电磁耦合调速风力发电机组模拟实验研究

电磁耦合调速风力发电机组实现了同步发电机直接并网运行,可有效地改善风电机组的暂态过载、故障穿越和电网电压支撑能力,提高风电机组与电力系统的兼容性。利用变频调速电磁耦合装置将齿轮箱输出轴功率以非接触方式传递到同步发电机,增加了功率传动的灵活性,避免了发电机故障冲击转矩对齿轮箱的破坏。为了研究该类机组的运行控制方法和功率传输效率等问题,该文设计并搭建一套30 kW电磁耦合调速风电机组模拟实验平台,通过实验验证了所提出电磁耦合调速风电机组的启动、并网、不同风况下稳态运行、脱网及停机等各阶段控制策略的有效性。测量了电磁耦合调速装置在不同运行工况下的功率传输效率。     

计及双馈机组影响的同步发电机短路电流特征研究

针对电磁耦合作用下双馈风电机组可能造成的同步发电机故障输出变化,建立了同步发电机和双馈发电机组的数学模型并推导了短路电流的表达式,分析了双机系统中双馈风电机组影响下同步发电机短路电流的变化,采用Matlab/Simulink仿真分析了双馈机组影响下同步发电机短路电流的特征。仿真结果表明,在双馈风电机组影响下,同步发电机输出的短路电流呈现不同的特点,可能造成电网短路电流的变化,影响继电保护的正确动作。     

高压变频器工-变频切换功能的研究与应用

结合MAX F智能功率单元串联多电平变频器的技术特点,通过模拟传统同步发电机准同期并网方法,对变频器控制策略修改后,产生出一种新的高压变频器工-变频切换方法.该方法具有切换快速、可靠,同时控制系统的硬件和软件简单的特点.为了进一步研究此方法,专门建立了560 kW电动机拖直流发电机试验机组,试验验证了工-变频切换方法的正确性和可行性,从而为该技术的工程应用奠定了基础.     

新型高压内双馈风力发电机及其电磁特性研究EI北大核心CSCD

为满足兆瓦级风力发电机组的高压大容量需求,文中提出一种新型高压内双馈风力发电机,定子上有两套绕组,主绕组输出高电压到电网,辅助绕组输出的低电压为转子变流器的输入电压。阐述了该发电机的结构、工作原理、励磁启动方式,采用有限元方法对发电机的电磁性能进行了仿真与分析,并进行了样机试验。仿真结果与样机试验结果表明:在不同风速情况下,高压内双馈风力发电机辅助绕组端可为变流器提供稳定的低压电源,并且定子端可获得频率稳定的电压输出,满足了双馈风力发电机的高压和大容量要求。     

三峡左岸电站发电机定子绕组纯水冷却系统问题及改进

针对三峡左岸电站发电机定子纯水冷却系统存在的电磁泵频繁损坏、动力电源保险不正常熔断等问题，进行了一系列研究和试验，提出了采用软启动器改善纯水电磁泵启动过程中的力学特性、调整400 V机组自用电备自投整定时间、修改纯水系统的控制逻辑等一系列改进措施，有效地改善了电磁泵的使用环境，提高了发电机定子冷却纯水系统运行的可靠性。     

谐波电流对同步发电机轴转矩平衡的影响分析

为解释独立小容量供电系统中小容量同步发电机组带非线性负载能力差的原因,分析了谐波电流流过同步发电机的电枢绕组时其内部磁场的变化,用数学表达式描述了磁场的脉动情况并计算出该磁场的能量,从能量守恒的角度利用虚位移法推导出电磁转矩在电枢电流含有谐波时的解析式。给出一基于Matlab模型的算例,运用算例说明了谐波电流会给同步发电机的电磁转矩带来脉动分量,进而解释了同步发电机组带非线性负载能力差的原因和产生剧烈机械振动的机理。     

永磁同步发电机极限电磁功率的分析计算

永磁同步发电机的极限电磁功率是发电机的重要性能指标,是选择发电机类型重要的依据之一。文章推导了确定永磁同步发电机极限电磁功率 的计算公式,并对不同类型转子的发电机极限电磁功率进行了分析计算,为正确选择发电机的形式提供了重要的依据。     

