基于去趋势分析的大规模双馈风电场送出变压器差动保护

由于双馈风电场输出的故障电流具有频偏特性且含有较大的谐波分量,当双馈风电场送出变压器发生内部故障时,变压器差动电流中二次谐波与基波的比值增大,使得变压器差动保护面临延时动作的风险;且系统发生故障时,双馈风电场输出的故障电流中存在大量非周期分量,会使得送出变压器中的电流互感器更易发生饱和现象,致使传统变压器差动保护的可靠性降低。提出了基于去趋势分析的大规模风电场送出变压器的差动保护方案。首先,将采样电流通过滑动数据窗进行去趋势分析得到去趋势残差函数,然后,结合电流波形斜率特征完成对变压器励磁涌流及故障差流(包含电流互感器饱和状态下)的有效区分。最后,在PSCAD中搭建了双馈风电场送出系统,在不同工况下验证且分析了所提保护方案的适用性。

SVPWM逆变器供电时FSCW-PMSM损耗特性研究

为探究空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)逆变器引入的时间谐波电流对分数槽集中绕组永磁同步电机(fractional-slot concentrated-winding permanent magnet synchronous machine,FSCW-PMSM)损耗特性的影响,文中提出一种SVPWM逆变器与FSCW-PMSM联合系统中电机损耗谐波特性分析方法。首先,理论分析了考虑时间谐波电流时电机损耗的时空谐波特性。其次,以一台三相双层绕组10极12槽PMSM为例,搭建电机与SVPWM逆变器的场路联合仿真模型,求解样机在恒转矩和恒功率调速时损耗的谐波特性,揭示各谐波损耗的产生机理。结果表明:转子谐波损耗由基波电流与次谐波、iZ±p次齿谐波和(f_(c)±4 f)/f、(f_(c)±2 f)/f次时间谐波电流与p、Z±p次空间谐波引起;定子铁芯谐波损耗由基波磁场、谐波励磁磁场及(f_(c)±4 f)/f、(f_(c)±2 f)/f次时间谐波电流引起。该结论适用于其他极槽组合的FSCW-PMSM。最后,通过实验验证了该分析方法的有效性。

双馈风电机组短路电流对变压器保护二次谐波制动的影响

二次谐波制动是避免励磁涌流造成保护误动,从而保障电力变压器保护可靠动作的关键技术措施。为验证大规模双馈风电机组接入电网后对变压器二次谐波制动正常运行可能造成的影响,研究了电网对称故障下双馈风电机组短路电流的谐波特性。基于转子侧变流器控制对定子短路电流谐波特性的影响分析,解释短路电流二次谐波的产生机理并推导二次谐波的解析表达式,指出在变流器矢量控制下双馈风电机组产生的短路电流二次谐波可能威胁变压器二次谐波制动的可靠运行,并通过短路实验和时域仿真验证了分析的正确性。

基于定子绕组并联支路环流特性的发电机故障识别方法

分析了发电机气隙磁势、磁导、磁密、定子绕组两条并联支路的感应电势和电路方程,得到定 子绕组并联支路间的电压差表达式。通过分析正常及故障运行时各参数的变化得到了并联支路电 压差和环流特性,理想电机在正常运行时不存在电压差和环流,而转子绕组短路故障将引起二次谐 波环流,定子绕组短路、定转子气隙静偏心、气隙动偏心故障将引起基波环流。由于不同故障引起 的环流特性存在差别,提出了基于定子绕组并联支路环流特性的发电机故障识别方法,并实测了 SDF-9型故障模拟发电机正常及故障运行时的环流信号,与理论分析结果基本吻合。

多极隐极发电机励磁绕组匝间短路时的定子分支环流谐波特性

为研究多极隐极发电机励磁绕组匝间短路故障机理,揭示多极隐极发电机励磁绕组匝间短路特性,详细推导了多极隐极发电机空载运行时励磁绕组正常与故障状态下,励磁磁动势、定子空载电动势及故障后定子绕组并联支路间环流的表达式。对比分析了故障前、后定子相绕组感应电动势以及定子分支环流,揭示了转子极对数p与故障后定子感应电动势及定子分支环流谐波次数之间的关系;并对励磁绕组短路位置相同、短路程度不同以及短路程度相同、短路位置不同时的谐波环流特性进行了分析,进而得到了定子分支环流与励磁绕组短路位置及短路程度间的关系。以一台核电半速隐极发电机为例,对励磁绕组同位置、不同程度以及同程度、不同位置的短路过程进行了仿真,仿真结果与解析结果一致,验证了理论推导的正确性,为多极隐极发电机励磁绕组匝间短路故障在线定位提供了理论基础。

基于双平面同步旋转变换的五相感应电机气隙磁场间接矢量控制

在五相集中整距绕组感应电机系统中,通过注入特定3次谐波电流,可以减小电机气隙磁密幅值,从而减小电机铁磁饱和度,提高电机铁磁材料利用率与转矩密度。该文建立了五相集中整距绕组感应电机在d1-q1-d3-q3坐标系下的矢量控制数学模型;为了满足准方波气隙磁场的控制要求,分析了气隙磁链基波与3次谐波分量之间的关系,建立了3次谐波电流交轴、直轴分量与基波之间的非线性函数关系表达式。在此基础上,提出了通过注入3次谐波电流来改善感应电机气隙磁场的控制方法,并应用该方法对一台5.5 kW五相集中整距绕组感应电机进行了Matlab/Simulink仿真和实验。结果表明,该方法满足电机气隙磁场为准方波的控制要求,采用该方法后系统具有良好的运行性能。

用二次谐波检测舰船电场的研究

提出一种测量舰船电场的新方法,即用二次谐波方法测量大轴周围磁场,从而确定大轴电流,进而分析由大轴电流带来的舰船电场.理论和实验均表明,该方法结构简单,构思精巧,是检测舰船电场的方法之一.

