面向大型同步发电机组的起励系统设计

大型同步发电机已广泛采用自并励励磁系统。文中在对大型同步发电机起励深入研究的基础上,根据起励的特点并结合工程实践,提出了一种基于起励—转子回路时间常数的起励系统主回路设计新方法,包括起励电源的选择、起励—转子回路时间常数的选取计算及关键器件设计方法等。同时,提出了一组适用于大型同步发电机起励的控制新策略,包括整流装置与起励的协调控制、起励回路退出控制策略、基于积分分离法的升压过程控制策略等。仿真结果与1 000MW汽轮机组、700 MW水轮机组的工程实践充分验证了所提出的起励设计方法与控制策略的正确性和有效性。

励磁系统整流柜均流问题分析及试验验证

针对某电厂励磁系统均流问题进行分析,通过理论论证了导致均流问题的2个主要原因:交流输入阻抗的差异、整流装置运行点与可控硅额定工作点的差异,并通过实际试验的方法进行了验证。

一种非线性灭磁电阻组的数学分析评价新方法

从大型发电机非线性灭磁电阻均流与均能的要求出发,在氧化锌非线性电阻传统性能指标的基础上,从数理统计的角度提出了一组可反映非线性灭磁电阻组一致性的系数——变异系数和极差系数的概念。针对多组氧化锌非线性电阻实际数据进行了分析计算,以此对非线性电阻组的一致性作出了评价,并指出必须对该组指标同时计算并衡量。最后对变异系数和极差系数的具体数值提出了建议,同时提议将此指标引入非线性灭磁电阻的评价和检验体系中,这对于大型发电机组灭磁系统的安全性评价也具有一定的参考意义。

考虑整机转矩控制的双馈风机轴系扭振机理分析及抑制策略

双馈风电机组轴系模型可等效为风力机质块经柔性轴与发电机质块连接,其轴系柔性较大,阻尼较低,现场存在轴系扭振现象。提出将整机转矩控制嵌入双馈风机两质量块数学模型中,并进行小信号线性化,得到适用于轴系动态特性分析的双馈风电机组机电小信号模型,基于该模型开展扭振机理分析和抑制策略设计。双馈风机轴系扭振本质原因是电磁转矩与发电机转速在扭振频带的相角滞后为90°~270°,等效减小了发电机质块的阻尼甚至使其为负阻尼。通过调整整机转矩控制滞后或增加传动链阻尼,间接实现增加发电机质块阻尼,从而抑制扭振。基于实际双馈风机机械轴系特性搭建模型,对轴系扭振进行时域仿真分析及抑制策略验证,并对现场一台2 MW机组进行抑制效果测试,结果显示:转矩控制调整后轴系振荡被有效抑制。

提高整流装置输出电流能力的研究及试验验证

晶闸管整流装置是自并励励磁系统的核心装置之一,提高该装置单柜的电流输出能力,可以降低整流装置并联运行的数量,提高励磁系统的稳定性。从晶闸管元件热量流通原理的励磁系统的特点出发,通过数据分析和试验验证得出了影响晶闸管散热的主要因素,并通过试验得到了证实,说明了要提高晶闸管整流装置输出能力,需要选择较好的散热器,而非提高晶闸管元件的额定电流,对于大型机组励磁系统功率柜的设计和器件的选择提供了选择依据,具有重要的指导意义。

燃气轮机组励磁系统设计与应用

燃气轮机组起动时,一般把发电机作为同步电动机运行,静止变频器通过改变电源频率改变定子旋转磁场速度,并通过控制励磁系统调整施加于转子上的磁通,共同作用实现对同步电动机转速的调节。本文以某电厂3×200MW燃气轮机组为依托,阐述了燃气轮机励磁系统的设计与应用。此电厂配置两台静止变频器控制三台燃气轮机组的起动,因此每套励磁系统需要与两台静止变频器进行通讯,且需要相互闭锁,在硬件及软件方面与常规励磁系统相比,有着其特殊配置。

满足CE要求和TUV认证的励磁调节器设计及验证

为了使产品达到欧盟安全标准,进入欧盟的励磁系统设备必须通过CE认证。励磁调节器是励磁系统的控制核心。为了更进一步提高控制系统的要求,在满足CE的基础上,需要按照TUV认证的要求进行设计。通过分析励磁调节器的作用,在电器件选型、电磁兼容设计、结构件及柜体设计等方面与相关指令进行核对,完成了调节器装置的设计。该装置一次性通过TUV验证,证明装置设计的合理性,为电力系统其他装置进行CE及TUV认证提供参考。

