双绕组交直流发电机直流侧突然短路分析

根据3／12相双绕组发电机的基本磁链方程和电压方程以及等效电路，该文建立了双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的基本电压方程；通过进行适当的近似，用解析的方法分析了突然短路的过渡过程，给出了定转子时间常数的简明表达式和整流绕组交流侧的短路电流表达式以及直流侧最大短路电流的近似计算公式。在此基础上，研究了交流负载对直流侧短路电流的影响并给出了相应的物理解释。模拟试验结果表明：交流侧负载的大小对直流侧短路电流有较大的影响，而功率因数对直流侧短路电流的影响很小，验证了理论分析的准确性。     

十二相同步发电机整流系统直流侧突然短路的研究

分析十二相同步发电机整流系统在空载下的直流侧突然短路,论证了直流侧短路时相当于交流侧而言,相当于十二相对称短路,据此导出了交直流侧短路电流及电磁转矩的表达式,并给出了交直流侧最大短路电流及冲击电磁转矩的实用计算公式,为系统保护装置的设计提供了理论依据。     

六相交直流同时供电发电机直流侧突然短路电流分析

通过适当处理六相交直流同时供电（双绕组）发电机两套绕组之间的耦合,建立了其d-q-0系统的简化学模型;在此基础上,应用海维赛德运算微积法和叠加原理,分析了其稳态和直流侧突然短路运行,给出了定子和转子的时间常数以及交流侧完整的短路电流表达式;通过适当简化处理,得出了估算交、直流侧最大冲击电流和最大电流到达时刻的计算公式,并与普通三相电机突然短路的最大电流估算公式进行了比较,得出了到达最大电流时刻提前的结论;通过试验验证该文所得结果。该文对两套绕组之间耦合的处理大大简化了双绕组发电机的数学模型,为分析双绕组发电机的其它性能奠定了基础;所得结论和所用方法同样适用于其它结构的双绕组发电机,具有普遍意义。     

双绕组发电机交流侧负载对直流侧突然短路电流的影响分析

通过对物理概念和矢量图的深入分析,研究了3/12相双绕组发电机交流侧负载大小和功率因数对直流侧突然短路电流的影响,简化了短路电流的计算公式,明确了直流侧最大短路电流的计算条件。通过实机试验,检验了理论分析的准确性。     

计及固有不平衡的双馈电机定子匝间短路故障分析

双馈式发电机的定子匝间短路的故障特征,本质上是由定子三相不平衡引起的。当实际生产的电机定子绕组存在轻微的固有不平衡时,也会在转子电流引起高次谐波,这些谐波的与定子绕组匝间短路的引起的谐波相近,这会导致对电机定子绕组轻微匝间短路的误诊断。使用Ansoft软件建立了双馈电机三相对称的理想模型、包含定子固有不对称的实际模型、三相对称情况下定子匝间短路的理想故障模型以及定子考虑固有不平衡时的匝间短路模型:用以分析考虑定子固有不平衡时双馈式发电机定子轻微匝间短路的故障特征,使得建模更贴近实际情况。对故障后双馈式发电机转子电流和电磁转矩进行了频谱分析,指出轻微固有不平衡与轻微匝间短路在转子电流引起相同的特征频率。但在电磁转矩中,并没有引起明显的特征频率,可通过电磁转矩的特征频率确定电机发生定子匝间短路。     

12/3相双绕组感应发电机直流侧突然短路电流分析

通过适当简化分析，表明12／3相双绕组感应发电机直流侧突然短路不需要考虑辅助励磁绕组，等效为单独的十二相功率绕组直流侧突然短路，据此导出了交直流侧短路电流表达式。在此基础上，针对大容量的感应发电机，给出了估算交、直流侧最大冲击电流的简化计算公式，并论证其最大电流的到达时刻小于交流周期的二分之一，且随负载的增加其最大电流的到达时刻有所提前的结论。通过实验和仿真对比验证了该文所得结果的正确性，为系统保护装置的设计提供了理论依据。     

