一种用于配自终端遥控回路故障排查的模拟电机

用户对电网可靠性要求的日益提高,助推了自愈配电网的大面积建设,但投运数量的增多、使用年限的延长,导致了配自终端可靠性有所下降,遥控分合闸成功率降低,现有的直接量测法无法校验遥控回路的稳定输出功率值,文章设计了一种用于配自终端遥控回路故障排查的模拟电机,对遥控回路加以模拟负载电机,检测其是否能稳定输出功率,进而判断遥控回路的好坏。

模拟电机端口特性的电力电子负载系统设计

针对电机驱动器的性能测试和功率考核需求,提出一种利用电力电子负载模拟电机端口特性的负载模拟系统,可取代交流传动试验平台用于各类电机供电电源的性能测试。采用实时数字仿真技术获得电机实际接入时的端口电流状态,并控制功率变换器准确跟踪上述电流,使变流器具有与实际电机相同的端口电压电流特性。在电机空载启动和突加机械负载两种典型工况下进行了模拟,仿真和实验结果表明,电机模拟器具有与实际电机一致的端口特性,从而验证了所提方案的有效性。

600MW双水内冷汽轮发电机模拟电机(120MVAR调相机)设计、试制和运行小结(上)

本文介绍600MW双水内冷汽轮发电机的模拟电机(120MVAR调相机)的任务来由,模拟方案的选定,主要设计的分析(包括电磁性能及机械强度),并且较详细地小结了试制中发现的问题及工厂研究试验的结果。证明了原先对600MW发电机选择的设计结构工艺大部分是可行的,但有部分要改进。基本上达到制造模拟饥的目的。

600MW双水内冷汽轮发电机模拟电机120MVAR调相机设计、试制和运行小结(下)

5.工厂试验研究结果在上海电机厂制造该模拟电机,其定子线圈耐压均按2万伏级电压试验,并验证线圈防电晕措施效果。电机总装试验分下列三个阶段进行。第一阶段试验即在汽励两端定子压圈外侧均装有“第二”磁屏蔽状态下进行总装试验。

C/Cu复合材料电刷在600MW模拟电机上使用

1 概况随着汽轮发电机单机容量的迅速增长,励磁电流不断增加。由于受电刷允许圆周速度的限制,集电环的直径不能设计太大,而励磁电流的增加势必增加电刷的数目来解决,从而引起一系列设计、制造、使用和运行维护等问题。

基于卡尔曼观测器的电机模拟器接口电流自抗扰无差拍预测控制算法

面向具有LCL型接口电路的电机模拟器系统,针对常用的无差拍电流预测控制算法所存在的高度依赖模型、鲁棒性差、缺乏延迟补偿考虑、计算耦合度高等问题,结合卡尔曼滤波及状态观测器进行改进,提出一种基于卡尔曼观测器的自抗扰无差拍电流预测控制算法.首先基于电机模拟器LCL型接口电路数学模型,建立了考虑延迟补偿的无差拍电流预测控制模型,并对接口参数扰动造成的影响、延迟环节进行分析,并将接口参数扰动造成的影响抽象为补偿电流、补偿电压.进一步基于卡尔曼滤波算法对补偿电流、补偿电压及延迟环节分别设计状态观测器,将观测得到的延迟环节作为控制系统的输入、补偿电流及补偿电压前馈至控制系统,实现对接口电流的精确稳定控制.仿真及试验结果表明所提出的基于卡尔曼观测器的自抗扰无差拍电流预测控制算法能有效提高系统鲁棒性及模拟精度.

实现纹波电流还原的PMSM端口模拟算法

电机模拟器作为一种模拟电机端口特性的三相电力电子装置,为电驱动系统的测试提供了高效的测试手段。电机模拟器还原目标电机端口特性的标志是精确还原目标电机的工作电流,现有研究实现了基波电流及较低阶次谐波电流的还原,但针对电机在电机控制器驱动下的高频纹波电流的还原仍严重依赖滤波电感与目标电机电感的匹配,降低了电机模拟器的通用性。为此,本文基于电路等效虚拟法将永磁同步电机等效电路拆分为两部分,一部分由电机模拟器实际电路代替,另一部分由控制算法模拟,并结合无差拍电流预测控制对控制差拍进行了补偿,提出了前馈解耦无差拍电流跟随策略。实验结果表明,基于新提出的永磁同步电机端口模拟算法,电机模拟器可以在不更换电感的情况下模拟不同参数的永磁同步电机,高频纹波电流的频域跟踪误差从传统策略的160%降低至20%,显著提高了电机模拟器对永磁同步电机端口特性的模拟精度。

