Impact of Geomagnetically Induced Currents Secondary Event on the High-Voltage Synchronous Motors

It is justified that during geomagnetic storms the high voltage synchronous engines are being impacted by high current harmonics of even sequences powered by power transformer due to geo-induced high voltage currents flowed through the windings. Equivalent circuits of step down substation and HV synchronous motors are made for making it possible to consider a saturation of power transformer magnetic system and higher current harmonics availability in stator windings. Analytic expressions for higher current harmonics and extra capacity losses calculation in stator windings are received, as well as the calculation of induction torques allowing to denote a rate of geomagnetic processes impact on synchronous engine operation at various step down substation parameters.

孤岛电网大功率电机启动案例分析与优化策略

大功率电机连接到孤岛电网,一般会采用软起动、变频器等,以提高电机的起动性能和供电的稳定性,同时设置无功补偿装置,以提高供电系统的功率因数和降低线路损耗。但如果软启动或变频器等选型不当,或者无功补偿配置不合理,可能会出现电压波动、功率振荡、供电质量下降,甚至引发安全等问题。本文以某供水泵站的供电系统为研究对象,首先介绍了泵站的供电系统,接着对泵站试车过程中出现的电气故障进行分析,然后对孤岛电网中大功率电机起动方案的优化及无功补偿装置的设置进行探讨,接着根据项目实际情况,提出将固态软起动器与实时无功补偿系统进行有机结合,采用合适容量的实时无功补偿系统,可降低大电机的起动电流和电网压降,较好地解决孤岛电站配电系统中大功率电动机启动期间电能质量差的问题,同时也对现有泵站供电系统提出几个备选方案供参考,最后给出几点建议。

涵道风扇电机强迫风冷散热结构设计与实验

针对涵道风扇电机的轻量化高效散热需求,提出基于涵道风扇内部流场的强迫风冷散热方法,设计了肋片高度为3 mm、6 mm、9 mm和12 mm的四种风冷散热结构,应用工程估算和CFD方法对不同风速下散热效果进行对比分析,搭建实验平台开展地面试验验证。结果表明,在桨毂上增加散热肋片能够有效提高散热效率,壁面温升可降低至无肋片模型的74%、55%、44%、35%;对于轴向风冷,肋片能显著强化散热,但是存在温度不均的问题。工程估算和CFD方法对电机的带肋表面风冷散热分析有较好的精度,可用于涵道风扇电机的温升预示,为涵道风扇推进系统的使用提供依据。根据分析结果提出了高功率密度电机强化散热的研究方向。

高功率电机效率测试实验平台设计

本文以高功率电机效率测试实验平台为研究对象,参照电机试验方法--输入输出法进行电机效率试验。同时考虑到运行电机温度引起的损耗变化,以及对实际效率的影响,根据电机的运行温度和环境对测量数据进行修正。在保证电机效率测试平台安全和经济的前提下,设计了电动机的测试电路与主要零部件。对于同一类型的电机,记录电机壳体温度和一定时间内的功率,将电机加载运行到指定功率,记录电机此时的输入输出参数,并进行参数计算,最终达到高功率电机效率的测试目的。

集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率永磁电机性能影响

针对集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率直驱永磁同步电机性能的影响进行研究。首先介绍了模块化定子的分块规则和分块数。基于绕组函数法推导了单个定子单元模块在不同拆分方式下的绕组函数和电感表达式。基于有限元仿真先分析了仅绕组分块对电机性能影响;然后分析了冲片和绕组都分块对电机性能影响。通过对比空载和负载性能,总结出各种定子模块化拆分方案的优缺点,为大功率低速直驱永磁同步电机的模块化设计与制造建立了基础。

孤岛运行燃气发电站供配电系统方案设计

结合非洲刚果(布)某油田伴生气接转站增压项目,分析孤岛运行燃气发电站供配电系统方案设计,对供配电系统,发电机中性点接地方式,大功率电机启动进行深入分析,对同类工程建设具有一定借鉴意义。

大功率船用柴油机空气电机启动过程瞬态特性仿真

为提升大功率船用柴油机启动性能,采用GT-power软件建立船用柴油机稳态模型,增加空气电机启动系统模块,构建柴油机启动过程瞬态模型。基于仿真结果,分析环境排气背压、润滑油温度和压缩空气系统参数等对柴油机启动性能的影响规律。仿真结果可为基于空气电机启动的大功率船用柴油机的系统参数设计和性能评估提供依据。

