框架结构线性黏滞阻尼器双目标同步优化布置研究

在结构减震设计中,寻找最佳的阻尼器布置方案使减震效果最大化是一个至关重要的问题。用状态空间法描述在地震作用下布置线性黏滞阻尼器的减震系统,求解结构动力响应。采用基因属性保留遗传算法对减震系统进行编码,引入并列选择法对两个性能目标进行处理,可以实现阻尼器的双目标同步优化布置。将本文与已有研究成果的多层及高层框架阻尼器优化布置方案进行对比,双目标同步优化方法在改进原结构响应目标(如层间位移)减震效果的同时,还可以改善其他种类结构响应(如楼层加速度)的减震效果,使得减震结构具有更加优越的综合结构性能。双目标同步优化方法可以高效处理双目标的阻尼器同步优化问题。

同步发电机不对称运行工况阻尼绕组电流的计算

现代水轮发电机都装设阻尼绕组,阻尼绕组电流计算的准确程度会直接影响到发电机运行性能的研究。尤其在发电机不对称运行时,阻尼绕组受负序磁场所感生的电流会对发电机的运行性能产生很大的影响。因此在研究发电机不对称运行工况时,如何准确计算阻尼绕组电流就显得尤为重要。该文利用场路耦合法计算了同步发电机在极端不对称运行工况下的阻尼绕组电流。通过建立阻尼绕组端部数学模型,考虑了端部磁场非线性对阻尼绕组电流的计算结果所带来的影响。同时也利用传统对端部磁场的处理方法计算了同步发电机不对称运行时的阻尼绕组电流。利用1台可以直接测量阻尼绕组电流实时值的试验样机对2种方法的计算结果分别进行了验证。结果表明,当发电机端部磁场饱和比较严重时,例如发电机极端不对称运行工况,该文的计算方法更适用于阻尼绕组电流的计算。

大型水轮发电机多回路模型的合理简化

适用于分析电机定子绕组内部不对称的多回路模型已成功用于发电机的主保护设计。多回路模型一般表达为含有时变系数的微分方程组,需要借助计算机求得数值解,其计算时间会随方程维数的增加而急剧增长。而大型水轮发电机由于极数多,多回路模型中的阻尼回路数目很大,造成方程维数过高,短路计算耗时过长而无法满足内部短路主保护设计的需要,必须对其多回路模型进行合理的简化。本文对阻尼回路的2种简化方法进行了深入分析和仿真计算,指出等效d轴和q轴阻尼绕组模型应用于电机内部短路计算时,物理概念上存在缺陷,且会造成过大的误差、在工程上无法容许：而近似阻尼笼的处理方法既能满足工程精度要求,又可节省计算时间。

阻尼绕组对直接转矩控制同步电机动态行为的影响

目前电励磁同步电机直接转矩控制研究在中国还是一个空白,其转子上存在阻尼绕组,必然对电机的动态行为产生影响。本文详细推导并分析了电励磁同步电机中电磁转矩与转矩角关系式,在此基础上结合仿真方法研究了阻尼绕组对直接转矩控制同步电机动态行为的影响。结果指出,在主转矩角为零点附近主转矩与主转矩角的变化趋势始终一致;交轴阻尼绕组能有效地抑制动态中转矩及转速振荡幅度;直轴阻尼绕组对改善系统动态性能不明显,且该绕组的存在易引起系统的不稳定。从改善系统的动态特性出发,转子上不宜设置直轴阻尼绕组。

阻尼绕组对凸极同步发电机空载电势波形的影响

采用二维瞬态涡流场有限元法,对装有阻尼绕组的凸极同步发电机的空载电势波形进行了计算,分析了阻尼绕组节距对空载电势波形的影响。结果表明,阻尼绕组可以削弱定子齿谐波分量,而对与阻尼绕组节距有关的谐波分量则有加强作用。

阻尼绕组对磁场定向控制交－交变频同步电机动态行为的影响

本文在交－交变频磁场定向控制同步电机调速系统数学模型的基础上，研究了阻尼绕组对交－交变频同步电机动态行为的影响．结果指出．阻尼绕组能有效地抵消动态电枢反应，加快定子电流响应，提高电机的过载能力．从改善系统的动态特性出发，应选择全阻尼结构。

