WinGD船用低速发动机的技术发展

在船舶、航运业,WinGD(原瓦锡兰)船用低速发动机一直引领着技术发展的方向。随着航运市场的发展,WinGD对于现有的电控发动机进行了大量的设计改进。本文介绍了WinGD设计的最新进展,并对未来发展进行了展望。

一起220kV变压器绕组短路损坏事故分析

介绍了一起由低压开关柜内部短路引起的220 kV变压器绕组损坏事故。为检查绕组损坏程度,进行了绕组电阻测试、油中溶解气体分析和扫频响应等试验,通过对试验数据分析得出变压器内部低压侧绕组发生严重变形且低压C相绕组存有断点,返厂解体结果验证了分析结论的正确性,最后对事故发生的原因进行了深入分析,并提出了采用半硬自粘换位导线等防范措施。

一起汽轮发电机转子匝间短路缺陷的查找与分析

汽轮发电机转子绕组匝间短路故障是汽轮发电机转子最常见的故障之一,本文详细介绍了一台QFSN-660-2-22型660MW发电机转子绕组匝间短路诊断、确认和故障定位的方法和过程,特别是RSO试验数据情况,能够为类似故障分析和处理提供参考。

基于瞬时转差频率控制的定子双绕组异步电机变频交流发电系统

研究了一种基于定子双绕组异步电机(DWIG)的变频交流发电系统,根据功率平衡思想提出了该变频交流发电系统的瞬时转差频率控制策略。该策略省去了复杂的坐标变换和影响动态性能的电流环,综合考虑了输出电压和输出电流二者的变化信息,利用电压矢量去调节发电机的瞬时转差频率,进而改变电磁转矩,保证输出电压稳定。在一台15 kW样机上进行了一系列实验研究,实验结果证明了该变频交流发电系统的可行性和控制策略的有效性。

发电机气隙偏心时定子并联支路的环流特性分析

为了有效监测和诊断发电机主要的机械故障之一的气隙偏心故障,在分析发电机正常情况及气隙偏心故障时定子绕组并联支路环流特性的基础上,提出了一种基于环流特性的气隙偏心故障诊断方法。通过分析汽轮发电机在正常运行和气隙偏心故障时的气隙磁势、磁导、磁密,推导得到了发电机定子绕组各并联支路感应电势瞬时值和电势差的瞬时值表达式,然后结合静偏心、动偏心、动静复合偏心3种偏心故障下的气隙情况,具体分析了偏心故障下的定子并联支路环流的谐波成分特性及其与对应故障参数的变化关系,从而得到了定子绕组并联支路环流特性即故障使环流基频成分突出,环流值随偏心程度的加重而增大。实测SDF-9型故障模拟发电机气隙偏心故障时环流信号与理论分析结果基本符合。

变压器振动信号模态特征提取及分析

针对变压器故障情况下振动信号具有非平稳、非线性的特点,提出了利用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition method,EEMD)变压器振动信号进而选择有效本征模式函数(intrinsic mode function,IMF)的方法。该方法通过计算变压器原振动信号与分解后的本征模式函数的归一化相关系数来选取有效分量。再利用筛选出的本征模式函数构造特征矢量,将其作为变压器绕组状态识别的依据。实验结果证明了该方法可准确诊断变压器绕组的故障。

环形绕组在永磁同步直线电机分段中的应用研究

在实际的系统中长初级永磁同步直线电机绕组常采用分段供电的方式驱动。但交替的初级绕组产生了较大的速度波动,严重影响电机的可控性。为此提出一种连续定子(端部绕组交叠)的分段方法,并将环形绕组应用到永磁同步直线电机的分段中。通过对d-q数学模型下电磁推力的解析分析可知,由于初级绕组的开断,电机磁路不再对称,d轴和q轴之间产生了磁耦合;环形绕组谐波磁场影响电机性能,由空载反电动势的谐波分析来认识环形绕组的谐波分布特点,最后采用二维有限元分析对环形绕组电机进行了优化。该种电机电枢可以实现任意长度的分段,并且具有良好的段间运行特性。

