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對消磁脈沖電源勵磁管制系統釋解論文

時間:2023-05-03 15:06:57 論文范文 我要投稿
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對消磁脈沖電源勵磁管制系統釋解論文

  1勵磁控制系統建模分析

對消磁脈沖電源勵磁管制系統釋解論文

  電機擴大技術成熟、可靠性高,控制繞組多,是傳統的消磁主電源勵磁裝置的首選。但擴大機作為特殊的直流發電機,本身時間常數大,且參數可調范圍有限,并不適用于圖2所示工況。研究和實踐表明,針對圖2所示的特殊工況,其勵磁裝置需采用適用于電機控制、參數可調范圍大、反應迅速的基于數字控制的整流式勵磁裝置,得到消磁脈沖電源電氣部分物理模型如圖3所示。消磁脈沖電源交流發電機采用有刷勵磁、勵磁裝置功率部分采用晶閘管整流,通過傳感器將機端強電信號轉換成弱電信號作為反饋信號,經模數轉換,與給定信號比較,經數字PID調節形成控制信號控制晶閘管的開關,將三相交流電整成6脈波直流電,大小由控制信號決定,通過電刷給發電機勵磁繞組供電,從而控制消磁電流波形。雖然圖3所示模型中晶閘管整流部分和不控整流部分都是離散的工作模式,但相對于消磁主電源系統的機械時間常數來說,其間隔時間可忽略,從控制的角度講圖3所示的模型可當做連續系統處理[1]。系統的儲能飛輪重達數噸,再加上其它機械結構,系統有很大的慣性,工作過程中電樞轉速可視為恒定:晶閘管整流部分可視為增益為k0、時間常數為T0的一階慣性環節;發電機勵磁繞組的電感為L、電阻為R;發電機電樞連同負載(包括不控整流裝置和消磁繞組)可視為增益為k1、時間常數為T1的一階慣性環節;反饋通道視為增益為k2、時間常數為T2的一階慣性環節,則消磁主電源電氣部分數學模型如圖4所示。圖4所示模型中,勵磁裝置的時間常數為毫秒級;交流發電機直接帶整流負載,非對稱工作模式,可認為它總是處于超瞬態,交流電機電樞的超瞬態電抗很小[3-6],電樞連同負載的時間常數為0.1s左右;反饋環節的時間常數約為數十毫秒;交流發電機勵磁繞組的時間常數一般可達數秒,所以消磁主電源電氣部分的慣性主要來自發電機勵磁繞組,在計算PID控制環節參數時,可先不計其它各環節的影響,在不考慮PID環節的D參數時(D參數在后面考慮),得到簡化的消磁脈沖電源勵磁控制模型如圖5所示。

  2控制參數計算

  消磁脈沖電流最后一個脈沖的幅值很小,這就需要對發電機輸出的剩磁電壓進行控制。根據圖6所示的同步發電機短路特性曲線和圖7所示的空載特性曲線可知,要使最后一個脈沖滿足要求,發電機空載剩磁電壓須控制在20V以下,而該發電機的空載剩磁電壓接近100V,故勵磁裝置需產生偏置電流以補償剩磁電壓。補償后實際輸出空載剩磁電壓小于2V。

  3小結

  調試實踐表明,勵磁裝置的性能決定了基于同步發電機不控整流的消磁脈沖電源的成敗和輸出脈沖電流波形的品質,最后得到消磁脈沖電源輸出的單個脈沖的輸出波形(2500A)如圖8所示,連續脈沖波形(首脈沖5000A)如圖9所示,達到了預期要求。通過研究發電機的勵磁控制系統,實現了廉價可靠的機遇同步發電機不控整流的消磁脈沖電源。

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