三相异步发电独立电力系统不对称稳态运行分析

建立了三角形接法鼠笼式异步发电机三相负载不对称时独立系统的数学模型,对该独立系统中各电量之间的关系进行分析,计算发电机三相输出电压及绕组电流大小。基于对称分量法,推导出发电机侧正序和负序等效电路,并求出三角形连接的负载侧序电压与序电流之间的关系,进而得出满足发电机稳态运行要求的目标函数,省去了复杂的电路分析。针对稳态运行方程的非线性及复杂性,采用优化算法求解出系统的频率和正序电抗,并以此为基础计算系统的稳态电压值。计算值与实测值吻合度较高,表明所提目标函数的正确性以及所采用优化算法的准确性和有效性。     

基于二端口网络的三相异步发电机不对称稳态分析

对星接自激异步发电机三相不对称稳态运行进行分析计算,重点研究发电机电压变化情况。分析过程以Z参数的二端口网络和对称分量法为基础,推导发电机负载端的二端口网络模型及参数,该二端口网络输入端、输出端分别与异步发电机的正、负序等效电路相接合,建立异步发电机不对称稳态运行的等效电路。通过电路方法分析自激异步发电机不对称稳态运行性能,计算过程中实现了两个求解量的解耦。新分析方法通用性强,能大大提高计算速度。针对自激异步发电机带多种不同组合的三相不对称负载进行实验,实验值与计算值吻合好,由此验证了分析方法的有效性和准确度。     

三相异步发电机带单相负载稳态运行的复合序网模型

以对称分量法为基础,结合发电机外电路的连接方式,推导出含有受控源的三相异步发电机单相稳态运行时的复合序网模型,并进一步得到发电机稳态运行时的正序阻抗方程。利用优化方法求解该方程,求解出给定电容组合下异步发电机稳态运行的频率标幺值及励磁电抗,进而得到负载电压。再以发电机负载电压为已知条件,通过迭代方法求出使电压稳定时的不同电容组合。计算值与实验值吻合度较高,验证了分析方法的准确性。     

基于Hurwitz判据的自激感应发电机带载建压分析

针对自激感应发电机(self-excited induction generator,SEIG)独立系统,采用判断系统稳定性的复系数Hurwitz判据进行空载与带载建压分析。基于两相静止坐标系下SEIG的暂态等值电路,写出系统状态方程,利用复系数Hurwitz判据分析了SEIG自治系统稳定的充要条件,并计算得到SEIG空载与负载建压的临界参数值,样机实验验证了计算结果的正确性。以SEIG的自激建压过程为例,证明了将复系数Hurwitz判据应用于SEIG的暂稳态分析的可行性。所得到的结论为Hurwitz稳定性判据进一步应用于SEIG的稳定性分析打下了基础。     

不平衡负载的平衡分量法分解及补偿方法

为了更好地对三相不平衡负荷进行平衡化补偿,对不平衡负载进行详细分析,提出一种新的基于平衡分量法的无功补偿导纳计算方法。首先,将任何中性点不接地的三相负载分解为平衡负载和一个线间负载之和,通过将三相负载进行分解,可以得到负载所需要补偿的导纳值。补偿导纳的计算可分为平衡负载功率因数补偿、线间负载功率因数补偿以及线间线阻性负载平衡化补偿3部分。然后,对系统电压不对称时的Steinmetz理想补偿网络算法进行修正,根据控制目标和修正后的理想补偿网络算法,计算出系统电压不对称时所需的补偿导纳值。通过算例、仿真分析及实验验证,证明了所提无功补偿导纳计算方法的合理性和正确性,该方法具有计算简单、便于实现的优点。     

自激异步发电机单相空载建压电容的计算

对Y接三相自激异步发电机单相空载稳态运行性能进行分析,通过计算来着重说明平衡电容值和自激建压电容值之间的不同组合对所建端电压的影响。分析过程中用对称分量法推导发电机单相空载稳态运行时的回路阻抗,令回路阻抗的实部与虚部分别为零,作为异步发电机稳态运行的条件和性能计算的基础。采用直接搜索优化方法求解二维方程并计算出单相空载电压值,针对单变量函数用数值法确定给定端电压下的电容组合和最小建压电容值。单相空载电压计算值与实测值相互吻合,验证了该分析方法的有效性和准确性。     