基于模块化多电平矿用中高压变频器仿真研究

针对井下中高压大功率应用设备在工作过程中耗能大的问题,为减少能源消耗及改善设备性能,本文提出将基于模块化多电平换流器(MMC)结构的高压变频器应用到井下变频系统中,该变频系统能够有效改善高压大功率设备的工作效率与耗能问题。主要介绍了模块化多电平换流器的拓扑结构、工作原理、调制技术及子模块电容电压平衡等,并在Matlab-Simulink软件中搭建井下高压变频系统仿真并进行验证。仿真结果表明,系统具有良好的动态性能,能够实现井下变频系统和感应电机正常工作,波形输出基本稳定,对解决井下中高压大功率运行设备节能具有重要意义。

浅析大功率电动机起动与变压器容量的匹配

针对苏州某工厂的冷冻机设备起动过程中发生高压柜跳闸事故及安徽滁州某家电园大型冷冻机起动和运行过程中出现变压器过载事故,分析了这两个事故,发生事故的根本原因在于大型电动机的起动功率和变压器容量选择不相匹配。提出合理选择变压器容量并与大功率电动机设备功率相匹配,提高电动机电压供电等级,降低软起动器的起动设定上限值等预防技术措施,避免此类事故再次发生。

高水基液压马达功率回收型试验台的研制

高水基液压马达性能试验无法采用常规的液压马达试验装置。根据高水基液压马达功率回收型试验台主要技术性能要求,分析了高水基液压马达功率回收型试验台工作原理,研制了高水基液压马达功率回收型试验台。该试验台加载方式采用AC型交流电力测功机,电力回馈系统采用交流变频调速与配电系统,运行3 a多,效果良好。

高速高功率密度无轴承永磁薄片电机设计与优化

传统无轴承电机在高速和高功率密度之间难以取得平衡,为此围绕高速高功率密度无轴承永磁薄片电机,对其拓扑结构、绕组形式、主要尺寸等方面进行优化设计,在保证转速和功率密度的基础上有效地提升悬浮性能。通过对运行工况的分析,得出电机拓扑结构需具备的基本特点,提出一种采用环形集成绕组的表贴式无轴承永磁薄片电机。在兼顾转矩和悬浮力输出性能、机械防护可靠性的基础上,对电机的电磁气隙长度和永磁体参数等主要尺寸进行优化设计。针对电机饱和、绕组端部伸出等不利因素,分别采取了超前角弱磁、定子略长的性能提升策略,有效地避免了悬浮力的大幅度跌落。搭建20 000 r/min的无轴承永磁薄片电机有限元仿真模型并制造实物样机。通过对电磁转矩和主、被动悬浮力的分析,证明了本文设计的无轴承永磁薄片电机兼具良好的转矩与悬浮力输出性能,单位幅值电流产生的电磁转矩、主动悬浮力分别为0.166 N·m、4.4 N,电机输出功率10 kW、功率密度5.2 kW/kg。

大功率带式输送机变频驱动方式比较研究

以某输煤项目为研究对象,分析了该项目大功率带式输送机的驱动配置特点,对比了2种主流变频驱动方式在项目应用中的技术优缺点,全面系统归纳了2种主流变频驱动方式的初期投资成本差异,计算得出了75%负载下2种变频驱动方式的项目耗电量差值,给出了永磁同步变频电机的选型建议。

一种高压电动机变频改造方案

根据现场实际情况和业主要求,对某火力发电厂的高压循环泵进行变频改造,提出了一种改造方案。该方案通过完善高压变频电动机的保护配置,保证了电动机的可靠运行和机组安全,同时改动较小,满足项目工期要求,对后续厂用高压电动机变频改造提供一定参考。