分数槽永磁电机永磁体谐波涡流损耗建模与分析

准确求解分数槽永磁电机电枢磁场下的永磁体涡流损耗解析解,探究谐波涡流损耗随绕组结构的变化规律是改进绕组结构抑制涡流损耗的关键。针对此问题,该文提出四层绕组电流密度建模方法,实现对三相/双三相、双层/四层绕组结构的建模。基于现有的子域模型,将四层绕组结构的槽身区域划分为上层绕组和下层绕组区域,增加上层绕组与下层绕组交界处的边界条件,确定各子域磁场的谐波系数。通过设计瞬态电枢磁场求解程序,建立涡流损耗解析模型。以四台仅绕组结构不同的10极12槽永磁电机为例,利用有限元仿真验证了损耗模型的精确性。基于该损耗模型,探究了谐波涡流损耗随绕组相数和层数的变化规律,并使用磁动势从机理上分析该规律,为改进绕组结构抑制涡流损耗的研究方向提供一些思路。

大型超临界汽轮发电机匝间短路故障分析及主保护研究

大型超临界汽轮发电机组将是我国的主力机组,电抗的增大和定子绕组电阻的减少将使短路电流水平下降,保护灵敏度降低。同时由于结构设计的原因,综合性能较好的一些保护方案如横差保护和不完全纵差保护等将不能应用于大型超临界汽轮发电机。文中重点讨论了匝间短路后各电气量的变化对继电保护的影响。研究表明,发电机发生匝间短路故障后,随着短路匝数的增加,转子二次谐波电流以及单元件横差电流均有较大的变化,以此构成的相应保护方案将能够可靠动作。在此基础上,提出故障分量负序功率方向保护可以作为一重主保护方案,并就该方案在实际应用中所涉及的主要问题提出了看法和建议。

双三电平中点钳位开绕组电机反电动势谐波电压下弱磁控制策略

主要针对双三电平中点钳位开绕组电机在反电动势谐波电压存在下机侧变流器弱磁控制策略展开研究。首先建立开绕组永磁同步电机的数学模型,通过PR调节器实现对电机反电动势谐波幅值和相位观测,使变流器调制波叠加同样幅值相位的零序分量进行零序电流抑制。进行反电动势谐波电压下的变流器弱磁控制分析,并对比不同调制策略对弱磁控制范围影响,得出在确定反电动势电压幅值和相位下,拓宽变流器弱磁控制区域的调制策略,有利于电机工作在更高转速。

球坐标下时谐电偶极子的二阶矢量位

当利用叠加原理求解激励源为时谐电偶极子的电磁场矢量边值问题时,可以引入二阶矢量位将矢量问题转化为标量问题,而时谐电偶极子在无限大空间中的二阶矢量位必须首先求得.利用特殊函数间的转化关系和互易定理,从无限大空间中时谐电偶极子的磁矢量位出发,推导得到了球坐标下无限大空间中时谐电偶极子的二阶矢量位.二阶矢量位的形式较磁矢量位复杂,但为了在引入二阶矢量位后能方便的利用边界条件,这种由简到繁的转化是必要的.

分数槽集中绕组永磁电动机的槽极选择与径向力分析

介绍了分数槽集中绕组永磁交流电动机槽极选择的主要依据。简要介绍了永磁电机径向力波分析的理论,重点分析了分数槽集中绕组永磁交流电动机的主要谐波类型。利用有限元分析方法计算了10极分数槽集中绕组永磁交流电动机的谐波磁场,进行了径向力波分析。综合对比不同槽数下电动机的绕组系数、低阶力波含量和齿槽转矩,选择出合适的槽极配合。

对船舶大轴电流的检测研究

船舶大轴电流是产生船舶静电场分布的主要原因 ,文中提出通过测量大轴电流周围的磁场分布从而推算大轴电流的方法 .在实验室中模拟大轴电流 ,自制专用的磁性换能器 ,在磁芯充分饱和的条件下 ,通过提取输出信号中的二次谐波来获得船舶大轴周围磁场数据 ,再由此推算出大轴电流 .实验结果表明该方法结构简单、测量可靠 .

无刷同步发电机中的三次谐波励磁线圈及基波励磁线圈的设计

论述了在设计无刷同步发电机过程中,三次谐波线圈的设计要点、设计方法、计算公式、注意事项、计算范例,以及相量作图法的应用。

基于串级绕组的新型永磁同步电机起动性能分析

针对异步起动永磁同步电机在起动过程中电流大,起动转矩小的问题,本文提出一种串级绕组理论。利用定子串级绕组产生的谐波磁场与转子分匝线圈组相互作用,优化电机的起动性能。文章通过阐述串级绕组理论,给出电机模型与定转子设计方案,并基于等效电路分析样机实际工作原理,最后运用有限元法从样机的转速、空载起动性能、带负载起动、气隙磁密和堵转转矩五个方面进行仿真。试验结果表明,应用串级绕组理论可以在提高起动转矩的同时降低起动电流,抑制起动时定子电流对转子永磁体的退磁效应,并且电机的稳态性能保持不变。

隔爆型双绕组异步电机电流不平衡分析与控制

结合高压隔爆型双绕组双速三相异步电动机研制过程中半成品试验出现的三相电流不平衡问题进行分析,分别对不同绕组在基波、谐波磁场下的感应电动势进行计算,按计算结果进行验证,解决了三相电流不平衡问题。