基于扰动补偿的电机模拟器电流控制策略

针对传统PI控制的低通滤波特性对电机模拟器动态控制效果的限制以及传统开环控制策略易受参数扰动影响的问题,该文提出一种基于滑模扰动观测器的开环电流控制策略。首先,根据目标电机数学模型以及接口电路模型推导出不带微分计算的开环控制电压方程;其次,为了解决传统开环控制易受参数扰动影响的问题,设计滑模扰动观测器进行扰动观测;最后,通过实验对比了该文所提控制策略与PI控制和传统开环控制的控制效果。实验结果表明,在存在参数扰动时,该文所提的控制策略无论在瞬态或稳态工况,均比基于传统PI控制和开环控制策略的电机模拟器系统具有更高的模拟精度与准确性。

基于OPAL-RT的电机模拟器仿真方法

针对传统电机控制器测试方案存在灵活性低、成本高等问题,本文提出一种电机模拟器硬件在环仿真测试方法。该方法利用功率变换器模拟电机的电气特性,基于OPAL-RT电力电子解算器的电机半实物仿真,可以更好地模拟电机电气特性,解决了无真实电机情况下的电机功率器件仿真问题。仿真结果表明,电机模拟器能够很好地跟踪电机的运行电流,从而模拟电机运行状态。

电机模拟器的电感选型及控制技术研究

电机模拟器耦合电感参数对系统性能影响大,但其参数选型被详细分析研究得较少。对此,文章提出电机模拟器耦合电感参数快速选型方法。其首先通过理论分析,计算出电感参数的大致选型范围;然后对系统控制器设计进行分析,同时在某典型电机上进行仿真验证,并结合计算参数范围及仿真结果选择最优电感参数;最后在选定电感参数下对不同开关频率对系统电流误差的影响进行研究,解决了开关频率的快速选择问题。仿真及分析结果显示,在合理选取解耦电感参数的前提下,当模拟器开关频率达到被测变流器开关频率的10~20倍时,能保证全速度段下的电流误差不超过5%。

基于虚拟同步发电机原理的模拟同步发电机设计方法

传统模拟同步电机组主要采用原动机拖动同步发电机旋转发电来实现,该方法虽能更有效地模拟电网中同步电机组的电磁耦合特性,但存在控制系统复杂、系统灵活性差、实现成本高等不足。为此,基于虚拟同步发电机控制原理提出了一种模拟同步发电机组设计方法。该方法利用滤波电抗等效代替同步发电机组电枢电阻及同步电抗,通过控制系统实现对同步发电机组惯性特性、频率响应特性及调压特性的有效模拟。该方法简化了模拟风电并网实验系统的设计,具有较强的灵活性和可行性。设计了一套容量为20 k VA的模拟同步发电机组,并基于已有的模拟风电机组实验平台构建了一套模拟风电并网实验系统。在负荷功率扰动条件下,利用Matlab/Simulink仿真结果与实验结果进行对比,验证了所提模拟同步发电机组设计方法的有效性及在风电机组频率响应控制研究中应用的可行性。

柔性直流输电换流站的同步电机模拟特性分析

简要介绍了柔性直流输电换流站的同步电机模拟控制策略,通过在传统下垂控制中专门加入一阶惯性环节实现了换流站的同步电机模拟。换流站不仅可以实现一次调频的静态特性,还能够模拟同步发电机的转子运动方程。对同步电机模拟控制策略进行了理论分析,指出了各控制参数对换流站特性的影响。通过将频率偏差的积分值加入到换流站的有功功率指令中,换流站可以实现二次调频功能。在PSCAD/EMTDC软件中建立了双端柔性直流输电系统的详细仿真模型,通过2个仿真案例下的多个复杂工况的仿真,验证了换流站在同步电机模拟控制策略下,具有增加系统惯性、提供频率支撑等功能,可以显著提升换流站适应电网复杂工况、安全穿越电网故障的能力。

基于交流电机电子模拟器的伺服系统检测技术

为解决伺服系统故障时无法准确判断故障的部位和原因,现场检查、排故困难等问题,设计开发了一种交流永磁伺服电机电子模拟系统,实现了伺服系统在线检测,通过MATLAB仿真以及在伺服系统设定转速500 r/min和1 000 r/min下的跟随实验,研究了交流永磁伺服电机电子模拟系统配合驱动控制系统工作的效果.结果表明:电机模拟系统能够模拟交流永磁伺服电机内部结构及负载,收集三相电流,计算伺服系统转速和角度,转速相对误差不超过10!,再现了交流永磁伺服电机及其负载的工作状态,并能模拟出准确转速及位置反馈信号,简单快速地实现了伺服系统的检测检验.

