基于相位差的同步调相机定子绕组匝间短路故障定位方法

为了改善同步调相机机组的运维效率,提出一种基于相位差的同步调相机定子绕组匝间短路故障定位方法。首先,在线获取三相电流的相位、零序电压基波分量的幅值及相位。如果零序电压基波分量的幅值超过阈值,则认为定子绕组发生匝间短路。为了进一步实现故障相的定位,将零序电压基波分量相位分别与三相电流相位进行比较,获得3组相位差,则匝间短路故障发生在3组相位差中最小值所属相的定子绕组中,从而实现故障定位。为了验证所提方法的准确性和有效性,分别基于TTS-300-2型同步调相机和小型电励磁同步电机搭建相应的仿真模型和实验平台,进行仿真与实验验证。实验结果表明:利用零序电压基波幅值可以诊断同步调相机是否发生匝间短路故障,利用零序电压基波与各相定子电流基波间的相位差可以实现故障定位。

轴向磁通电机并网发电技术的研究

径向永磁同步电机具有功率密度高的特性,被广泛应用于发电机系统,磁路结构决定其能量密度仍有待提高。由于轴向磁通电机具有良好的磁路特性,在同等需求功率条件下能够缩小电机体积,本文提出采用双定子单转子轴向磁通永磁同步发电机、发动机和高压电池并网,构成两级发电机组,第一级使用电压电流双闭环控制输出540 V直流电压,第二级采用三相四线输出30 kW交流电,直流电压纹波能够抑制在2%以内,交流谐波失真度THD为1.5%,系统效率提高到94%,与普通径向磁通电机相比体积缩小20%。

电网电压三相不平衡时CVUF相角因素对异步电机运行性能影响

电网电压不平衡会对异步电动机的运行造成不良影响,因此研究三相电网电压不平衡时复数电压不平衡度(CVUF)的相角因素对异步电动机运行性能的影响。首先分析了三相绕组电压幅值、相位和CVUF间的关系,基于此,以1台5.5 kW Y132S-4异步电动机为例,在正序电压380 V、CVUF幅值恒定以及75%负载条件下,分析了CVUF相角因素对异步电机的定子电流、损耗、转矩性能的影响。结果表明:异步电机定子三相电流均随CVUF相角呈正弦规律变化,为避免带载能力下降过多及绕组过热,异步电机应避免运行在定子电流最大值处;CVUF相角对各项损耗、起动性能及稳态转矩脉动分量影响较小。最后计算了不同电压平衡条件下的异步电机三相定子电流和内部各项损耗,结果与实测结果基本一致,证明了理论分析的正确性。

YNd和Yd变压器接线组别对发电机非全相运行电流的影响

发电机非全相运行时定子电流中会出现负序分量,如对负序电流影响判断不尽合理,可能导致重大的电网系统事故,为了准确分析YNd和Yd变压器接线组别对发电机非全相运行电流的影响,首先给出了YNd和Yd接线的各组别变压器高低压侧电压和电流的相量关系。然后采用解析法分别对YNd和Yd接线变压器高压侧一相和两相断开的物理过程进行研究,建立了故障后发电机定子三相电流的数学模型,给出了定子三相电流的相量图,揭示出变压器采用这两种连接情况下,其高压侧一相和两相断开后发电机定子电流的变化规律。最后以一台1 407 MVA汽轮发电机为例,仿真计算了YNd1接线变压器高压侧A相断开情况下发电机定子三相电流,计算结果与解析法分析结果相一致,验证了分析的正确性。

大型同步发电机调速控制的场-路-网耦合法非全相工况下定子电流特性研究

为了更准确分析发电机非全相定子电流特性,建立了适用于发电机并网运行的基于调速控制的场-路-网耦合时步有限元模型,仿真计算了发电机并网额定运行时,接线方式为YNd11变压器高压侧断路器一相或两相断开2种非全相工况下的定子电流,揭示了不同非全相情况下定子各相电流之间关系,分析了转速控制对故障电流动态影响,并计算2种故障后定子稳态负序电流,整个仿真计算结果考虑了发电机故障运行时,发电机磁场饱和、畸变等非线性因素的影响,同时为了模拟真实的发电机的并网运行情况,整个场路耦合模型中包含了转速控制系统,并且通过变压器、双回架空输电线路将发电机与无穷大电网连接起来,这样更能贴近工程实际,最后,将结果与解析法得到的结果进行对比,验证了方法的正确性。