定子匝间短路时双馈异步发电机电磁转矩的研究

定子绕组匝间短路故障会引起双馈异步发电机气隙磁场的畸变,从而导致电磁转矩的变化,因此电磁转矩可作为故障特征之一。基于能量法分析定子绕组匝间短路故障前后电磁转矩的变化特征,建立了双馈异步发电机的多回路数学模型,并对其正常和不同程度匝间短路时的电磁转矩进行仿真计算。对仿真结果进行频谱分析,得到了定子绕组匝间短路故障前后电磁转矩谐波分量的变化规律,验证了理论分析的正确性。定子绕组匝间短路故障和电磁转矩的关联特征可以作为诊断定子绕组匝间短路故障的依据。     

多相混联式整流发电机系统直流侧短路电流

针对多相混联式整流发电机系统直流侧突然短路的问题,以十二相整流发电机系统为例,分析了十二相整流输出端不同联接方式,并推导了交流侧短路电流的解析表达式和不同串并混联方式下的多相整流系统直流侧短路电流,进而获得了各种联接方式下直流侧短路电流的解析表达式,总结归纳出了相应联接方式下的直流侧和交流侧短路电流比值范围,结果表明,即使均采用"两并两串"方式,但不同串并组合时的直流侧短路电流峰值是不同的;通过有限元仿真和样机试验验证了理论分析结果的正确性,为舰船电力系统开关保护装置的合理选择和设计提供了指导,研究方法可推广至其他多相整流发电机在任意混联拓扑输出方式下的直流侧短路电流分析。     

同步发电机定子绕组匝间短路故障特征规律研究

为真实有效地反映实际并网运行的大型同步发电机发生定子绕组匝间短路故障时发电机定子电流及谐波电磁转矩等主要电气量的变化规律,采用场-路-网耦合时步有限元法对该问题进行了详细分析。以一台1 407 MVA核电半速汽轮发电机为研究对象建立了场-路-网联合仿真模型,在发电机并网带额定负载稳定运行条件下,对发电机定子绕组不同位置发生相同程度匝间短路故障进行了仿真,研究了大型发电机定子绕组匝间短路时故障位置对发电机机端三相电流、暂态基波电磁转矩、暂态二次谐波电磁转矩及稳态二次谐波电磁转矩的影响。为大型同步发电机定子绕组匝间短路故障诊断提供参考。     

3/12相双绕组发电机交直流同时突然短路研究

根据3／12相双绕组发电机的基本磁链和电压方程以及等效电路，该文用解析分析和电路模型仿真两种方法详细研究了交直流同时突然短路的过渡过程，得出了定转子短路时间常数和交流侧短路电流的完整表达式，通过适当的近似，进一步给出了适合工程应用的交流侧短路电流的近似和简明表达式以及直流侧最大短路电流的估算公式。另外，还研究了线路电阻对短路电流的影响，结果表明：在分析和测试交直流同时突然短路时，线路电阻，尤其是直流侧线路电阻必须考虑，仿真和实验验证了该文所得数学模型及分析方法的准确性。     

改进的同步发电机突然短路后可能达到的最大转矩近似表达式

本文给出了一组改进的估算同步发电机在空载状态下发生出线端突然短路时可能达到的最大电磁转矩近似表达式，它们能比目前经常引用的近似表达式更好地逼近解析值。     

自励双馈同步感应发电机的分析与单片机控制

两极自励双馈同步感应发电机可做成高速工频发电机,供单独供电系统用。本文采用综合矢量法推导出双馈发电机的电磁转矩、有功和无功功率等,表明了该发电机具有类似同步发电机的性质;提出一套保证双馈发电机恒频、恒压的微机控制系统。     

