基于多回路理论的交流励磁电机定子绕组内部故障仿真与实验研究

交流励磁电机能实现变速恒频发电,适用于变速抽水蓄能机组,研究其内部故障特点与传统直流励磁同步电机的区别具有理论意义与实用价值。该文应用多回路理论分析交流励磁电机的定子绕组内部故障,首先建立交流励磁电机的多回路数学模型,实现对故障的暂态仿真;在12kW交流励磁样机上进行单机空载和单机带电阻负载2种不同工况下,不同短路类型的定子绕组内部故障实验,实验和仿真的对比验证数学模型的正确性。根据仿真和实验分析交流励磁样机定子绕组内部故障时的特征,即定子侧不产生新的频率分量,而转子绕组中出现反转基波磁场引起的负序电流。该文的研究为交流励磁电机内部故障主保护方案的设计奠定了理论基础。

基于多回路理论的交流励磁电机转子绕组内部故障仿真与实验研究

交流励磁电机正逐步应用于变速抽水蓄能机组。与和常规水电机组相比,抽水蓄能机组由于转速高且启停频繁,它的转子绕组振动更剧烈,也更容易发生磨损并导致内部故障,因而需要研究针对变速抽水蓄能机组转子绕组内部故障的主保护方案。本文研究交流励磁电机的转子绕组内部故障时采用多回路理论,首先将多回路建模法应用于交流励磁电机并编写程序以进行暂态故障仿真;然后在特制的交流励磁样机上进行不同工况下,转子绕组内部不同短路类型的故障实验,验证仿真计算的正确性。为了制定针对性强的主保护方案,本文进一步分析交流励磁电机转子绕组内部故障时的物理机理和电气特征,并据此提出监测定子分支环流的新型保护方案。

大型电动机故障诊断与保护理论综述

分析了大型电动机故障诊断与保护理论的研究现状和发展趋势 ,主要讨论了以过流保护为基础的电动机常规保护、基于对称分量法的新型综合保护、基于先进信号处理方法及多回路理论的大型电动机在线监测和故障诊断。认为内部故障定量分析方法的理论突破是实现大型电动机故障早期诊断的关键 ,这一理论和先进信号处理方法及微机技术的结合可望使大型电动机的故障诊断与保护取得新的突破。

同步发电机转子绕组匝间短路故障特征规律分析

目前发电机励磁绕组匝间短路研究主要针对某一结构参数发电机,故障特性并无普遍性,为此以发电机定子线圈为基本对象,应用交流电机绕组理论的谐波分析法分析了发电机转子绕组匝间短路时定子绕组并联支路内感应电动势的谐波特性、定子绕组感应电流产生的旋转磁动势以及转子绕组感应电流的谐波特性,从而给出了适用于一般发电机结构的转子绕组匝间短路故障特征规律。该规律可根据发电机的不同结构参数,求得定子绕组侧、转子绕组侧故障特征的幅值和频率。以试验所用的故障模拟发电机为例,应用故障特征规律进行了转子绕组匝间短路故障特征计算。运用故障模拟发电机组在不同的励磁方式和负载情况下进行了转子绕组匝间短路的动模试验。通过分析和比较算例及试验结果验证了故障特征规律的正确性和有效性。

水轮发电机定子绕组内部故障稳态电量仿真及其规律探讨

应用多回路理论建立水轮发电机定子绕组内部故障分析的通用数学模型，引入回路关联矩阵减少回路方程总数并自动形成各种故障形式的回路参数，对水轮发电机定子绕组内部故障的稳态性能进行仿真计算，探讨了水轮发电机定子绕组内部故障（如匝间短路、支路间短路等）规律。

双馈感应发电机转子匝间短路时定子电流谐波分析

随着人们对风能重视程度的日益加深,双馈感应发电机(DFIG)的应用越来越广泛。转子绕组匝间短路故障是一种常见故障,对DFIG以及风电系统具有较大危害。文中分析了正常情况以及发生转子绕组匝间短路故障时定子侧电流谐波成分,考虑了绕组结构对谐波成分的影响;建立了DFIG多回路数学模型,计算了发生不同程度转子绕组匝间短路故障时的定、转子电流,分析了发生转子绕组匝间短路故障时电流的变化规律;以傅里叶变换为基础,进一步分析了定子单条支路电流、线电流以及并联支路环流中的谐波成分。这些谐波特性可以用于构造转子绕组匝间短路故障检测与诊断判据。