定子双绕组异步电机变频交流发电系统辅助励磁电容和滤波电感的优化设计

提出了定子双绕组异步电机(DWIG)变频交流发电系统中的两个关键参数——辅助励磁电容和滤波电感的优化设计方法。利用DWIG控制绕组无功电流解析表达式对不同转速和负载条件下的控制绕组无功电流进行了分析,获得了它的变化规律,进而确立了辅助励磁电容的优化原则。待辅助励磁电容优化后,根据控制绕组最大无功电流及电流快速响应要求来确定滤波电感的上限;按照抑制电流谐波能力要求来确定滤波电感的下限。样机实验结果表明,按所提优化设计方法选取的辅助励磁电容和滤波电感是合理、有效的,能保证系统稳定运行,且实现了控制变换器容量的最小化。

磁阀式可控电抗器绕组结构对其过渡过程的影响分析

磁阀式可控电抗器(magnetic-valve controllable reactor,MCR)的绕组结构与其过渡过程快慢(快速性)关系密切。根据相关文献对他励式MCR快速性的改进思想,分别对自励式MCR、传统他励式MCR以及串并联型他励式MCR的3种不同绕组结构进行对比分析,研究各工作绕组以及控制绕组上的交流和直流感应电动势的大小,并分析得到影响3种MCR响应速度的根本原因。同时,基于MATLAB/Simulink仿真平台,提出采用多绕组变压器模型搭建3种MCR快速性仿真模型,并进行快速性实例仿真和对比分析。通过制造MCR样机进行实验验证了理论分析和仿真结果的正确性。讨论结果表明:串并联型他励式MCR的工作绕组结构能有效地改善MCR的快速性,综合优势明显,且对其进一步的快速性改善仅需减小其控制回路时间常数即可。文中工作为帮助认识影响MCR快速性的机理提供基础,并提供一种MCR快速性仿真建模方案。

带感性和容性负载的定子双绕组异步电机变频交流发电系统动态性能

为提高定子双绕组异步电机变频交流发电系统带感性和容性负载时的动态性能,对该发电系统现有的转差频率控制策略进行了改进,加入了负载无功前馈环节。根据瞬时功率理论,算得负载的有功和无功,分别通过比例前馈环来快速控制控制绕组侧功率变换器输出电压的频率和幅值,加快控制绕组提供的无功的调节,进而加快改变发电机的转差频率和气隙磁通,实现该发电系统的功率平衡和输出电压的稳定。实验结果证明了该方法的正确性和有效性。

燃气连续泄漏扩散的三维模拟研究

准确掌握和明晰燃气泄漏扩散规律,准确地表达出在实际地理空间中燃气泄漏扩散浓度场的分布情况,具有十分重要的意义。以气体热力学、动力学、湍流扩散的梯度理论和统计理论为基础,分析在静风条件下无限空间瞬时点源扩散模式,考虑烟气抬升高度等因素,采用移动烟团积分方法,建立了改进的静风条件下地面点源的天然气连续泄漏扩散模型。以Matlab对模型作计算处理和数值模拟,并以CFD软件进行了模拟验证。

汽轮发电机转子短路故障时定子环流特性分析

转子绕组匝间短路是发电机常见的电气故障之一,为了对其进行有效监测和诊断,在分析发电机正常情况以及在转子绕组匝间短路故障时定子绕组并联支路的环流特性的基础上,提出了一种基于环流特性的转子绕组匝间短路故障诊断方法。通过分析汽轮发电机在正常运行和转子绕组匝间短路故障时的气隙磁势、磁导、磁密,推导得到了发电机定子绕组各并联支路感应电动势瞬时值和电势差的瞬时值表达式。然后详细分析了转子绕组匝间短路故障时定子绕组并联支路环流各次谐波成分与对应故障参数的变化关系,从而得到了定子绕组并联支路环流特性,故障将使环流频谱二倍频成分突出,环流值将随着转子绕组短路程度的加重而增大。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机正常及转子绕组匝间短路故障时环流信号,与理论分析结果基本符合。

纵向平面缠绕壳体几何参数的优化设计

利用网格理论和微分几何学分析了纵向平面缠绕规律，讨论了主曲率与缠绕角的关系，系统地推导出了纵向平面缠绕壳体的优化结构曲线的微分方程及其数值解的递推公式和缠绕角公式。

