能量變換器是一種新型高壓發(fā)電機，采用高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜作為定子繞組，這種革新結(jié)構(gòu)使其能夠輸出高電壓，從而可以直接并網(wǎng)。因此，對能量變換器的運行進行系統(tǒng)地研究是極為必要的。本文針對能量變換器小值振蕩和穩(wěn)定性進行了深入地研究。 本文首先介紹了能量變換器的發(fā)展背景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，詳盡分析了研究大型同步發(fā)電機和能量變換器穩(wěn)定性的意義。 然后，本文對能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運行進行了分析，建立了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運行時的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定功率特性和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限的表達(dá)式。并分析了勵磁調(diào)節(jié)對能量變換器靜態(tài)功率特性的影響，應(yīng)用對比研究的方法，證明了能量變換器的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限都比傳統(tǒng)同步發(fā)電機高。 本文同時結(jié)合能量變換器樣機參數(shù)，系統(tǒng)分析了其穩(wěn)態(tài)小值振蕩的物理過程，推導(dǎo)了能量變換器小值振蕩時的整步轉(zhuǎn)矩系數(shù)、阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)和電流、轉(zhuǎn)矩、電磁功率各微變量的表達(dá)式，并通過仿真分析，歸納出了不計定子電阻和線路阻抗時能量變換器相應(yīng)微變量的變化規(guī)律。此外，本文對考慮勵磁調(diào)節(jié)作用時小值振蕩各微變量的變化進行了仿真研究，給出了此狀態(tài)下相應(yīng)微變量的變化規(guī)律。 最后，本文對能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時的物理過程進行了分析，繪制了能量變換器正常運行和故障運行時的電氣圖與等值電路，結(jié)合等值電路推導(dǎo)了能量變換器相應(yīng)故障狀態(tài)下的功率表達(dá)式，并通過仿真分析與對比研究，給出了能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時的極限切除時間，得到了能量變換器的動態(tài)穩(wěn)定極限。 本文所得結(jié)論對能量變換器合理可靠的設(shè)計及運行提供了依據(jù)，具有一定的理論意義和實用價值。