水内冷发电机纯水波纹补偿装置在三峡VGS机组中的应用

在三峡左岸电站14台水轮发电机组中,有6台机组由通用电气加拿大公司、德国伏伊特水电集团公司和德国西门子公司所组成的联营体生产的,简称为VGS机组,它们均为水内冷发电机。三峡左岸电站VGS机组纯水系统存在氮气压力经常报警、维护成本高、电磁泵启动时泵进口补水不及时等不足。为解决这一问题,三峡水力发电厂和沈阳海为电力设备有限公司合作研制了水内冷发电机纯水波纹补偿装置。该装置不但一次性地解决了这些问题,而且对解决久困三峡水力发电厂的VGS机组纯水电磁泵损坏的问题也起到了良好的作用。     

大洑潭电站灯泡贯流式水轮发电机组技术开发

湖南省大洑潭水电站装备5×40 MW转轮直径6.7 m的灯泡贯流式水轮发电机组。该机组由东方电气集团东风电机有限公司设计制造,属大型灯泡贯流式机组。本文系统介绍该水轮发电机组的结构设计以及结构特点,包括水轮机的埋入部分、导水机构装配、转轮装配、密封装配、轴承装配和发电机的基本特性、电磁方案、通风系统以及各种管路系统等。     

泸定电站发电机电磁设计的选择与分析

介绍了泸定水电站230 MW混流式水轮发电机组的电磁设计分析。详细论述了在电磁设计过程中,在满足机组基本参数及性能参数的前提下,槽电流、电负荷、热负荷等发电机重要经济性参数指标的选取原则,并重点分析了定子铁心内径、定子槽数、定子绕组电密的选取方法及原则。     

双定子混合励磁同步发电机电磁设计分析及实验研究

针对风力发电用永磁同步电机具有转速随机性较强导致端电压不稳定的特点,设计了一种双定子混合励磁同步发电机,并给出其电磁设计方法.利用三维有限元方法分析励磁电流变化时的电机空载磁场分布,并计算绕组磁链、感应电动势及电感等参数.研制了一台8极27槽样机,测试了发电机内外定子相电动势波形及空载特性.实验结果验证了理论分析的正确...     

同步电机定子绕组匝间短路前后的温度及力学响应仿真分析

为了得到同步发电机定子绕组匝间短路前后的温度及力学响应特征,实现设备的早期维护,文章以一台凸极同步发电机为例搭建“场-路”耦合模型,分析了同步发电机定子匝间短路的电流、电压、损耗及绕组电磁力的分布规律,并将结果导入Workbench仿真平台,利用“电磁-热”、“电磁-结构”耦合方法求取了同步发电机故障前后的温度及力学响应(总体变形、等效应变与等效应力)变化特征。分析得到故障后电机定子绕组的温升已对附近槽绕组温度产生了影响,受力及易形变部位集中在定子端部绕组以及端部绕组与直线段连接的部分。文章为同步发电机的预防性绝缘制造以及定子绕组匝间短路故障检测和诊断技术提供了依据。     

电动客车用永磁同步电机噪声特性研究

本文针对纯电动客车用永磁同步电机的噪声特性进行研究。通过建立电机的电磁场有限元模型,从电磁力角度分析电机在空载和额定负载工况下作用于电机定子齿部的径向电磁力波的差异,并考虑电机在变频器供电下时间谐波的影响,研究电机径向电磁力波的阶次特征和频域特性。最后通过半消声室台架进行电机噪声测试,验证了径向电磁力波特性分析与试验数据阶次特征的一致性。该研究为永磁同步电机电磁噪声优化提供依据。     

谐波励磁同步发电机空载谐波磁场分析

说明了利用ANSYS有限元分析软件的电磁分析功能对谐波励磁同步发电机空载谐波磁场进行分析,通过对谐波励磁同步发电机的电磁场进行计算,得出了样机的矢量磁位Az、磁力线分布图和磁密分布图。然后对电磁场的计算结果进行后处理,得出了谐波励磁同步发电机的旋转磁场波形、谐波绕组电压波形和谐波绕组空载特性曲线。最后用在谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果的比较说明了方法的正确性,可为谐波励磁同步发电机的设计提供理论依据。     