融合对称分量法与相分量法的大规模电力系统跨线故障计算

针对电力系统中平行线路的跨线故障,提出一种融合对称分量法与相分量法的大规模电力系统跨线故障计算方法。首先形成跨线故障时平行线路准确的对称分量导纳矩阵,建立跨线故障接口电路统一相分量模型,再利用相分量法与对称分量法对故障端口与对称系统分别进行求解。该算法充分发挥了对称分量法和相分量法的各自优势,适合处理大规模电力系统的任何类型跨线故障,方便与传统的基于对称分量法的故障计算软件接口,易于编程实现。所研制的综合故障计算软件已用于实际电网的跨线故障计算,通过与EMTP的仿真结果对比证实了算法的正确性。     

基于Ansoft感应电机不对称短路瞬态

首先简述感应电机不对称短路的瞬态理论基础，然后利用Ansoft对三相感应电动机带恒转矩负载和通风机负载稳定运行时突然发生定子一相绕组对中点短路故障的运行过程进行仿真计算，并对仿真结果进行分析。     

三相变压器带不对称负载运行的研究

以精确的等效电路为基础,对Ｙｙｎ０联结的三相变压器带不对称负载稳态运行进行了研究,并根据对称分量法和叠加定理,推导了有关的矩阵方程式,给出了计算一、二次电压与电流的公式。     

不对称电力系统故障计算的研究

提出了一种不对称电力系统故障分析的计算方法－对称分量法，这种方法不需要形成故障后全网的节点导纳阵，可以方便地计算各种简单故障和复杂故障。计算过程中不但充分利用以对称元件在对称分量坐标系中可解耦的特性，而且将电力系统不对称部分与对称部分分块处理，进一步提高了计算效率。     

Terminal voltage regulation characteristics by static var compensator for a three-phase self-excited induction generator

In this paper, the practical impedance approach steady-state analysis in the frequency domain for the three-phase self-excited induction generator (SEIG) with squirrel-cage rotor is presented along with its operating performance evaluations. The three-phase SEIG is driven by a variable-speed prime mover(VSPM) in addition to a constant-speed prime mover (CSPM) such as a wind turbine and a micro gas turbine for clean alternative renewable energy in rural areas. The basic steady-state characteristics of the VSPM are considered in the three-phase SEIG approximate equivalent circuit and the operating performance of the three-phase SEIG coupled with a VSPM and/or a CSPM are evaluated and discussed online under the conditions related to the speed changes of the prime mover and the electrical inductive load power variations with simple computation processing procedures. A three-phase SEIG prototype setup with a VSPM is implemented for small-scale clean renewable and alternative energy utilizations. The experimental performance results give good agreement with those obtained from the simulation results. Furthermore, a proportional-integral (PI) closed-loop feedback voltage regulation of the three-phase SEIG driven by the VSPM on the basis of the static var compensator (SVC) composed of the thyristor phase-controlled reactor in parallel with the thyristor switched capacitor and the fixed-excitation capacitor bank is designed and considered for the wind generation as a renewable power conditioner. The simulation analysis and experimental results obtained from the three-phase SEIG with SVC for its voltage regulation prove the practical effectiveness of the additional SVC with the PI-controller-based feedback loop in steady-state operation in terms of high performance with low cost.     

Dynamic behavior of a single-phase self-excited induction generator using a three-phase machine feeding single-phase dynamic load

This paper is motivated to analyze the transient behavior of a single-phase self-excited induction generator (SEIG) using a three-phase machine due to switching of single-phase dynamic load like induction motors. The generator consists of a three-phase star connected induction machine excited with three-capacitors and a single-phase induction motor (IM) load. The developed dynamic models of the SEIG and the motor are based on stationary reference frame d–q axes theory incorporating the effect of cross-saturation in the magnetic circuit of the machine and the equations of excitation capacitors are described by three-phase abc model. The system suffers from heavy transients during switching of induction motor and becomes unstable. These problems may be due to resonance caused by series capacitors and the inductive motor load. The use of damping resistors across one series capacitor is proposed to damp out the starting transients for the stable operation. The motor can be started up successfully using the damping resistor. The variation of the damping resistance with the increase in load on the motor after successful starting to maintain constant terminal voltage has been presented. The eigenvalue technique is also employed to examine the transient conditions in the studied SEIG-IM system. The simulated and experimental results are presented for both the unsuccessful and successful starting of the motor. These results are in close agreement with each other, which show the effectiveness of the approach.     

