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随着人类对能源需求的日益增长,传统的化石能源结构势必不能持久,因此积极发展新兴能源成为唯一的选择。聚变能源作为理想的终极能源,也成为各大国积极研究的领域。中国聚变工程实验堆CFETR正是在EAST和ITER的基础上,为了填补实验装置和DEMO堆之间的空白而启动的我国下一代聚变实验项目。 CFETR发配电系统包含配电网和发电系统两部分。其中脉冲负荷的功率波动较大,需要根据等离子体放电状态来调整。本文基于配电负荷曲线,以聚变发电厂为主题,对双馈储能发电机用于聚变发电系统的备用方案进行了深入探讨。 首先基于电机经典理论,对双馈发电机的稳态模型和动态模型进行了理论推导。对比同步发电机的运行区间,得出双馈发电机的容量曲线,并分析了双馈电机的静态稳定性。 其次分析了CFETR配电网的负荷功率曲线,和等离子体脉冲放电的特性。给出了采用双馈飞轮发电机来实现平滑发电的方案。采用双馈电机能够有效实现和电网的柔性连接。双馈电机通过轴联飞轮转子储能,采用适当的控制,可以平稳地穿越脉冲间隔期。并针对负荷曲线制定了飞轮电机的控制策略。 再次建立了双馈飞轮电机的矢量控制模型,通过有功、无功解耦控制可以独立调节发电机输出功率。讨论了中压变流器的拓扑结构,以期选择符合双馈飞轮电机的变流器结构。按照前文的研究,选定机组参数,并使用matlab/simulink仿真,验证了电机的控制策略。 最后基于对CFETR负荷的分析,对配电网展开了详细讨论,完成了电网结构的概念优化设计,和短路故障仿真。对高压电网配置中的兼容问题也做了初步讨论,推算电网短路容量的范围,并讨论了使用发电机直接提供部分无功功率,从而减小无功补偿容量的方案。