Исследование асинхронного генератора с фазным ротором с последовательным соединением статорных и роторных обмоток через преобразователь частоты

Аннотация

Описаны рабочие процессы в новом варианте генераторной установки с асинхронной машиной с фазным ротором (АМФР) с последовательным соединением обмоток ротора и статора через выпрямитель и инвертор, работающей при частоте вращения выше синхронной. Генераторная установка обеспечивает стабильную частоту выходного напряжения при переменной частоте вращения, другими словами, относится к классу систем —«переменная скорость – постоянная частота». Последовательное соединение статорных и роторных обмоток обеспечивает устойчивость работы при перегрузках по току. При указанном соединении обмотки статора асинхронной машины также выполняют роль фильтра, что дает низкий коэффициент гармоник выходного напряжения. В соответствии с современными подходами к исследованию новых технических решений необходимо создание модельного описания асинхронной машины с фазным ротором с шестью выводами. Изучение рабочих процессов в генераторной установке проводится с помощью имитационного компьютерного моделирования в программном пакете Orcad PSpice. Была разработана собственная модель асинхронной машины с фазным ротором на входном языке программы PSpice с использованием известного математического описания трехфазной электрической машины в непреобразованной системе координат с учетом насыщения магнитопровода. В ней не учитывались зубчатость пакетов статора и ротора, механические потери и потери в стали. Представлены результаты проверки разработанной модели асинхронной машины с фазным ротором на адекватность в генераторном и двигательном режимах. Сравнение результатов моделирования с известными теоретическими положениями показало возможность использования модели для исследований в генераторном и двигательном режимах. Разработанная модель может быть использована как элемент библиотеки выбранной программы моделирования. С помощью указанной модели проведены исследования предлагаемого варианта генераторной установки в автономном режиме и режиме работы с сетью. Результаты приведены в виде осциллограмм и таблиц. Потенциальной областью применения предлагаемого варианта генераторной установки является ветро- и гидроэнергетика.