水轮发电机通风模拟试验台测控系统设计与实现

针对大容量水轮发电机全空冷技术研究的要求,设计并提供一个技术先进、功能完善的水轮发电机通风模拟试验台测控系统;详细论述了该测控系统的设计方案及其实现方法;该系统实现了大型水轮发电机通风模拟试验的自动测量与控制;试验结果表明,该系统具有稳定性好、测量与控制精度高、实时性好以及抗干扰能力强等优点;该系统已成功地应用在700MW级和1000MW级的水轮发电机通风模拟试验中,并在700MW级和1000MW级的水轮发电机采用全空冷技术的可行性验证中发挥了重要的作用。

基于有限集模型预测的电机模拟器故障电流跟踪方法

电机故障情况下电机模拟器跟踪定子电流动态响应慢、精度低,为了解决这一问题,提出一种基于有限集模型预测的故障电流跟踪方法。首先,构建基于信号调理的故障注入器,根据给定指令设定预测控制器的参考电流信号;然后,建立电机模拟器负载电流预测模型,在每一个采样周期内,计算所有开关状态下负载电流的预测值;最后,构建评价函数,计算每一个扇区对应的评价函数值,选取最小评价函数值对应的扇区内的开关状态作为电机模拟器下一个采样周期的开关状态。研究结果表明:本文提出的方法可以有效地跟踪电机模拟器故障电流,与传统PI调节相比,动态响应速度更快,跟踪精度更高。

两极实芯转子模拟同步发电机

针对大型汽轮发电机轴系扭振特性模拟研究的具体要求，阐述了模拟同步发电机的设计原则及电磁、结构设计需着重考虑的问题。利用计算机辅助设计，给出了一台用于模拟国产３００ＭＷ汽轮机组动态特性的１５ｋＶＡ两极隐极实芯转子模拟同步发电机电磁计算结果，并由东方电机厂生产出样机。样机实测数据与设计值相比，结果令人满意。

基于有限元分析的永磁同步电机实时模拟器研究

针对三相永磁同步电机,设计了一种功率硬件在环的实时电机模拟器结构.提出了一种基于三相定子坐标系的永磁同步电机电流-磁链有限元反查表模型,建立了接口电路的数学模型,基于此提出了电压前馈电流反馈控制的接口算法,并针对电流反馈环节提出了一种模糊PI控制算法.通过Matlab/Simulink及其与JMAG-RT的联合仿真实验测试方法对接口控制算法和电机模拟器进行了测试与对比分析.仿真结果表明:在额定工况下,所提出的接口控制算法对期望相电流值的跟踪误差小于2%,所提出的电机模拟器对电机相电流及转速特性的模拟误差均小于3%,验证了其有效性.

电机模拟器的设计、仿真与实现

针对永磁同步电机(PMSM)的功率模拟提出一种新方法,即基于双脉宽调制(PWM)变换器的能量回馈型电子负载结构,其输入PWM变换器按照PMSM的特性采用滞环电流控制,使该变换器对外接口特性,如电压、电流、转速等信息与实际电机一致,达到模拟真实PMSM的目的。输出PWM变换器采用幅相控制达到能量回馈电网的目的。在Matlab/Simulink平台下搭建仿真模型,并与Simulink库中自带的PMSM模型进行对比仿真,验证该模型的正确性,并基于智能功率模块(IPM)制作实验样机,基于C语言进行控制算法编程。

模拟直流电机的电力电子负载研究

电力传动系统中,对电机控制装置的测试一般采用由电机及机械负载等构成的测试平台。文中提出利用电子电子变换器模拟电机工作特性从而取代上述测试平台的方案,用于电机控制装置的考核测试。构造了基于精确电机模型的在线电机仿真器,用于实时计算电枢电流、转速及电磁转矩等电机状态量。将背靠背型双PWM变换器应用于直流电机模拟器,分析了其模拟直流电机四象限运行的工作机理。仿真结果验证了电机仿真器的在线计算值与电机实际运行时的状态量基本一致,然后验证了电机模拟器的实际模拟效果,从而证明了电机模拟器的有效性和可行性。

模拟发电机组微机在线测控系统

阐述了研制模拟发电机组微机在线测控系统的必要性,测量原理,硬件结构,软件设计特点,主要功能和实验结果。试运行表明:本系统综合测试功能强、精度高、设计新颖、结构简单、操作和维护方便。不仅可测量发电机的稳态电压、电流、有功功率、无功功率、励磁电流、功率因数、功角、转速并对几端电压电流进行谐波分析;还可在故障状态下,在线记录故障前后的各电气量,并用动态分析软件对所记录的电气量、转矩、扭应力及疲劳寿命等进行分析计算;它还能在模拟机组上模拟各种故障,培训运行人员。对所测各量均能实现在线测量、显示和打印。