3/12相双绕组发电机数学模型研究

介绍了3/12相交直流同时供电(双绕组)发电机的结构特点。在某些近似假设条件下,将 12 相4Y互移15直流绕组等效为一个3相Y绕组,然后通过适当处理两套绕组之间的耦合,得出了与耦合有关的参数间的相互关系,从而简化了d-q-0 系统的数学模型、导出了简明的电压和磁链方程及相应的d和q轴等效电路,为分析该类电机的各项性能奠定了坚实的理论基础。该文所用方法同样适用于其它结构的双绕组发电机。     

考虑气隙偏心时发电机定子匝间短路位置对电磁转矩波动特性的影响

针对同步发电机定子匝间短路位置对电磁转矩波动特性的影响进行理论推导分析、计算机数值仿真和动模实验验证。首先,对发电机气隙偏心单故障和气隙偏心与定子匝间短路复合故障下的电磁转矩表达式进行推导,分析得到了短路位置与电磁转矩特征频率幅值的映射关系。然后,以实验室MJF-30-6型动模发电机组为验证平台和建模对象,应用有限元软件Ansoft建立求解模型,对不同短路位置下的电磁转矩进行了仿真计算,并在实际机组上进行了实验测试。实验结果与理论分析、计算机数值仿真数据相吻合。分析表明,电磁转矩与短路位置和最小气隙位置的夹角近似呈余弦变化的映射关系,短路匝中心位置与最小气隙位置越接近,则电磁转矩平均值下降越多、二倍频和四倍频转矩分量幅值增大越多。该文是对定子匝间短路故障分析的一个重要补充,对此类故障的实际监测与识别具有参考价值。     

隐极发电机阻尼绕组和槽楔对励磁转矩的影响

为了说明在外部稳态不对称情况下,阻尼绕组和阻尼槽楔对同步隐极发电机励磁绕组恒定电磁转矩和二次谐波电磁转矩的影响。首先,在同步隐极发电机正序等效电路和负序等效电路以及正序磁场恒定电磁转矩和负序磁场恒定电磁转矩分析的基础上,推导出一种新型研究同步隐极发电机恒定电磁转矩的解析方法。然后,在磁场相互作用分析的基础上,提出一种分析同步隐极发电机励磁绕组二次谐波电磁转矩的新方法,并用该方法分析了电流不对称度、阻尼绕组和阻尼槽楔对同步隐极发电机励磁绕组二次谐波电磁转矩幅值的影响。最后,为了验证解析分析的正确性,采用时步有限元法进行仿真计算,有限元数值算法的结果与解析分析结果具有良好的一致性。     

Improvement of transient performance of DWR synchronous generators by coordination of regulator parameters

The transient stability of a divided-winding-rotor synchronous generator is evaluated by simulating faults, such as a sudden 3-phase short circuit, or sustained loss of excitation in either of the field windings, by proper coordination of regulator parameters. The results are compared with the transient simulation made on the same generator equipped with regulators as described by previous authors. It is found that by proper coordination of regulator parameters, the generator exhibits better transient performance for all credible operating conditions.     

STABILITY OF D.W.R. SYNCHRONOUS GENERATOR AS AFFECTED BY FORCED EXCITATION SYSTEMS

ABSTRACT

Dynamic stability of a divided winding rotor synchronous generator Is determined by co-ordination of regulator parameters obtained by applying D-decomposition technique. Transient stability is evaluated by simulating faults like (a) sudden 3-phase short circuit, (b) sustained loss of excitation in either of the field windings. Results are compared with the transient simulation made on the same generator equipped with regulators, as described by previous authors     

具有耦合电路的运动磁场分析

本文首先提出一种分析运动磁场模型的有限元剖分方法,通过三相凸极同步发电机空载电压谐波计算证明了该剖分方法的简便性和实用性。然后阐述了电路和运动磁场间耦合关系的处理方法,从而使瞬变磁场计算和电路动特性仿真同时得解。文中给出同步发电机三相突然空载短路的例证。