北津电站发电机励磁电流过大原因分析及对策

对福建省建瓯北津水电站1号机组转子励磁电流过大的原因进行了分析探讨,并根据发电机实际运行情况进行转子线圈发热计算复核,提出解决方案。

励磁电流对TMPS-HESM振动噪声影响的仿真分析

为了研究励磁电流对切向聚磁型并联结构混合励磁电机(TMPS-HESM)振动噪声的影响,根据TMPS-HESM切向聚磁特点,建立电机等效磁路模型和Maxwell有限元仿真模型,在不同励磁电流条件下仿真分析了与电机振动噪声有关的转矩脉动、气隙磁密和电磁力等电磁性能。利用ANSYS Workbench仿真平台搭建了电磁振动噪声耦合仿真模型,计算了不同励磁电流条件下电机的振动响应与噪声变化。结果表明:励磁电流对混合励磁电机转矩脉动影响较小,对电机径向电磁力谐波(8,2f1)、(16,4f1)、(0,12f1)分量影响较大,是造成电机振动噪声的主要原因,其中(0,12f1)分量虽然与其它分量不是一个数量级,但仍会恶化电机振动噪声。

基于励磁电流补偿与混合移相调制的高频DAB变换器全范围ZVS运行策略

随着宽禁带功率半导体器件的广泛使用,更高开关频率的双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器带来了更大的开关损耗,对于软开关技术提出更高要求。为了进一步拓展零电压开通(zero-voltage switching,ZVS)范围,文中对ZVS精确模型和传统电感电流全局最优条件方法进行分析,提出一种结合励磁电流运行的移相调制策略,该策略可实现DAB变换器全功率范围内所有开关管的ZVS运行(8-ZVS运行)。在考虑开关管非线性特性和死区时间限制基础上得到更精确的ZVS模型,并推导引入励磁电流的ZVS模型。此外,所提出的控制方案具有无缝模式转换的特点,电感电流的有效值也可以达到准最佳状态。最后,搭建6kW/150kHz的高频DAB变换器样机以验证模型有效性。实验结果表明,该控制算法可以在任意模式和工况下实现8-ZVS运行,从而提升系统在轻载和中载工况下运行效率。

基于新型励磁电流偏差计算的发电机转子绕组匝间短路检测

为对汽轮发电机的转子故障做出精准识别,本文基于转子磁极线圈匝间短路造成的发电机磁场损失,推导得出电磁转矩的实际值小于期望值这一特点,从而提出一种在线检测转子磁极线圈不稳定匝间短路的新型方法。该方法首先通过发电机的二维静态电磁有限元仿真获取机组运行的励磁电流理论值;然后进行多工况下的仿真计算,生成励磁电流关于有功和无功的三维曲面,利用二元插值法实现任意工况的发电机励磁电流理论值的快速求解;最后通过理论值与实际值偏差判断转子磁极线圈是否存在匝间短路。故障实例表明,该诊断方法可在保证计算速度及精度的前提下,实现对转子磁极线圈匝间短路的有效监测。

励磁电流基值及回路压降对放大倍数影响的研究

某电厂两台同类型发电机组,其励磁方式、励磁调节器型号及其电压控制部分PID参数完全相同,现场试验录波曲线形状及励磁系统性能指标差异却很大,无法进行励磁系统模型参数确认。针对该问题,根据励磁系统建模导则、设备厂家资料及现场试验数据,导出励磁系统放大倍数与励磁电流基值及励磁回路压降的关系,给出励磁电流基准值选取和等效放大倍数计算的方法,程序仿真验证了所述方法的可靠性。

直流偏磁条件下变压器励磁电流的实验与分析

直流偏磁工作条件下,变压器励磁电流的实验与分析是研究变压器直流偏磁电磁特性的关键问题。本文基于产品级的叠片铁心模型,模拟直流偏磁变压器铁心的实际工作状态;研究了因高压直流输电引起电力变压器直流偏磁工作条件下,变压器励磁电流的实验测量方法及其仿真计算与分析。提出并利用Matlab计算软件实现了直流偏磁励磁电流的工程解法,数值计算的结果证明了本文方法的有效性和正确性。

直流偏磁下变压器励磁电流的实验研究及计算

在直流偏磁条件下变压器励磁电流是研究变压器直流偏磁特性的关键。针对两种直流量引入方法,即直流量与正弦电压激励同侧引入和直流量与正弦电压激励异侧引入,通过实验结合数值计算,分析了两种引入直流量方法本质的区别及原因。研究结果表明:同侧引入直流电流比异侧引入直流电流更能准确地反映地磁感应电流或直流输电线路单极运行引起的变压器直流偏磁问题。其次,分析了直流偏磁对变压器励磁电流的有效值、直流分量及各次谐波影响的规律。最后,应用改进的磁路-电路耦合时域方法分析了直流偏磁下变压器的励磁电流,计算结果与测量结果吻合。本工作为研究变压器的直流偏磁问题打下了基础。