同步发电机阻尼绕组和磁路饱和对低频振荡阻尼的影响

采用特征值分析法研究同步发电机阻尼绕组以及磁路饱和对低频振荡阻尼的影响。建立了同步发电机三阶以及考虑阻尼绕组的六阶小扰动线性化模型,并在模型中考虑了磁路饱和效应。为详细分析同步发电机阻尼绕组和磁路饱和对低频振荡阻尼的影响,采用了简化的单机无穷大系统。计算表明,在分析低频振荡问题时:同步发电机三阶模型不宜用于分析进相或轻载运行的机组,这一结论和是否安装电力系统稳定器(PSS)以及是否忽略磁路饱和无关;忽略磁路饱和的同步发电机三阶模型在额定工况附近具有比较高的准确性;磁路饱和对六阶模型的影响较小,但是对于含PSS的进相运行机组,不宜忽略磁路饱和;为得到准确的结论,建议在同步发电机模型中考虑阻尼绕组和磁路饱和的影响。

同步电机的混合模型

对于凸极同步电机,由于转子绕组是非对称的n相系统,派克模型的精确度很差,这已被理论和实际所证明。本文介绍的混合模型弥补了这些不足之处,而且可被用于分析转子绕组的故障运行状态、计算阻尼绕组的实际电流。

阻尼绕组对同步发电机三相短路电流的影响

为深入研究阻尼绕组对同步发电机三相短路电流的影响,从磁势与电流关系的角度分析了同步发电机突然三相短路的物理过程,以及阻尼绕组对短路电流的影响机理。基于MATLAB/Simulink搭建了有无阻尼绕组同步发电机机端突然三相短路的仿真模型,并对定/转子短路电流的各个分量进行了仿真研究。仿真实验结果表明,阻尼绕组改变了暂态磁通对应的磁路,增大了定子短路电流,减小了转子短路电流,加速了能量的衰减。

考虑阻尼绕组的五相PMSM数学模型及等效电路

对带阻尼绕组的五相永磁同步电动机(PMSM)的数学模型进行了分析,得到了该电机在abc坐标系下的数学模型,并通过全维空间解耦变换矩阵和旋转变换矩阵分别建立了α-β坐标系和d-q坐标系下的数学模型,该模型具有不同空间变量解耦的性质,在此基础上,通过标幺值方法得到了规范化d-q模型,并给出了相应的等值电路。建立的数学模型和等值电路可用于带阻尼绕组的多相永磁同步电动机的分析和控制,并可拓展应用于任意相的多相永磁同步电机中。

小型单相同步发电机阻尼绕组作用分析

针对小型单相同步发电机负载运行时电压波形正弦畸变率大的问题,采用场路耦合时步有限元法建立了小型单相同步发电机的模型,编程计算了发电机在额定负载下,阻尼绕组应用不同连接形式和选用不同材料时的电磁场,比较了各种情况下的电压谐波含量大小,分析了小型单相同步发电机中阻尼绕组的作用。结果表明小型单相同步发电机中阻尼绕组可以削弱负序磁场的影响,降低电压波形正弦畸变率;阻尼绕组采用不同连接形式和选用不同材料对负序磁场的削弱程度不同,其中起主要作用的是阻尼绕组的连接形式。

带整流负载同步发电机的数字仿真(Ⅲ)——稳态波形和特性

本文比较了对两台带整流负载同步发电机的数字仿真结果和实验结果。所比较的变量有电枢相电压和相电流、励磁电流、负载电流以及阻尼条电流。运行状态包括额定负荷、负荷调节后的稳态及励磁调节后的稳态。此外,还比较并讨论了这两台发电机的负荷调节特性。

同步电动机变频调速系统中阻尼绕组的作用

在直接由三相正弦电网供电的同步电动机中,阻尼绕组的主要作用有消弱非对称运行而引起的谐波电流、衰减转子的自由振荡和产生异步起动转矩。这些作用在变频调速系统中基本是多余的。那么在这类系统中有否设置阻尼绕组的必要呢?本文分别就电流型和电压型变频调速系统对此作了分析,为这类系统中阻尼绕组的设计提供了根据。

SVC对双馈风电场次同步振荡影响及抑制策略

针对静止无功补偿器(static var compensator,SVC)对双馈风电场次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)影响的问题,设计了抑制振荡策略。首先从阻尼转矩出发,分析SVC对双馈风电场SSO的抑制机理并设计抑制风电场SSO的附加阻尼器控制策略;其次基于PSCAD/EMTDC平台,仿真分析SVC控制方式、并网位置以及容量对双馈风电场SSO的影响;最后采用遗传算法对附加阻尼器控制参数进行优化。算例结果表明所设计的附加阻尼器控制,既能满足SVC在正常时维持电压水平的作用,还能在发生SSO时对其进行有效抑制。