适用于电网不对称故障的双馈风力发电机虚拟同步控制策略

双馈感应发电机(DFIG)虚拟同步控制策略可使DFIG为电网提供频率与电压支撑,改善其并网特性。现有虚拟同步控制策略的主要目标是模拟同步发电机机电动态特性,未深入探讨电磁暂态过程中如何对DFIG进行控制。分析了电网发生不对称故障时,基于虚拟同步控制的DFIG的故障特性;得出了现有虚拟同步控制策略难以抑制DFIG故障电流与电磁转矩振荡的结论。在此基础上,提出了一种适用于电网不对称故障的DFIG电压补偿虚拟同步控制策略,该策略通过补偿转子电压的故障分量来改善DFIG转子电压的响应速度,抵消或削弱转子反电势故障分量的影响。仿真对比了现有虚拟同步控制策略与所提出策略的控制效果,验证了所提策略能够显著降低DFIG转子故障电流,抑制电磁转矩的暂态冲击与持续振荡,有效提高DFIG不对称故障穿越能力。     

高速隐极同步发电机电磁振动分析及抑制

对高速隐极同步发电机气隙磁场以及径向电磁力波进行有限元仿真计算与分析,研究并总结了不同磁导率磁性槽楔和不同槽分度数对电机电磁激振力的影响规律,形成抑制该类电机电磁振动的优化方案。通过开展高速发电机机脚实测振动频率与电磁激振力波频谱对比研究,验证了径向电磁力波计算与分析的正确性。在此基础上,对优化方案下的电机电磁振动进行预估分析,转子齿谐波振动加速度级降低达13.5 d B,总振级降低4.6 d B,从而验证了优化方案的有效性,相关分析方法和优化措施为抑制该类发电机的电磁振动提供可靠的参考。     

虚拟同步发电机的相角控制方法

虚拟同步发电机技术利用电力电子变换器模拟同步发电机的特性,使变流器具有同步发电机一次调频、一次调压、阻尼及惯性等特性,增强了变流器对电网电压及频率的支撑作用,提高了电网接入的友好性。提出一种利用常规锁相环校正虚拟同步发电机频率和相位的方法,在启动并网及强扰动过程中校正频率和相位的不合理偏移,减小了上述工况下的振荡及失控风险,并通过实验验证了方法的可行性。     

电磁场有限元技术在发电机优化设计中的应用

工程电磁场的有限元方法具有精度高和通用性强的优点,随着计算机技术的进步,在电机电磁场具体问题的研究分析中发挥着越来越重要的作用。本文从几个方面具体说明有限元技术在大型新型发电机优化设计中的应用,包括电机电磁场参数及电抗参数的精确计算、电压波形及谐波优化设计、汽轮发电机端部三维电磁场研究、水轮发电机阻尼系统分析、铁心损耗精确计算以及在新能源风力发电机电磁设计中的应用等。     

电网对称故障下双馈风力发电机的虚拟同步控制策略

将虚拟同步控制策略运用于双馈感应发电机(DFIG)变频器控制,可使DFIG为电网提供有惯量的频率与电压支撑。但现有虚拟同步控制策略主要关注DFIG对同步发电机机电动态特性的模拟,未考虑DFIG的电磁暂态过程。分析了基于虚拟同步控制的DFIG在电网对称故障下的电磁暂态特性,指出了现有虚拟同步控制策略存在的两大缺陷:无法完全模拟同步电机故障暂态下的电磁关系,且无法抑制转子过电流。提出了一种适用于电网对称故障的DFIG暂态电压补偿虚拟同步控制策略,即通过补偿转子控制电压的暂态分量来抵消或削弱转子暂态反电势对转子过电流的影响。通过仿真对比了现有虚拟同步控制策略与所提策略对DFIG的控制效果,证明了所提虚拟同步控制策略不仅具备更好的惯性支撑能力,同时可显著抑制DFIG转子过电流与电磁转矩暂态冲击,并对系统进行无功支撑,有效提高了DFIG不间断运行能力与电网故障恢复能力。     

高速永磁发电机的设计与电磁性能分析

由于结构简单、高效率和高功率密度,永磁转子成为高速电机的首选结构,然而转子的高速旋转和定子的高频供电,对高速永磁电机的电磁与机械设计提出了新的要求。该文在分析高速永磁电机设计特点的基础上,对一台60 000 r/min、75 kW的高速永磁同步发电机进行了电磁与结构设计,基于场路耦合有限元法分析了高速永磁同步发电机的空载和负载特性,计算了负载运行时电机的电磁与机械损耗,并进行了电机的温升场分析。计算的结果表明,高速永磁发电机的设计合理,电机性能能够满足设计要求。