大功率低速直驱电机电磁特性对比分析

针对大功率低速直驱电机,对其电磁特性进行对比研究,以设计的一台36槽30极极槽数相近的大功率低速直驱电机为例,在空载和负载两种状态下,对比不同定子硅钢材料对该种电机的电磁特性及效率的影响。有限元分析表明,采用取向硅钢定子材料的大功率低速直驱永磁电机与常规硅钢定子材料的该种电机相比,电磁特性更优,空载时取向硅钢材料会削弱齿部饱和现象,负载时提高了电机的输出转矩,降低了电动势波形畸变率;降低了永磁体涡流损耗幅值,两部电机效率相差不大,为该类电机工程上实际生产提供参考。

大功率永磁变频一体机在煤矿的应用

随着煤矿装备技术的发展,大功率变频一体机有效解决了永磁电机的退磁问题,通过优化高压电机变频软启动控制技术,相对传统驱动方式减少了对机械部件的冲击,既承袭了变频驱动的技术优势,又解决了分体式变频器驱动对电网的污染和长距离供电对变频器的影响。

基于虚拟同步电机控制的电力电子变压器系统仿真与实验

本文提出了一种基于虚拟同步电机控制技术的电力电子变压器仿真系统,并针对其电压、功率的调控效果设计了仿真实验。该仿真系统由主电路和控制电路两大部分构成,使用高压和低压交流接口控制器。在构建仿真系统、设计仿真参数的基础上,分别开展了高压交流接口电压支撑仿真实验和频率支撑仿真实验,以及低压交流接口并联运行仿真实验。结果表明,本文设计的电力电子变压器仿真系统,在配电网电压幅值和频率波动时,可以快速完成调节,使电压幅值和频率重新回归正常;低压交流侧系统的有功和无功功率发生波动变化,会根据自身容量比例输出相应的功率,达到“功率均分”的效果,有助于保证配电网的稳定运行。

高功率密度磁悬浮高速电机支承设计及其磁场仿真

高功率密度电机具有体积小、转速高等特点,被广泛运用于涡轮发动机、飞轮储能等领域。为追求更小的体积和更高效的功率输出,将具有高转速、高效率优点的磁悬浮轴承作为电机的支承系统,可有效地提高电机的转速和功率密度,提升其工作性能。针对高功率密度磁悬浮高速电机,设计电机的支承结构,并对其进行磁场仿真,最后对设计的可行性进行总结。

储能型舰船消磁主电源系统研究综述

舰船的固定磁场主要通过消磁主电源输出的脉冲电流实现退磁,其消磁效果将直接影响舰船的磁隐身水平。通过梳理不同类型储能型消磁主电源系统的组成结构,综述其工作原理和优缺点,展望了大型舰船储能型消磁主电源系统的技术发展趋势,提出了锂电池储能式和高速电机储能式消磁主电源系统的拓扑结构,总结了多消磁主电源的解耦补偿和消磁电流同步控制技术等关键技术问题,可为大型舰船储能型消磁主电源系统的设计提供参考。

基于随机高频正弦信号注入的永磁电机转子位置估计方法

高频信号注入法是永磁同步电机零速和低速运行条件下常用的无位置传感器控制策略,但该方案会因高频信号的注入而引起额外噪声,带来噪声污染。针对该问题,研究一种基于随机高频正弦信号注入的无传感器控制方法。通过分析随机正弦电压信号的注入方式以及高频电流包络的提取原理,设计锁相环位置观测器,对转子位置信息进行准确估计。通过分析固定频率信号注入和随机频率信号注入的功率谱密度,从理论上验证所研究方法降低高频噪声的可行性。在2.2 kW永磁电机平台进行实验研究,结果验证了所研究方法的有效性。

提高高功率密度电机制造质量的方法

功率密度作为电机性能的重要指标,对于其在各个领域中是否能够发挥作用具有重要的影响。在现代电动机的发展过程中,高功率密度、小体积、重量轻、高可靠性可以保证电机的制造能够对现代工业的生产提供相应的支持,但在实际的制造过程中,高功率密度电机在运行的过程中势必会面临机械损耗、电磁损耗等方面带来的影响。其中最主要的原因是电机的机械精度会导致其在高速转动下出现较大的震动,并产生电子响声,而相关的现象均是电机运行损耗的体现方式。因此需要从工艺上提升高功率密度电机制造的质量,就需要解决高功率密度电机在运行过程中面临的主要问题,提升其的可靠性和稳定性,使其的性能和质量得到有效的发展。