无速度传感器下的五相感应电机三次谐波电流优化控制

针对五相集中整距绕组感应电机,通过注入三次谐波电流来优化气隙磁密分布和定子电流波形,有效提高铁心利用率和功率密度。采用带定子电阻辨识的滑模观测器,实现宽范围的无速度传感器运行,并且将得到的转子磁链用于直接矢量控制,保证电机在瞬态过程中有较好的动态性能。传统谐波注入电流方式仅关注气隙磁密分布,忽略了定子电流畸变,该文采用的方法同时将气隙磁密和定子电流优化成平顶波。构建一套低直流母线电压供电的五相感应电机控制系统,实验结果证明了无传感器下谐波优化控制策略的可行性。

变频调速系统低频电压补偿规律探讨

以异步电动机电压平衡方程及常用的低频电压补偿理念为基础,分析了负载电流相位对低频补偿电压规律的影响,以期改善采用恒压频比控制的通用变频器异步电动机变频调速系统低频带载性能。结论表明常见的只考虑电阻压降的补偿方案既简单又可满足一定的补偿精度的要求,但对定子电流相位影响的分析过程和结论可以为相关的研究人员提供一定的借鉴价值。

偏转式双定子开关磁阻发电机的电磁分析计算

为了提高风能的利用率,针对现有开关磁阻发电机转子旋转的单一性,提出了一种新型可偏转双定子开关磁阻风力发电机,并介绍了该发电机的工作原理和控制机理。该电机采用内外双定子结构设计,在转子的两侧连接液压控制台,可实现多自由度偏转,适应不同风向,提高发电机的工作效率。通过对该电机建立数学模型,分析了发电机的电感、磁链、电压和电流的特性,利用有限元法对各物理量以及发电机转子外侧气隙磁场特性进行计算,将双定子结构开关磁阻发电机的输出电流仿真结果与普通开关磁阻发电机进行对比,验证了双定子结构发电机的优良性能。

大型汽轮发电机进相运行在线自动控制装置

介绍大型汽轮发电机进相运行中受到的限制条件，提出进相运行在线自动控制装置。该装置试验及运行实践表明，在发电机进相运行时，它能有效地自动控制发电机进相深度，人为误操作时，装置也能保证发电机不失稳，使厂用电电压和定子电流在要求值内，提高机组运行可靠性。

双馈感应电机在三相对称短路故障下的电流分析

为了研究双馈电机三相短路电流特性从而采取有效的故障保护,对机端短路时的定转子磁链进行了分析,推导出了带Crowbar保护电路的电阻和转子开路两种情况下定子电流最大值的不同表达式。采用Crowbar保护电路,可以有效地保护短路故障时的双馈电机转子绕组和变换器。仔细分析了采用Crowbar时的定子短路电流,得出最严重三相机端短路情况下定子短路电流的近似表达式。仿真结果验证了表达式的准确性。

交流伺服系统检测电路的研究

检测电路是交流伺服控制系统的重要组成部分,由电流、电压及位置检测电路组成,完成系统信号如电机的直流母线电压、电机的定子相电流、电机转子的位置等获取工作.分别设计了电机定子相电流的采集电路及处理方法、电机直流母线电压采集电路及电机转子位置检测电路与初始位置定位方法,并对设计的电路进行了实验分析.模拟实验结果表明整个系统具有较好的动态响应和稳态精度,从而验证了文中设计的检测电路的可行性.

一种新型同步调相机定子绕组匝间短路故障诊断方法

同步调相机在电网中的运行时间较短,有关其故障特性和诊断方法的研究仍十分欠缺,因此文中提出一种基于支路电流相位差的同步调相机定子绕组匝间短路故障诊断方法。该方法充分考虑了定子绕组匝间短路故障后故障绕组与同支路非故障绕组及其他非故障支路绕组间的互感,并在此基础上理论推导出故障相支路电流间的相位差。以一台TTS-300-2型同步调相机为例,利用有限元平台建立定子绕组匝间短路场路耦合仿真模型。结果表明:当调相机发生定子绕组匝间短路故障后,故障相支路电流间的相位差将会明显上升,并随着故障严重程度的加深而增大,且该特征基本不受故障位置和无功功率变化的影响。因此,支路电流相位差可以作为诊断同步调相机定子绕组匝间短路故障的有效依据。

凸极同步电机两相突然短路定子电流的分析

凸极同步电机两相短路时,其转子和定子两方面均不对称,这时利用坐标系统分析是较为方便的。首先分析其动态过程,得到定子电流的表达式及极限参数,再利用MATLAB对定子电流从局部到整体进行仿真,为发电机的合理设计和可靠运行提供支持。

六相PMSG容错控制的三次谐波影响抑制

为改善六相永磁同步电机一相开路故障后的性能,建立了适用于容错控制的静止坐标变换阵,并建立了考虑3次谐波影响的旋转坐标系下的电压和转矩方程。针对一次旋转坐标变换不能对电压模型完全解耦的情况,提出对d-q子空间应用二次旋转坐标变换得到完全解耦的d-q轴电压分量。提出了基于磁势不变原则的定子电流幅值最小(stator current magnitude minimum,SCMM)闭环控制策略,为抑制3次谐波磁链和3次谐波电感作用,推导了d-q轴三次谐波电压的补偿量。仿真和实验验证了提出的补偿控制策略对三次谐波影响消除的有效性,明显改善了定子电流幅值最小控制策略下单相开路后的性能。