基于二端口理论的航空三级式起动/发电机宽频阻抗模型研究

航空三级式起动/发电机是一个包含多干扰源的复杂系统,建立综合考虑定/转子阻抗耦合信息的电机阻抗模型是深入分析电磁干扰传递机理的关键。该文提出一种考虑定子阻抗、转子阻抗及定/转子耦合效应的宽频集总参数通用模型。该模型将电机视为一个多端口网络"黑盒",进而采用Z参数矩阵描述电机的频域阻抗特性,并给出参数的具体测量方法和计算方法。该文通过推导忽略定/转子耦合的阻抗误差表达式,以获得三级式电机模型的简化条件,进而提出基于误差评估的宽频通用电路模型,并采用矢量匹配技术实现电路模型的参数化。实际测试结果表明,该模型具有精度高、复杂度低和通用性强的特点。所提出的建模方法能为三级式起动/发电机的EMI研究提供有力保证。

正弦绕组在Y2系列电机中的应用

通过对三相实用型单双层混合不等匝正弦绕组(以下简称正弦绕组)与普通单层或双层绕组(以下简称普通绕组)进行性能对比,阐明正弦绕组比普通绕组不仅有较宽的微调范围,且绕组的线圈平均半匝长比普通绕组短。当二者的性能处在同一水平时,正弦绕组电机的制造成本比普通绕组电机降低10%左右。

交交变频双绕组电动机定子绕组故障局部修复实践

大型电动机定子绕组故障常规修复工作量大、周期长,生产难以承受。采取局部或应急修复方案可以快速恢复电动机运行并降低故障时间。介绍了交交变频双绕组电动机直接甩掉故障线圈应急修复的可行性及做法,实现了电动机的快速修复,且运行效果良好。对于类似故障处理具有较强的指导意义。

发电机定子绕组局放量化分级的新方法

针对发电机定子绕组早期局部放电难以定量分析和无法根据放电程度判断其维修标准的问题,对定子绕组局部放电强度、时间和环境等方面进行了研究,提出了在发电机定子槽锲中安装紫外传感器的方法,构造了一种新型的紫外在线放电监测系统。该方法通过检测局部放电产生的紫外线有效地对定子绕组局部放电进行了实时监控。同时,针对局部放电程度建立了投影寻踪等级模型,并用格雷码加速遗传算法优化投影向量实现了量化分级处理,用小波包分解技术提取了放电特征量,利用实例对该方法进行了测试,并用Matlab软件进行了仿真。研究结果表明了该模型的可行性和有效性,能够实现实时检测定子绕组局部放电并对放电程度进行量化分级处理,有利于电力工作人员在发生放电故障之前解决安全隐患和延长发电机的使用寿命,对局部放电故障检测具有重要的实际应用价值。

基于噪声平衡原理的反激变换器CM传导噪声抵消方法研究

在反激变换器中,变压器绕组交错排布有助于减小漏感和绕组损耗,但相邻原、副边绕组间的耦合电容是传输共模(commonmode,CM)噪声电流的主要耦合路径,会引起严重的EMI问题。该文提出一种CM噪声抵消的方法,引入一组平衡绕组,设计平衡绕组与相邻副边绕组间的位移电相互抵消。建立反激变换器CM传导噪声电路模型,给出平衡绕组设计方法,以一台反激变换器为实验对象,测试并对比无屏蔽层、采用传统铜箔屏蔽及加入平衡绕组3种变压器结构下的CM传导噪声。实验结果表明,平衡绕组对CM噪声抑制效果优于无屏蔽层和传统铜箔屏蔽层结构,验证了平衡绕组抵消反激变换器CM噪声的可行性。

断相故障下开绕组永磁同步电机模型预测控制容错控制策略研究

共直流母线型开绕组永磁同步电机系统由于双逆变器供电且存在零序回路,具有一定的容错能力,但控制中需考虑零序电流的影响。然而当永磁同步电机发生单相断相故障后,原电机模型不再适用,若继续沿用断相前控制策略,将导致电机转矩脉动变大、控制性能变差。该文根据开绕组永磁同步电机断相后的系统特性,重新设计坐标变换矩阵,得到新坐标变换下的dq轴电机数学模型。新的转矩方程表达简洁、转矩控制方便,同时新的电压方程也相互解耦,因此电流预测计算量小,且控制更加准确。为提高电流控制性能,断相前后均采用三矢量模型预测控制策略。考虑到断相后的基本电压矢量将发生变化,重新构建了断相系统拓扑下新的电压矢量平面并基于新的基本电压矢量计算电压矢量占空比。实验结果证明了所提方法的有效性和优越性。