无刷同步发电机稳态短路电流控制

过载运行能力和突然短路时稳定的短路电流输出能力是无刷同步发电机的重要性能要求。在发电机发生突然短路时,发电机控制器需要配合无刷同步发电机进行短路电流控制,在保证足够的短路电流输出能力的同时也要避免短路电流过大损坏电机。针对无刷同步发电机可能发生的5种短路类型进行了分析,提出梯形电压电流的控制目标曲线,利用无模型自适应控制算法进行短路电流控制,使发电机能在发生各种类型的突然短路故障时输出符合要求的短路电流。建立了发电机和控制器的仿真模型,进行无模型自适应控制方案的仿真验证,同时搭建了实验平台进行实验验证。经过验证无模型自适应算法可以将无刷同步发电机的短路电流很好地控制在目标值,验证了该控制算法在发电机短路电流控制方面的有效性。

应用复小波变换检测突发短路时的电力变压器绕组状态

突发短路时电力变压器箱壁的振动信号与绕组的运行状态密切相关。考虑到突发短路时变压器振动信号的强时变性和非平稳性,为了进一步提高振动分析法检测变压器绕组状态的准确性,本文引入复数小波变换法即Morlet小波对突发短路时变压器的实测振动信号进行时频分析,根据振动信号中的频域特征变化来判断变压器的绕组状态。结果表明:复小波变换算法能够准确地展示突发短路时变压器振动信号的频谱特性,时频图中100Hz分量和冲击总能量的大幅增加预示了绕组的松动,而高频分量的出现敏锐地反映出绕组变形的开始。与短路电抗法相比,振动分析法更能灵敏地反映出变压器绕组的变形故障。

六相交直流同时供电发电机直流侧突然短路电流分析

通过适当处理六相交直流同时供电 (双绕组 )发电机两基金项目 :国家自然科学基金资助项目 ( 5 97770 0 7)。ProjectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina( 5 97770 0 7) .套绕组之间的耦合 ,建立了其d q 0系统的简化数学模型 ;在此基础上 ,应用海维赛德运算微积法和叠加原理 ,分析了其稳态和直流侧突然短路运行 ,给出了定子和转子的时间常数以及交流侧完整的短路电流表达式 ;通过适当简化处理 ,得出了估算交、直流侧最大冲击电流和最大电流到达时刻的计算公式 ,并与普通三相电机突然短路的最大电流估算公式进行了比较 ,得出了到达最大电流时刻提前的结论 ;通过试验验证该文所得结果。该文对两套绕组之间耦合的处理大大简化了双绕组发电机的数学模型 ,为分析双绕组发电机的其它性能奠定了基础 ;所得结论和所用方法同样适用于其它结构的双绕组发电机 ,具有普遍意义。

12/3相双绕组感应发电机直流侧突然短路电流分析

通过适当简化分析,表明12/3相双绕组感应发电机直流侧突然短路不需要考虑辅助励磁绕组,等效为单独的十二相功率绕组直流侧突然短路,据此导出了交直流侧短路电流表达式。在此基础上,针对大容量的感应发电机,给出了估算交、直流侧最大冲击电流的简化计算公式,并论证其最大电流的到达时刻小于交流周期的二分之一,且随负载的增加其最大电流的到达时刻有所提前的结论。通过实验和仿真对比验证了该文所得结果的正确性,为系统保护装置的设计提供了理论依据。

振动法在线监测突发短路时变压器绕组状态

突发短路时变压器箱壁的振动信号与绕组的运行状态及变压器的安全稳定运行密切相关。首先文中在对突发短路时变压器绕组轴向振动特性进行了理论建模,据此分析了振动法监测变压器绕组变形的理论机理。然后使用研制的振动信号测试系统获取了某实体变压器多次短路冲击试验中的振动信号,研究了变压器时域振动信号及其包络线的变化特性。结果表明,振动分析法较之传统的绕组变形检测方法短路电抗法有着较高的灵敏度;短路冲击过程中振动信号的幅值、包络线的变化趋势及变压器绕组受迫振动的持续时间较为清晰的描述了短路电动力激励下变压器绕组发生变形乃至损坏演变过程中的状态变化,可用于基于振动分析法的变压器绕组状态在线监测系统之中,提高变压器的运行可靠性。

