源供電系統(tǒng)。由兩套80MVA交流脈沖發(fā)電機(jī)組組成。每套機(jī)組由同軸的一臺(tái)6kV 2500kW 4極繞線式異步電動(dòng)機(jī)，一個(gè)飛輪，一臺(tái)隱極式、4極、雙Y相移30º的3kV 80MVA脈沖同步發(fā)電機(jī)和一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)組成，系統(tǒng)GD2為287 t?m2。環(huán)向磁場(chǎng)供電電源的工作原理是，由電動(dòng)機(jī)以低功率拖動(dòng)整個(gè)軸系轉(zhuǎn)到高轉(zhuǎn)速，將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化成軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，然后對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行快速勵(lì)磁并進(jìn)行適當(dāng)控制，發(fā)電機(jī)通過(guò)變流器以大功率放電，同時(shí)伴隨著軸系轉(zhuǎn)速迅速下降，軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能放出。

　　為增加該供機(jī)組的儲(chǔ)能與釋能，為這兩套機(jī)組的電動(dòng)機(jī)配備了在轉(zhuǎn)子側(cè)進(jìn)行變頻調(diào)速的交-交變頻器，以使電動(dòng)機(jī)以雙饋調(diào)速的方式將機(jī)組超同步運(yùn)行至1650rpm。機(jī)組的啟動(dòng)過(guò)程是，先由盤(pán)車機(jī)構(gòu)盤(pán)動(dòng)到2rpm，從2rpm到1476rpm則由電動(dòng)機(jī)并借助液體電阻滑差調(diào)節(jié)器來(lái)完成，當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1476rpm時(shí)，將轉(zhuǎn)子從液體電阻切換到交-交變頻器，電動(dòng)機(jī)以雙饋?zhàn)冾l調(diào)速的方式將機(jī)組繼續(xù)加速至1650rpm。

　　已知實(shí)際系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：定、轉(zhuǎn)子額定電壓6000、1640伏，額定電流284、933安，額定轉(zhuǎn)速1476rmp。仿真中將轉(zhuǎn)速給定設(shè)為1515rmp，要求升速過(guò)程中定轉(zhuǎn)子電流、力矩為額定值，定子側(cè)功率因數(shù)95%以上。因?yàn)槭芊抡鏁r(shí)間與計(jì)算機(jī)內(nèi)存、仿真模型大小的限制，每次仿真時(shí)間最多可設(shè)為6秒鐘，因此只仿真了從1476~1477rmp、1498.5~1500.5rmp兩段，借此說(shuō)明投入變頻器和超同步兩段過(guò)程。仿真的結(jié)果如下圖所示：(以下仿真圖形的縱軸均以秒為時(shí)間單位)

　　從圖9-11可以觀測(cè)到0.6秒時(shí)轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩升到0.7（標(biāo)幺值），1秒鐘時(shí)升到1，并保持該轉(zhuǎn)矩加速。在超同步過(guò)程中定、轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)矩仍保持在額定值1并測(cè)得定、轉(zhuǎn)子電流幅值為390安、1280安，與實(shí)際系統(tǒng)的定、轉(zhuǎn)子幅值401安、1319安非常接近，從圖12可以看出定子繞組的電流、電壓其相位幾乎一致，說(shuō)明功率因數(shù)很高。這些驗(yàn)證了該模型的正確性與參數(shù)選擇的合理性。

　　HL-2A裝置的極向場(chǎng)供電電源的結(jié)構(gòu)與環(huán)向場(chǎng)的類似，該套機(jī)組原產(chǎn)日本，設(shè)計(jì)額定轉(zhuǎn)速就是3600rpm、電動(dòng)機(jī)工作頻率60Hz，但在我國(guó)的電網(wǎng)條件下只能運(yùn)行在最高轉(zhuǎn)速2991rpm，為充分利用該套機(jī)組的容量，也擬為其配備類似的變頻裝置，所以這套雙饋調(diào)速系統(tǒng)的建模及仿真分析對(duì)125 MVA機(jī)組的雙饋調(diào)速系統(tǒng)容量等選取來(lái)說(shuō)具有直接的指導(dǎo)意義。

結(jié)束語(yǔ)

　　Matlab是當(dāng)今廣泛使用的仿真工具但實(shí)際使用中也會(huì)遇到一些諸如聯(lián)接不匹配的問(wèn)題，應(yīng)分析具體的原因找出解決的辦法。本文中的措施是行之有效的。

　　雙饋?zhàn)冾l調(diào)速系統(tǒng)可以有效提高定子側(cè)功率因數(shù)到1，另外雙饋?zhàn)冾l調(diào)速所需變頻器容量相對(duì)較小，在變頻器輸出頻率不高的場(chǎng)合有很高的應(yīng)用價(jià)值。

　　這套雙饋調(diào)速系統(tǒng)模型對(duì)研究類似的問(wèn)題有一定的參考價(jià)值，仿真的結(jié)果可作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參考，如變頻器容量、變頻器的供電電壓、電抗器的值、加速轉(zhuǎn)矩等有關(guān)量的設(shè)計(jì)。