EEMD-HHT方法在双馈式感应发电机定子匝间短路故障分析中的应用研究

定子绕组匝间短路故障是双馈式感应电机常见故障之一。采用多回路理论构建数学模型,通过MATLAB进行不同故障、不同条件下的仿真。用HHT方法分析故障电流虽然能够得到相应现象,但传统HHT中的EMD分解方法存在一定不足,分解结果不能区分匝间短路故障和一些非故障情况,而引入EEMD分解方法来替换EMD分解,则很好地克服了这一缺点,排除了电压不平衡、变转子转速等其他因素对匝间短路故障诊断过程中的干扰。EEMD-HHT方法可以为定子匝间短路故障检测提供更加可靠的保障。

定子匝间故障的双馈风力发电机组的建模与低电压穿越分析

基于多回路理论,建立了双馈感应发电机DFIG(Doubly-Fed Induction Generator)在定子绕组匝间短路SWITSC(Stator Winding Inter-Turn Short Circuit)故障情况下的数学模型,并在MATLAB/Simulink环境下搭建了仿真模型,基于MATLAB/Simulink的仿真例程证明了该模型的正确性。进而,对比分析了正常DFIG、带有SWITSC故障的DFIG在外部电网电压骤降情况下的动态响应,得出结论:在SWITSC故障情况下,DFIG的有功功率降低、转速下降、在电网电压骤降时向电网提供无功功率支撑的能力下降、自身稳定性降低;并且,上述后果随SWITSC故障严重程度以及电网电压骤降程度的增加而愈发明显。结论为双馈风力发电机组在SWITSC故障情况下的低电压穿越分析提供了理论支撑。

基于EEMD-HHT的双馈感应发电机定子匝间短路故障研究

采用多回路理论构建电路模型,通过MATLAB进行不同故障的仿真,经分析得出定子匝间短路电流的谐波特性以及电压不平衡故障电流的谐波情况,对比可知二者谐波特性相类似,难以通过故障电流区分两种故障。用EEMD-HHT方法分析处理故障电流后,两种故障所得的现象不同,由此很好地区分了这两种故障情况,在定子匝间短路故障的诊断中,排除了电压不平衡故障的干扰,同时该方法还能得出电机故障的发生时刻,可以为定子匝间短路故障检测提供更加可靠的保障。

双馈风力发电机转子匝间短路故障分析

双馈式风力发电机转子绕组发生轻微匝间短路后,该极磁动势将发生变化,气隙磁密分布不再对称,不对称的磁密分布将在定子绕组内感应附加谐波电动势,形成附加的谐波电流。因此,可以通过分析定子绕组的并联支路环流来检测转子绕组匝间短路故障。采用多回路理论,针对一台4极电机进行建模,仿真计算了不同匝数短路故障时的定子一相并联支路的环流,所得结果与理论分析相符,从而验证了所建立模型的正确性。

多相永磁电机的数学模型及其调速系统的研究

本文考虑到了永磁电机磁路较为饱和及永磁体工作点变化等特点,将交流电机的多回路理论与电磁场的有限元方法结合起来建立了多相永磁电机的多回路一有限元数学模型,并设计了九相永磁同步电动机的调速系统,经过仿真分析和实验验证表明,所建的多相永磁电机的多回路-有限元数学模型是正确的,设计的电机调速系统是有效的。

交流无刷发电机故障诊断研究综述

对交流无刷发电机故障诊断技术进行了详细的分类和总结,认为目前的研究进展落后于发电机故障保护和电动机故障诊断领域,并分析了其主要原因。最后提出了发电机故障诊断领域的发展方向和发展重点。

同步电机定子绕组内部故障瞬态分析

同步电机发生绕组故障后,电机的很多参量均要发生变化,参照同步电机自同期并列方式,采用多回路理论从同步发电机刚开始起动进行研究。在多回路模型中,均充分考虑了谐波的影响,并将转子的运动方程引入到模型中。根据多回路的仿真结果,研究了发电机在不同短路匝比、不同故障位置下各电流分量的变化规律,可以解决电机故障诊断中故障样本较难获取的瓶颈问题,为电机的故障诊断打下基础。