汽轮发电机三相突然短路故障转子动态电磁力计算

三相突然短路是汽轮发电机的严重故障之一,对转子造成很大的电磁冲击力,甚至引起机械疲劳的转子表面龟裂。因此,掌握三相突然短路时汽轮发电机转子铁心电磁力的分布特点并找出电磁力集中的位置是优化设计转子铁心结构的重要前提。首先建立了汽轮发电机三相突然短路的场-路耦合仿真模型,然后以一台600 MW汽轮发电机为例,计算了三相突然短路过程,最后获得了转子齿顶和转子齿壁上电磁力的分布与动态变化规律,并与额定工况进行对比,找到了电磁力集中的位置。该研究为汽轮发电机转子铁心结构的优化设计提供了理论参考。

大型发电机突然三相短路试验数据分析和动态参数辨识

高速采样和高精度数字化自动测试仪器应用于大型同步发电机测试,需要计算机辅助分析程序自动分析数据和辨识电机的参数。为了提高参数辨识精度,本文提出了一种全新的动态参数辨识方法,即根据短路电流中衰减分量的性质,推导出优化组合模型分时段采用非线性最小二乘回归方法直接辨识发电机参数的原理。另外,还根据IEEEStd-115和GB/T-1029[1,3]有关发电机突然三相短路电流波形处理方法实现对短路电流上下包络线的拟合以计算大型同步发电机的动态参数。并开发了利用突然三相短路试验数据辨识大型同步发电机动态参数的计算机辅助分析软件。通过实际电机的测试数据处理,验证了软件及算法的实用性。

基于PSCAD-ANSYS的变压器绕组振动特性仿真研究

为进一步理解和掌握短路冲击下变压器绕组的振动特性,本文基于PSCAD-ANSYS联合仿真实现了变压器突发短路下振动响应的全过程分析,即根据PSCAD软件计算得到的变压器绕组短路电流,在ANSYS软件中使用电磁场和机械场模块计算了变压器绕组的电动力和振动响应。其中,两个软件之间的电流和时间等关键信息的交换通过数据通信接口方式实现。以某110k V变电站为例对变压器突发短路下的振动响应进行计算分析,结果表明,所提出的联合仿真方法能够有效计算突发短路时变压器绕组的振动特性。突发短路时,变压器振动响应与短路电流变化趋势类似,绕组振动在短路故障发生后先达到最大值,然后伴有一定的衰减分量,振动信号频谱分量更加丰富。

3/12相双绕组发电机交直流同时突然短路研究

根据3/12相双绕组发电机的基本磁链和电压方程以及等效电路,该文用解析分析和电路模型仿真两种方法详细研究了交直流同时突然短路的过渡过程,得出了定转子短路时间常数和交流侧短路电流的完整表达式;通过适当的近似,进一步给出了适合工程应用的交流侧短路电流的近似和简明表达式以及直流侧最大短路电流的估算公式。另外,还研究了线路电阻对短路电流的影响,结果表明:在分析和测试交直流同时突然短路时,线路电阻,尤其是 直流侧线路电阻必须考虑。仿真和实验验证了该文所得数学模型及分析方法的准确性。

双绕组交直流发电机直流侧突然短路分析

根据3/12相双绕组发电机的基本磁链方程和电压方程以及等效电路,该文建立了双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的基本电压方程;通过进行适当的近似,用解析的方法分析了突然短路的过渡过程,给出了定转子时间常数的简明表达式和整流绕组交流侧的短路电流表达式以及直流侧最大短路电流的近似计算公式。在此基础上,研究了交流负载对直流侧短路电流的影响并给出了相应的物理解释。模拟试验结果表明:交流侧负载的大小对直流侧短路电流有较大的影响,而功率因数对直流侧短路电流的影响很小,验证了理论分析的准确性。