非线性挤压油膜阻尼器转子系统的非协调运动分析

为了对挤压油膜阻尼器转子系统的非协调运动进行分析 ,提出了非线性油膜力数据库方法 ,有效地解决了非线性油膜力的快速计算问题。该方法将阻尼器轴颈沿径向和周向的速度变化范围从 ( -∞ ,+∞ )转化到 ( -1 ,+ 1 ) ,给定阻尼器的长径比 ,建立了阻尼器轴颈在各离散运动状态下的油膜力数据库 ,直接求得对应运动状态下的非线性油膜力 ,从而对转子系统的非协调运动进行分析。数值计算表明 ,非线性油膜力数据库方法对转子系统的非协调运动分析非常有效。数值计算得到了转子系统在特定参数范围内的分叉图 ,系统存在亚谐波、概周期和混沌等非协调运动。该方法对实际转子系统的稳定性分析及优化设计具有一定的应用价值。

组合转子同步电机稳定性探讨

组合转子同步电机由轴向叠片各向异性(ALA)磁阻段和面贴式永磁(SPM)段组合而成,磁路各自独立。为研究组合转子电机在开环V/f控制方式下的稳定性,采用小信号分析方法,探讨无惯性阻尼器和附加机械惯性阻尼器的组合式转子电机SPM段占转子全长之比k与电机稳定性的关系。研究结果表明,无惯性阻尼器的组合式转子电机,k值增大,稳定频率范围扩宽不明显;附加惯性阻尼器,选择合适的惯量盘惯量,调节阻尼器的粘性阻尼系数能明显扩宽稳定频率范围,且k和惯量盘惯量越大,阻尼器的粘性阻尼系数调节范围越宽,电机的稳定性越好。

大型同步发电机故障灭磁仿真

本文对大型同步发电机故障状态下的线性和非线性电阻灭磁进行了仿真计算。其仿真模型考虑了转子阻尼绕组的感应作用和发电机空载特性的非线性,并利用积分算子1/s实现了灭磁微分方程的求解和磁能的计算,以期对电阻的灭磁性能进行更直观的分析。给出了某一300WM汽轮发电机故障灭磁的Matlab仿真结果,其较好地再现了发电机的灭磁过程,获得了灭磁电阻性能的对比结果。

大型同步发电机起励仿真研究

对大型同步发电机的起励进行仿真研究,起励过程考虑了转子阻尼绕组的影响与发电机空载特性的非线性。针对典型的自并励和他励方式的起励进行仿真分析,以期对起励的动态过程有更深入的认知。最后根据某一300MW汽轮发电机的参数作了上述两种励磁方式的Matlab起励仿真,较为真实地再现了发电机起励的动态过程。

隐极发电机阻尼绕组和槽楔对励磁转矩的影响

为了说明在外部稳态不对称情况下,阻尼绕组和阻尼槽楔对同步隐极发电机励磁绕组恒定电磁转矩和二次谐波电磁转矩的影响。首先,在同步隐极发电机正序等效电路和负序等效电路以及正序磁场恒定电磁转矩和负序磁场恒定电磁转矩分析的基础上,推导出一种新型研究同步隐极发电机恒定电磁转矩的解析方法。然后,在磁场相互作用分析的基础上,提出一种分析同步隐极发电机励磁绕组二次谐波电磁转矩的新方法,并用该方法分析了电流不对称度、阻尼绕组和阻尼槽楔对同步隐极发电机励磁绕组二次谐波电磁转矩幅值的影响。最后,为了验证解析分析的正确性,采用时步有限元法进行仿真计算,有限元数值算法的结果与解析分析结果具有良好的一致性。

变频器驱动下ALA转子电机运行性能的实验研究

论述了ALA转子电机在VVVF变频器供电起动下发生振荡的原因,指出电机发生振荡是由于电机的电磁阻尼系数较小。借助步进电动机消除低频振荡的方法,通过在转子上加装机械惯性阻尼器,提高了系统的抗干扰能力,使电机的变频起动性能有了明显的改善。同时,负载性能实验也证明惯性阻尼器能够显著提高电机的负载能力。