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。

具备内部故障仿真能力的永磁同步发电机电磁暂态建模与仿真方法

对永磁同步发电机(PMSG)内部定子绕组故障的精确建模与仿真有助于设计有效的状态检测系统和控制保护策略。首先对PMSG内部故障特征进行分析和详细的数学推导,给出了适合电磁暂态(EMT)建模的状态空间形式的动态方程。进而提出了一种PMSG内部故障EMT建模与仿真方法,并推导出其等效电路。利用MATLAB对推导出的方程进行了数值计算迭代求解,并在PSCAD/EMTDC中搭建了PMSG测试模型,与数值计算结果进行分析和对比验证。分析结果表明,PMSG内部故障会在短路路径中产生较大的循环故障电流,但是从发电机外部特性很难判断是否发生内部故障。对比验证结果表明,所建立PMSG内部故障EMT模型可准确反映内部故障特征,验证了所提建模方法的正确性。