同步发电机转子匝间短路故障时励磁电流谐波特性分析

发电机正常运行时 ,电枢反应磁场与转子同步旋转 ,转子绕组不会感应附加谐波电流。当发生转子匝间短路故障时 ,气隙主磁场出现谐波 ,通过分析各次谐波的电磁特性 ,得出当谐波次数与发电机极对数满足一定关系时 ,电枢反应磁场与转子不同步旋转 ,从而在转子绕组中感应附加谐波电流 ,并给出谐波频率与气隙主磁场谐波次数、发电机极对数、转子机械转数的关系表达式。实测了MJF 30 6型同步发电机转子匝间短路故障时的励磁电流数据 ,结果表明 。

直流入侵三相三柱变压器励磁电流及谐波计算

直流输电系统单极运行时一大地为直流电流的回路,导致大地电位相对于无限远处升高。直流电流通过两个Y0连接的变压器中性点侵入电力系统,故针对三相三柱变压器直流入侵情况建立了直流入侵下的三相三柱变压器的电路模型和相应的方程,结合三柱磁路的麦克斯韦方程和非线性的B—H曲线方程,利用数字迭代法,在MATLAB环境下编程计算了三相三柱变压器直流入侵下的变压器励磁电流和谐波特征。结果表明直流入侵三相三柱变压器下并无磁通的偏移,励磁电流波形亦无畸变,但波形总体沿纵轴方向平移,平移大小为入侵直流电流的大小,励磁电流增加了直流分量,这将增加电路的电阻性热损耗,其它次谐波没有变化,结论为直流入侵三相三柱变压器没有直流偏磁现象。这与文[7]的试验结果完全一致,从计算上验证了试验结果。

基于J-A模型对直流偏磁条件下变压器励磁电流的模拟及实验研究

针对电力变压器发生直流偏磁时,产生的励磁电流畸变、谐波及损耗增大问题,本文从直流偏磁产生的机理出发,基于J-A模型理论,从能量平衡原理的角度,利用该模型对无直流偏磁及直流偏磁下的变压器铁心励磁电流及磁滞回线进行仿真模拟及实验研究。重点讨论了J-A磁滞模型的原理,参数识别。仿真及实验结果表明,该模型能够很好的描述直流偏磁下电力变压器铁心励磁电流和磁滞回线的波形特征,为研究直流偏磁下电力变压器的性能提供了有效的方法。

单相变压器直流偏磁励磁电流仿真分析

通过铁心的非线性磁化曲线JilesAtherton理论,在MATLAB软件环境里建立了变压器铁心的仿真模型并利用该模型分析了直流偏磁大型单相变压器开路时励磁电流的波形特征。结果表明,随流入变压器的直流电流I0增加,励磁电流畸变愈重,并在I0增大到一定程度后严重半周饱和,其谐波分量越来越大且出现I0增加快速增长的偶次(主要是2次)谐波。

单相变压器的直流偏磁励磁电流问题及其对保护的影响分析

直流偏磁将使变压器励磁电流发生半个周波的畸变,产生大量的偶数次和奇数次谐波。为研究直流偏磁对变压器及其保护设备的影响,利用PSCAD/EMTDC软件建立系统模型,仿真了某实际电网单相750kV变压器在直流偏磁时的励磁电流变化情况,研究了直流入侵导致的变压器励磁电流畸变、谐波分布、励磁电流峰值与直流偏磁的关系。同时还分析了在谐波影响下变压器保护的性能,定量计算了励磁电流畸变所造成的变压器损耗。

汽轮发电机在饱和与磁场畸变时负载励磁电流计算的新方法

磁路饱和与磁场畸变的共同作用会使发电机负载饱和特性显著偏离其空载特性,为了计算这种差异,提出了其负载励磁电流计算的一种改进方法。以300MW汽轮发电机为例,以有限元方法为工具,获得了反映磁路饱和与磁场畸变共同作用下负载非线性特性的关系曲线族,提出了用这种新曲线族代替空载特性计算负载励磁电流的新方法。通过计算发电机在不同功角下的负载励磁电流,说明该方法比传统方法有较高的计算精度,比有限元方法有较快的计算速度。