大型发电机定子绕组常见故障的分析及处理

根据多年处理定子绕组故障的经历,总结了一些常见的大型发电机定子绕组故障分析及处理方法。最常见故障的原因是定子线棒下线时没有按照安装工艺操作,在耐压试验时出现放电现象或在试运行试验时出现损伤线棒绝缘层的事故。其次是定子绕组击穿,机组的一些附属设备超过使用年限,运行过程中会引起绕组击穿事故;安装或大修时金属异物遗留机组内,也会导致出现定子绕组击穿的事故。最后介绍绕组内部故障原理,利用多回路理论结合有限元计算方法诊断单相接地故障位置;利用泄漏电流与端部绕组绝缘缺陷的关系,诊断绕组绝缘存在缺陷的部位。

感应电动机转子绕组故障对电机起动性能影响分析

基于多回路理论,建立感应电动机暂态分析的数学模型;分析了感应电动机转子绕组故障对电机起动性能的影响。研究表明,电机转子绕组故障使电机起动转矩下降,谐波转矩大大增加;起动转速上升变缓,起动时间增加,起动困难;定转子起动电流发生畸变,衰减速度下降;定子电流的某一频率分量在电机起动过程中两次出现峰值点。动态分析的某些结论可以用于进行电机转子绕组故障诊断。

定子匝间故障的双馈风力发电机组的建模与最大风能追踪研究

定子匝间短路故障作为双馈风力发电机一种常见的内部故障,直接影响双馈风力发电系统的安全、稳定运行。首先建立了双馈感应发电机(DFIG)发生定子绕组匝间短路(SWITSC)的故障数学模型,并基于多回路理论在MATLAB/Simulink环境下搭建了其仿真模块,验证了其正确性。之后,将搭建的仿真模块连接到无穷大电网中进行仿真。在风速变化时,不同匝间短路程度下,该故障电机的动态运行状况,分析其能否实现最大风能追踪。最后,结果表明:发生定子匝间短路故障的双馈风力发电机组不能很好地实现最大风能追踪;且随着短路程度的加深,发生定子匝间短路故障的双馈风力发电机实现最大风能追踪的能力变得更弱。

基于定子平均瞬时功率频谱特性的双馈风力发电机转子匝间短路的仿真分析

转子匝间短路故障是双馈风力发电机的易发故障之一,在低转差的情况下,传统定子电流频谱中的(1±2s)f故障特征分量易被基波分量淹没,从而影响诊断的准确性。针对上述情况,提出了一种基于定子平均瞬时功率频谱特性的双馈风力发电机转子匝间短路故障检测方法。同时,在MATLAB中根据多回路理论编写相应的M函数建立起双馈电机的数学模型,对转子绕组匝间短路故障进行了仿真,通过仿真结果中的定子电压和电流构建起定子平均瞬时功率,并对定子平均瞬时功率的频谱特性进行分析。仿真结果表明,该方法不仅能够避免因转差率太小而引起的故障分量被基波分量淹没的情况,而且与传统的瞬时功率方法相比,由于其没有过多的特征频率,因此频谱更为整洁,能够有效提高检测的准确性。

基于Clarke矢量模变换的双馈式感应发电机转子匝间短路故障频谱特性的仿真分析

Clarke变换是交流电机分析计算时的一种常用的坐标变换。通过该变换,可以得到三相交流绕组电流、两相交流绕组电流之间的等效关系。在此基础上,提出了一种基于Clarke矢量模变换的双馈式感应发电机转子匝间短路故障检测方法。根据多回路理论,在MATLAB中编写M函数建立起双馈电机的数学模型,对转子绕组匝间短路故障进行了仿真,并对仿真结果的频谱特性进行了分析。仿真结果表明,在低转差的情况下,与传统的定子电流频谱诊断方法相比,该方法能够避免因转差率太小而引起的故障分量被基波分量淹没的情况,有效提高了检测的准确性。

双定子无级调速异步电动机设计

对DEB Ⅱ型异步电动机进行了结构及绕组改造 ,利用两套定子绕组间的相互作用实现电机的无级调速。实际运行表明 ,改造后的电机减小了谐波危害 ,提高了功率调数 ,且运行平稳。

隐极电机电磁转矩分析

从多电流互感回路理论出发 ,以电磁转矩这一机电耦合项为依据 ,讨论电机的磁场储能与机械能相互转换的物理过程、隐极电机的电流回路中自感和互感参数计算、磁链方程及电磁转矩计算 .