基于时步有限元的同步发电机三相突然短路仿真分析

基于时步有限元方法分析发电机瞬态过程,对于改进系统稳定分析中发电机模型具有重要意义。本文采用场-路耦合时步有限元方法建立了同步发电机的动态仿真模型,针对实验室的一台7.5kW非线性发电机模型机三相突然短路进行仿真及实验对比研究。用Prony方法对瞬态电流的仿真及实测结果进行分解,得到交直流分量,通过对比分析验证了该动态仿真模型的正确性,并辨识出时间常数Ta和Td′。进而对不同励磁电流下负载突然短路进行仿真,得到不同响应的变化趋势。

并网运行的异步发电机设计中几个问题的探讨

本文讨论了并网运行异步发电机设计时,技术指标的选择原则。并从理论上分析了突然三相机端短路和并网时引起的冲击电流,提出了短路及并网冲击电流的计算公式。某些理论分析的结果得到了实验的证明。

双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的电磁转矩

根据双绕组发电机与普通三相同步发电机的内在关系,参照三相电机突然短路电磁转矩的分析方法,进行了双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的电磁转矩解析分析,得到了简明的交变转矩、平均转矩及总电磁转矩的解析式,并通过试验进行了验证。所得双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路电磁转矩的计算式简明、准确、物理意义明确,特别适合于工程应用。

影响变压器突发短路能力的两个因素

提出了影响变压器突发短路能力的两个因素,并通过实例进行了分析。

双绕组发电机交流侧负载对直流侧突然短路电流的影响分析

通过对物理概念和矢量图的深入分析,研究了3/12相双绕组发电机交流侧负载大小和功率因数对直流侧突然短路电流的影响,简化了短路电流的计算公式,明确了直流侧最大短路电流的计算条件。通过实机试验,检验了理论分析的准确性。

一种电流突变量选相元件三相短路判据的探讨

在详细分析相电流差突变量选相基本原理的基础上,对传统相电流差突变量选相元件三相短路故障判据进行了改进。改进后的判据克服了原判据在实际系统发生三相短路故障时过于严格而产生误判的缺点,较好地解决了三相短路故障的误判问题,具有实现简单、灵敏的优点。以一典型500kV系统为例,运用EMTP(ElectroMagneticTransientsProgram)进行数字仿真形成故障数据文件,并在VC环境中编制选相程序,对改进后的三相短路故障判据和传统判据进行了比较测试,测试结果证明了该判据的正确性和有效性。

同步发电机突然三相短路的仿真研究

同步发电机的突然三相短路,是电力系统最严重的故障,对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响,研究它有着非常重要的意义.在d-p坐标系统下,构建了同步发电机的数学模型以及动态等效电路.利用Matlab7.1/Simulink6.3的强大功能,构建了同步发电机机端突然三相短路的仿真模型,并对同步发电机的各物理量在短路期间进行了仿真研究.通过理论和仿真对比分析,同步发电机的各物理量在突然短路的暂态过程中产生很大的冲击和振荡,最后稳定在短路前的状态,仿真结果与理论分析相吻合.此方法还可用来研究同步发电机某些动态过程,从而为电机的优化设计提供必要的理论依据.

变压器突发短路故障的缺陷分析

通过实例介绍了一套系统的、可操作的现场分析判断突发短路故障的方法。

同步电机三相突然短路试验结果的计算机分析法

本文提出用曲线拟合原理来分析同步电机三相突然短路试验的电枢电流波形的方法,并讨论了分开电流波形中各分量的算法。方法精度较高,适用于计算机辅助分析。用本法分析了一实际的试验结果,并与常规方法进行了比较,以说明本法的优点。

具有耦合电路的运动磁场分析

本文首先提出一种分析运动磁场模型的有限元剖分方法,通过三相凸极同步发电机空载电压谐波计算证明了该剖分方法的简便性和实用性。然后阐述了电路和运动磁场间耦合关系的处理方法,从而使瞬变磁场计算和电路动特性仿真同时得解。文中给出同步发电机三相突然空载短路的例证。