轴向磁通线圈辅助定子励磁双凸极无刷直流电机及转矩脉动抑制方法

传统永磁无刷直流电机(brushless direct current motor,BLDCM)无法控制永磁磁通量及永磁体固有缺陷,限制了其在许多高科技领域中的应用。该文提出新型双凸极无永磁BLDCM。突破传统结构原理,用轴向线圈磁场辅助径向定子励磁,取消永磁材料特性制约。线圈辅助定子励磁电机更高输出转矩特性可通过提高气隙磁通及电枢绕组的电流实现。用有限元软件进行数值分析并验证其准确性和有效性;基于该电机的特殊结构和电感模型,搭建联合仿真模型,用三相六状态角度导通方式,增加输出转矩,减小转矩脉动;根据辅助励磁线圈调磁特性,进行励磁线圈和电枢绕组混合之励磁电流-转矩控制。实验验证新型结构电机样机及控制方法的可行性和有效性。

基于卷积神经网络的逆变器故障诊断方法

针对车用永磁同步电机驱动系统在长期运行过程中存在的逆变器故障风险,本文中提出了一种基于卷积神经网络的逆变器故障诊断方法。首先,对三相定子电流数据进行标幺化和单位电周期电流数据筛选处理,降低电机驱动系统变转矩、变转速工况对故障诊断效果的影响;然后,结合卷积神经网络,发挥其提取故障特征和抗噪优势,实现逆变器故障诊断。在MATLAB/Simulink环境中搭建了车用永磁同步电机驱动系统模型,通过故障注入仿真数据和实验数据构建用于卷积神经网络训练的数据集,验证了所提出故障诊断方法的有效性。同时,探究了训练样本数据集稀疏化和电机型号差异化情况的适用性。仿真结果表明:在噪声数据和稀疏数据条件下,本文中提出的故障诊断方法具有很好的鲁棒性和普适性。

沙角C电厂667MW汽轮发电机2号机组定子单相短路事故的研究

在现场调研和资料分析、计算、研究的基础上，分析了广州沙角Ｃ电厂２ 号机组定子单相短路事故的原因．结合该实例，介绍了更精确的计及网路电流的短路电流计算方法．提出进行定子线圈端部固定结构设计的研究和建立定子线圈端部振动监控系统的建议，以提高国产化大容量发电机的可靠性．

十二相整流同步发电机系统异桥相间短路的故障分析

十二相整流同步发电机系统在移动平台已得到广泛应用。出于对系统安全运行问题的全面考虑,该文分析了该系统中一种特殊的定子内部短路故障——异桥相间短路。考虑到故障相所在的两组三相绕组之间故障附加回路的特殊拓扑结构及其对整流桥换相模式的影响,该文对原有的十二相整流发电机多回路数学模型进行了扩充,用来计算异桥相间短路的定、转子绕组及整流桥直流侧负载电压、电流等电气量,并通过样机实验,验证了计算结果的准确性。基于仿真与实验结果,分析了十二相整流发电机定子绕组异桥相间短路故障的电气特点,特别指出其短路回路电流等故障量随直流侧负载电阻增大而减小,为这种特殊故障的危害评估及保护研究提供了依据。

一种新型半准Z源逆变器在风力发电变流系统中的应用

针对传统Z源风力发电变流系统机侧定子电流畸变严重,Z源网络电感电流纹波大的缺点,该文提出一种半准Z源逆变器(half quasi-Z-source inverter,H-q ZSI),并将其应用于直驱永磁风力发电系统。阐述H-q ZSI电感电流连续时的工作原理,得出升压因子与直通占空比的关系。当H-q ZSI处于直通状态时,加在各输入电感上的电流仅由相电压瞬时值决定,改善机侧电流与机侧电压的非线性关系,从而降低发电机定子电流谐波。通过分析准Z源逆变器和H-q ZSI输入电感电流纹波的产生机理,得出相同系统参数下,与准Z源逆变器相比,H-q ZSI的输入电感电流纹波有效减小。最后通过仿真与实验验证理论分析的正确性。

光学电流互感器应用于发电机保护的研究及实践

本文针对基于电磁式TA的发电机保护存在的TA饱和易致误动、水电机组中性点侧分支TA过热损坏绝缘、定子匝间保护薄弱等问题,探讨了光学TA应用于发电机保护所带来的性能改善,给出了现场应用案例的典型数据分析,并展望了光学TA在发电厂的应用前景。