J-TEXT脈沖發(fā)電機(jī)組雙饋調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究.pdf

1、J-TEXT裝置前身是美國(guó)TEXT-U裝置，在華中科技大學(xué)完成重建和運(yùn)行，屬于中型托卡馬克裝置。裝置主電源是100MVA飛輪儲(chǔ)能脈沖發(fā)電機(jī)組。機(jī)組在美國(guó)電網(wǎng)（12kV/60Hz）條件下的額定轉(zhuǎn)速為713轉(zhuǎn)/分，在該轉(zhuǎn)速下的儲(chǔ)能為185MJ；在中國(guó)完成重建和運(yùn)行后，在中國(guó)電網(wǎng)（10kV/50Hz）條件下的最大轉(zhuǎn)速為598轉(zhuǎn)/分，由于轉(zhuǎn)速的不足造成了機(jī)組儲(chǔ)能的不足，使得J-TEXT裝置電源系統(tǒng)在低于額定值的條件下運(yùn)行，難以開(kāi)展高參數(shù)等離子體

2、物理實(shí)驗(yàn)。為了將J-TEXT機(jī)組運(yùn)行參數(shù)提高到額定值713轉(zhuǎn)/分，需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行改造。
　　采用雙饋調(diào)速系統(tǒng)可以顯著減小變頻器容量，本文對(duì)雙饋電機(jī)的矢量控制原理、交直交變頻器、調(diào)速系統(tǒng)的共模電流進(jìn)行了深入研究，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了雙饋調(diào)速系統(tǒng)，仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
　　開(kāi)展了繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)采用定子磁鏈定向的矢量控制原理的研究，搭建了以轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流為控制量的雙閉環(huán)反饋系統(tǒng)。電流被分解為磁鏈分量和轉(zhuǎn)矩分

3、量，通過(guò)前饋補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)磁鏈電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制。通過(guò)磁鏈的電壓模型建立了定子磁通觀測(cè)器。分析了雙饋電機(jī)在不同工況下的有功功率流向，計(jì)算了在轉(zhuǎn)子電流最小方式下和轉(zhuǎn)子無(wú)功功率為零時(shí)的轉(zhuǎn)子磁鏈電流給定值。計(jì)算得到轉(zhuǎn)子側(cè)最大有功功率為100kW并對(duì)主電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　變頻器采用基于全控型器件的交直交變頻器。研究了兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下交流電壓矢量定向時(shí)LCL型整流器的原理，通過(guò)前饋補(bǔ)償策略實(shí)現(xiàn)dq軸電流的解耦控制；對(duì)LCL濾波器進(jìn)行

4、參數(shù)設(shè)計(jì)。以直流母線(xiàn)電壓和整流橋臂電流為控制量搭建了整流器雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。研究了SVPWM調(diào)制算法的原理以及在數(shù)字信號(hào)處理器中的實(shí)現(xiàn)方式；研究了PWM波在長(zhǎng)電纜中傳輸引起的電機(jī)端電壓升高問(wèn)題并設(shè)計(jì)了逆變器輸出電抗器。變頻器實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)的100kW交直交變頻器滿(mǎn)足要求。
　　設(shè)計(jì)了一套以監(jiān)控層、實(shí)時(shí)控制層和現(xiàn)場(chǎng)控制層為基礎(chǔ)的三層結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)。監(jiān)控層運(yùn)行于Windows平臺(tái)，控制和監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；實(shí)時(shí)控制層運(yùn)行于QNX平臺(tái)

5、，承擔(dān)采集、計(jì)算、控制、通訊等任務(wù)，重點(diǎn)在于電機(jī)轉(zhuǎn)子角測(cè)量、轉(zhuǎn)速計(jì)算、電機(jī)雙閉環(huán)反饋系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)；現(xiàn)場(chǎng)控制層運(yùn)行于DSP28335平臺(tái)，需要維持直流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定并接受現(xiàn)場(chǎng)控制層的命令輸出給定的轉(zhuǎn)子電壓。
　　在高頻調(diào)制電源供電的電機(jī)中，因?yàn)楣材ｋ妷簳?huì)產(chǎn)生軸承電流問(wèn)題。本文通過(guò)電機(jī)內(nèi)各分布耦合電容搭建了電機(jī)軸承電壓的模型，得到了電機(jī)軸承電壓與電機(jī)繞組中性點(diǎn)共模電壓的關(guān)系；給出了調(diào)速系統(tǒng)在電機(jī)大廳的接地網(wǎng)絡(luò)以及在高頻下各接地線(xiàn)的相關(guān)參數(shù)