并联补偿电容对自励异步发电机运行性能的影响

针对自励异步发电机自身存在的带负载能力差的缺点,采用并联补偿电容的方法来解决这一问题。以独立运行异步发电机等值电路为基础,令电路的回路阻抗为零,采用降阶消元的简化迭代方法分析异步发电机的稳态运行性能,计算结果与实验结果相吻合,说明了分析方法的正确性。通过比较自励异步发电机带电阻性负载和阻抗性负载时投入不同数值的并联补偿电容后的外特性说明了并联补偿电容能够提高异步发电机的带负载能力。计算还表明,投入并联补偿电容的时机不同会影响异步发电机的电压调整率。通过比较投入前后的最大电压调整率得到了电容的最佳投入时机。     

机电-电磁暂态混合仿真复合非对称故障计算方法

为了提高机电-电磁暂态混合仿真对机电侧非对称故障的处理能力,进一步提升混合仿真对各类工况的适应性,本文提出了一种同时考虑机电侧非对称故障和电磁侧非对称故障的计算方法。首先提出了一种机电侧发生非对称故障后的机电侧故障仿真方法,该方法根据非对称故障的类型获取故障电路导纳矩阵,继而通过修改与故障节点相关的导纳元素,将故障电路导纳矩阵的叠加到原导纳矩阵中获得故障后的导纳矩阵,并通过求解网络方程获得故障后的网络解。然后根据线性电路叠加定理,提出了接口节点戴维南等值电势的计算方法。为减少电磁侧的建模量,采用接口正序等值导纳进行戴维南电势向诺顿等值电流的转化。最后结合含有一回直流线路的IEEE39节点系统的基于PSCAD+C架构的机电-电磁暂态混合仿真平台,验证了所提方法的精度和有效性。     

Operating performance of static series compensated three-phase self-excited induction generator

The performance of three-phase self-excited induction generator (SEIG) is investigated with static synchronous series compensator (SSSC) and static compensator (STATCOM) to feed static and dynamic loads. The employed compensators are three-phase, Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) based, Pulse Width Modulation (PWM) operated, Current-Control Voltage Source Converter (CC-VSC). The proposed control techniques employ proportional-integral (PI) controller to generate the reference current. With the designed parameters and control, the SSSC is found effective to regulate load voltage during sudden change of the loads. The SSSC also provides stable operation with dynamic induction motor load and mitigates the unstable and oscillating behavior that is resulting during the operation of compensated SEIG with dynamic motor load. The presented results prove that both SEIG–SSSC and SEIG–STATCOM systems provide satisfactory performance.     

三角形接法三相异步发电机单相稳态建压分析

给出三角形接法三相自激异步发电机单相稳态建压时各参数满足的关系式,研究自激电容值对所建端电压的影响。基于对称分量法,通过矩阵分析推导发电机单相空载稳态运行时的回路阻抗,以回路阻抗为零作为异步发电机稳态运行的条件,采用坐标轮换优化方法求解方程并计算出空载电压值,所采用的方法编程简单且稳定性好。计算了不同自激电容下所建立的空载电压值,计算值与实验值吻合较好,证明了文中分析方法的有效性和准确性。     

双斜槽转子感应电机的快速场路耦合分析

为克服双斜槽感应电机轴向拓扑仿真时需采用低效率高精度的三维有限元仿真的问题,针对错开双斜槽转子感应电机(DSRIM)提出一种等效电路,然后基于多层有限元模型建立DSRIM的轴向分层等效电路。在等效电路与磁场耦合分析的基础上,运用分布磁路法求出气隙磁场分布与稳态性能指标。与试验结果进行对比,对比结果显示该方法的计算结果具有指导意义。     

电流互感器的电压法开路退磁

电流互感器的退磁是检定电流互感器的必检项目之一。分析了电流互感器开路法退磁和闭路法退磁的优缺点,提出了电压法开路退磁的方法。根据电磁感应定律公式的进一步推导,提出在实施电压法开路退磁的同时测被检电流互感器的励磁导纳,并给出了电压法退磁时测导纳的检定线路和退磁电压的选择。得出了电压法退磁同时,导纳最小时磁导率最大的结论,从而达到退磁目的,保证了退磁试验的安全。     

关于半波长输电的几个原理性问题

针对半波长输电中的几个原理性问题展开研究,包括稳态运行时的工频过电压问题、故障引起的工频过电压问题、静态功角同步稳定性问题和暂态功角同步稳定性问题等。文中首先建立了适用于稳态和暂态分析的远距离输电系统等效电路模型,模型中考虑了送端系统和受端系统。为方便描述系统特性,给出了一个采用实际线路参数的测试系统。基于等效电路模型,推导并计算了系统的谐振输电距离。之后,通过理论分析和数值计算寻找系统的可行输电距离范围。结果表明:在考虑暂态频率偏差的情况下,为满足稳态过电压和小干扰稳定性的要求,系统的输电距离应在大于谐振输电距离的一定范围内。当输电距离在上述范围内时,线路中某一特定点的三相短路故障会导致最严重的暂态工频过电压,同时系统很可能失去同步稳定。由于暂态工频过电压和暂态稳定性的约束,半波长输电系统不可能实际运行。