考虑换相过电压的三相桥式全控整流电路建模及验证

三相桥式全控整流电路广泛应用于诸多工业领域,是现代同步发电机励磁系统的标准配置。对于大容量的可控硅元件,换相过程中产生的过电压会导致相关设备被击穿损坏。通常采用并联阻容电路以限制换相过电压。为选取最佳的阻容参数,建立了考虑换相过电压的三相桥式全控整流电路模型,并通过某电厂阻容吸收参数和换相过电压录波数据验证了该模型及Matlab仿真的正确性,为后期的研究提供了数学基础。

直流励磁机励磁系统改造方案设计及应用

分析直流励磁机励磁系统和自并励励磁机励磁方式的特点,据此选择某电站励磁系统的改造方案,并根据发电机参数和励磁盘柜位置设计合适的装置和盘柜布置方式。

无刷励磁系统改造的方案设计及应用

分析并对比无刷励磁机励磁系统和自并励励磁机励磁方式的特点,据此形成了运行时存在稳定问题某电厂励磁系统的改造方案,并根据发电机参数和特性设计并生产了一套合理的自并励励磁系统,该励磁系统通过各种投运试验和并解决了上述问题,表明该改造方案的设计非常成功,为其他机组的改造提供参考,具有一定的意义。

大型同步发电机组非线性灭磁电阻控制电压选取的探讨

灭磁系统是同步发电机组励磁系统的关键装置之一,合理选取灭磁控制电压可以提高灭磁系统装置运行的可靠性,有助于提高励磁系统的稳定性。通过分析灭磁主回路,以典型机组参数为基础进行灭磁仿真,并结合现有机组的使用情况,得出了非线性灭磁电压选取的方法,为大型机组励磁系统灭磁部分的设计和器件的选择提供了依据。

整流装置出力问题研究及试验验证

整流装置是励磁系统的核心装置之一,提高该装置的出力,可以降低整流装置并联运行的数量,提高系统的稳定性。文章从可控硅元件热量流通原理出发,通过数据分析和试验验证得出了影响可控硅散热的主要因素,对通过试验验证得到了证实,说明了要提高整流装置出力,需要选择较好的散热器,而非提高可控硅元件的额定电流,为大型机组励磁系统功率柜的开发提供了选择依据,对于工程设计具有重要的指导意义。

含附加能量支路的虚拟同步双馈风机次同步振荡抑制策略

针对含虚拟同步控制的双馈风机并网系统可能诱发次同步振荡的问题,提出了一种含附加多能量支路的次同步振荡控制策略。首先,推导了含虚拟同步控制的双馈风机动态能量模型,根据能量在控制支路中的流通路径划分能量支路,并探究各能量支路对能量耗散率的贡献程度。在此基础上,设计相应的附加能量支路,以补偿抵消风机产生的动态能量,并以风机能量耗散率最小为目标,设计附加能量支路参数优化模型,在兼顾基频稳定特性的同时,实现次同步振荡抑制。最后,在RT-LAB仿真平台中搭建半物理仿真模型进行试验验证,证明了所提控制策略的有效性。

海上风电场集电网的高频谐振分析

大型海上风电场已经成为风力发电的发展趋势,海上风电场集电网采用电缆线路汇集电能,电缆相间电容和对地电容不可忽略,集电网的阻抗网络复杂多变,存在与风电机组阻抗交互作用进而发生高频谐振的风险,威胁到风电场的安全稳定运行。针对这一问题,构建集电网的阻抗网络,将风电场集电网等效为风电机组子系统和剩余等效风场子系统,进一步揭示了高频谐振发生的机理,研究了电缆参数、场内链式电路数量、风电机组接入台数和电网阻抗与互联系统谐振频率的变化规律。以某海上风电场系统作为研究对象,利用MATLAB软件和基于RT-LAB的控制器硬件在环仿真对该风电场进行分析,验证了理论分析的正确性。

电力系统中的电压瞬间跌落

电力市场的发展把电压瞬间跌落作为电能质量的重要指标提出更加严格的限制。给出了电压瞬间跌落的基本概念、描述特征及其统计计算的基本方法,分析了电压瞬间跌落的概率分布、对电力系统和电力用户的巨大危害,最后提出限制和减少电压瞬间跌落的措施。

三峡电厂励磁软件结构框图及其特色

介绍了三峡左岸电厂SIEMENS励磁调节器硬软件,详细分析了其软件结构框图和主要限制器特性曲线,并探讨了国外励磁软件特色。