基于H桥拓扑结构的励磁电流放大器

利用H桥电路拓扑构建励磁电流放大器,该拓扑结构只需要两个IGBT功率管,结构简单,有效缩减了励磁设备的体积并降低了成本。建立了该放大器的数学模型和仿真模型,给出了相应的仿真和试验结果。仿真和试验表明,H桥拓扑结构的励磁电流放大器,具有快速动态性能,对直流电源输出电流幅值的要求低且放电速度快。该电流放大器的PWM控制信号的占空比D在0.5～0.8之间,弥补了Buck电路放电较慢和在特殊工况时PWM占空比较小的不足。

励磁电流补偿方法的电流控制型单相动态电压恢复器的仿真研究

在负载正常工作时所需的额定电压的基础上,该文讨论通过控制串联变压器二次侧工作电流来约束负载电流,从而使负载电压恒定。该文采用负载电流周期平均模型(perioda verage model,PAM)提高了负载电流跟踪额定电流的速度和精度,加快了动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)系统的动态响应速度。考虑到负载电流中有小部分励磁电流分量,该文提出串联变压器励磁电流补偿(magnetizing current compensation,MCC)的方法。对比仿真结果显示MCC可提高负载电压的精度,并且验证了控制方法的有效性和实验的可行性。

基于动态励磁电流的双馈风机组控制策略

针对定子励磁电流动态过程对双馈变速风电机组(DFIG)暂态特性的影响,在传统控制策略基础上,分析了故障时定子励磁电流的变化过程及其对双馈风电机组暂态特性的影响,建立了计及定子励磁电流动态过程的DFIG控制模型。在PSCAD/EMTDC仿真平台上,对传统控制策略和改进后的控制策略进行了仿真比较。结果表明,在电网故障下,改进后的控制策略比传统控制策略能更有效地抑制转子侧输出电流的波动,提高了机组的暂态稳定性和不间断运行能力,验证了其正确性和有效性。

转子磁路结构对汽轮发电机励磁电流和磁场分布的影响

建立1 400MW核电半速汽轮发电机二维瞬态场有限元模型,提出用等效负载阻抗法来模拟发电机的额定运行状态,从而避免了功率因数的迭代。在验证该方法正确性和可行性的前提下,针对大型核电半速汽轮发电机转子通常采用偏槽结构来改善电机性能的设计思想,采用该方法计算得到了汽轮发电机不同偏槽结构下的励磁电流,并且定量分析不同偏槽结构下,汽轮发电机额定运行时高磁密区域关键点的磁密变化情况,结果表明转子偏槽结构会对汽轮发电机励磁电流产生较大影响,然而合理的偏置角度会改善高磁密区域磁场分布,避免局部过热,所得结论为大型核电半速汽轮发电机的转子磁路结构设计提供理论依据。

基于直接转矩控制电励磁同步电机转子励磁电流控制策略

同步电机转子励磁电流控制方式直接影响电机的运行特性。针对直接转矩控制电励磁同步电机提出一种全速度范围内转子励磁电流优化控制策略,它直接利用转矩给定和定子磁链给定计算出转子励磁电流给定值。仿真和实验结果表明:额定转速以下转子励磁电流较小,降低了转子绕组的发热;额定转速以上转子励磁电流较大,提高了电机负载能力;恒转矩区和恒功率区之间转换不需要设定过渡区,过渡平滑;全速度范围内电机的外功率因数均近似等于1。

考虑发电机励磁电流限制的改进连续潮流算法

连续潮流法是静态电压稳定分析中强有力的方法和工具。常规的连续潮流程序中,使用发电机无功出力最大值Qmax近似表征其无功出力限制。在实际系统中,发电机的无功出力受制于励磁电流的调节能力。从稳态角度出发,提出了使用发电机内电势Eq近似表征无功出力限制的处理方法,建立了考虑励磁电流限制的静态电压稳定分析模型,并提出改进的连续潮流算法。该算法在考虑发电机无功出力最大值Qmax的基础上,将无功出力达到最大值的节点视为有功、内电势恒定(P-Eq)节点。该节点根据有功出力、功角值以及机端电压对校正环节中的无功出力进行修正,更好地模拟了发电机在励磁电流限制下的无功特性。IEEE-30节点系统仿真结果证明了该方法的可行性和实用性。

基于矢量空间最小励磁电流的电机节能研究

文中提出一种基于矢量空间的最小励磁电流的变频调速系统节能控制方案;对异步电动机矢量控制系统取得定子电流最小值的原理进行了证明;针对异步电机轻载运行进行基于矢量空间的最小励磁电流法仿真实验。理论分析与仿真实验表明,该节能控制方案不增加系统硬件成本,根据电动机的负载状态对励磁电流进行调节,使定子电流达到最小值,从而达到节能的目的。当负载率为14%时,节能率可达9%。实验结果表明本文控制方案不仅能使中小功率异步电动机轻载运行时节能,还使其电磁转矩振荡减小。