异步发电机的无功补偿计算开题报告.doc

青 岛 大 学毕业论文(设计)开题报告题 目： 异步发电机的无功补偿计算院 系： 自动化工程学院电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 2008级2班 姓 名： 吴力 指导教师： 吴新振 2012年4月10日一、选题的目的和意义长期以来，人类所使用的能源主要是化石能源，即煤、石油以及天然气。但这些能源都是非可再生能源，早晚有开采用尽的时候。人们逐渐的认识到，随着社会的进一步发展，能源危机会日益严峻。再者，这些能源的开发和利用对环境造成了极大的破坏，直接威胁到了人类的生存。在解决能源危机和保护环境双重任务的背景之下，可再生洁净能源的开发和利用引起世界各国的关注。特别是风能的开发和利用这几年更是掀起了很大的热潮。由于异步发电机自身的特点能很好地适合于如风能、小水电等可再生洁净能源的开发，加之生产技术和控制技术的日益发展为研究异步电机发电提供了技术支持，异步发电机的研究与应用工作逐渐吸引了更多科学家的眼球。异步发电机与同步发电机在电站中应用的经济性比较，异步发电机装备的电站无需直流励磁系统，同期装置，电站投资费用低；由于无集电环，电刷，转子励磁绕组，因此维护及运行费用低；异步发电机转子为隐极及无同步发电机类似的转子绕组，因此一般效率高于同容量同转速的同步发电机；相同的水源下，采用异步发电机可多发电；异步发电机电站厂房面积较同步发电机电站厂房面积小。如上所述，异步发电机在现实应用中具有诸多优势，但是它的缺点是需从电网中吸收滞后的无功功率。随着静止无功补偿装置的发展，使得它有可能取代一部分同步发电机作为大电力系统的电源。在输电线路达不到的偏远地区，通过异步发电机供电是一种可选择的方案。二、研究现状异步发电机的研究工作起源于上世纪三十年代，其后却陷于中断。一则是由于同步电机作为发电机运行的诸多优点使得异步电机作为发电机运行似乎无用武之地；二则因为异步发电机自身在无功补偿方面的致命缺陷使其发展严重受阻。进入上世纪八十年代后，由于人们环保意识的逐步加强以及化石能源的逐渐减少，将再生能源用作一次能源进行发电的要求愈加迫切，作为独立电力系统发电模块的异步发电机的研究工作开始受到重视同时，随着电力电子技术的大力发展，通过无功补偿来稳定异步发电机机端电压值和交流电压频率之问题基本已从技术思想和实现方法上得到解决，从而使得异步电机结构简单、维护方便、运行可靠等优点得以体现。目前，异步发电机研究方面的论文屡屡发表在国外相关学术期刊上，而以异步发电机稳态分析为主要研究对象的专著业已出版发行。异步发电机分析计算包括稳态性能与暂态性能两方面。发电机转速、机端并接电容值和负载的大小与机端电压和频率之间的关系均属于稳态运行分析的范畴，空载电压建立后的稳定运行点的确定可作为其特例。稳态运行分析计算的工具是异步发电机的等值电路，以此为基础，可根据异步发电机等值电路回路阻抗为零或节点导纳为零来确定建压电容值，计算转速、电容和负载对电压的影响。异步发电机的暂态性能计算通常也采用坐标变换列写状态方程来求解，而根据状态方程的特征值来判断发电机的稳定性分析方法则颇具新意。国内研究的重要方面：1.自励异步发电机的电压补偿从稳态运行的分析结果可知，当发电机转速恒定时，若机端电容值一定，负载改变则使机端电压大小及频率均发生变化，但频率变化范围很小，而电压变化范围较大。负载变化且使电压数值稳定，则机端电容值也要随之改变，也就是需改变无功功率，因此调节无功是稳压的基础。随着电力电子技术及其计算机控制技术的发展，晶闸管投切电容器(TSC)已成为一种广泛应用于配电系统的动态无功补偿装置，而双定子绕组的异步发电机也为满足电压稳定的要求提供了有效的手段。SVC、SVG等装置已开始用于异步发电机的电压补偿以稳定机端电压，但由于调节装置的复杂性掩盖了异步发电机本身简单的优点，而电容的长、短并励接法与定子出线端并联补偿电容对电压变化进行补偿可大大简化电压调节的复杂程度且能在一定的条件下满足发电机正常运行的需要。2.异步发电机自励电容的选择电容器的选择对于异步电机自激发电有着重要意义。电容器在电路中的作用是：(1) 使电感性电路变为电容性电路； (2) 提供较强的激磁电流； (3) 提供较为稳定的周波。三、主要研究内容自励异步发电机端电压与频率随负载的变化而改变，尤其是电压调整率过大。无功补偿的目的主要是稳定异步发电机得机端电压值和电压频率，但是频率的变化范围很小，而电压的变化范围较大。由于负载的变化，异步发电机的机端电压会变化，因而需要无功补偿来稳定电压。虽然SVC、SVG等装置已开始用于异步发电机的电压补偿以稳定机端电压，但是调节装置的复杂性掩盖了异步发电机本身简单的优点而电容的长、短并励接法与并联补偿电容的方法对电压变化进行补偿可大大简化电压调节的复杂程度且能在一定的条件下满足发电机正常运行的需要，本文讨论的是电容长、短并励接法和并联补偿电容对异步发电机稳态运行时电压稳定性影响的问题。论文第二章将对异步发电机的原理进行讲述，包括异步发电机发电的原理、建压过程、运行方式，为后续章节做好铺垫。第三章将讨论异步发电机的数学模型，在数学上对异步发电机进行研究。第四、五章讨论电容长、短并励接法和并联补偿电容对异步发电机稳态运行时电压的影响。四、论文工作计划与方案自从接手本课题后，已经作了大量的准备工作，并查阅了大量的相关资料，并对一些问题进行了思考。准备在现有的基础上，用14周的时间分六个阶段完成整个论文的工作。第一阶段：第3-5周 领会题目要求，查阅参考文献以及参考书籍。第二阶段：第6-8周 掌握异步发电机无功补偿的基本分析方法。第三阶段：第9-12周 进行异步放电机无功补偿的研究，并开始撰写论文。第四阶段：第13-14周 完成毕业论文，准备毕业答辩。第五阶段：第14周 毕业答辩。参考文献1. 李发海, 电机学, 科学出版社，2001，12. 史仪凯，异步电机发电原理及其应用，西北工业大学出版社，1994，123. 周金萍，等，MATLAB 6 实践与提高，中国电力出版社，2002，14. 薛定宇，等，