变频软启动永磁同步电机低电压穿越能力评估方法

永磁同步电机在工业现场应用广泛。为分析基于变频器实现软启动的永磁同步电机在电压暂降场景下的动态运行特性,提出一种永磁同步电机低电压穿越能力评估方法。首先,基于dq坐标系建立电磁转矩与功角、端电压间的解析式,分析暂态过程中的转差率与电机稳定性之间的关系,建立基于转差率的电机暂态稳定分析判据,进而确定电机安全稳定临界电压;其次,基于面积法则推导临界切除功角解析式,得到故障临界切除时间;最后,选择安全稳定临界电压和故障临界切除时间为电机低电压穿越能力的特征值。研究表明,暂态过程中转差率是否存在负值可作为暂态能否稳定的判据,电机带载率越小其低电压穿越能力越强。     

基于空间电压矢量的电机软起动特性研究

介绍了空间电压矢量变频软起动器的基本原理,分析了电机在特定电压起动过程中定子电流和电磁转矩与转差率之间的函数关系,表明电机的最大电流出现在电机堵转瞬间。通过理论分析与MATLAB仿真,研究对比空间电压矢量变频软起动与工频调压软起动的转矩提升倍数和电流的降低倍数。结果表明,采用空间电压矢量变频软起动方法较传统调压软起动控制能够在相同的负载转矩下降低6.69%的起动电流,如果适当增加起动电流,在相同的起动电流下可以提升15.58%的起动转矩。     

混合风电场中PMSG协助感应发电机低电压穿越

针对直驱永磁同步机组(PMSG)协同感应风电机组(IG)低电压穿越(LVRT)问题,提出PMSG最少台数的定量算法。根据转矩平衡关系,计算IG滑差失稳的临界转差率。根据临界转差率和故障持续时间,对转矩平衡方程积分,得到IG不失稳时公共连接点临界电压。根据并网导则的最严重电压跌落,推导协助IG LVRT所需无功和PMSG最少台数。给出动态仿真结果以验证协同LVRT效果,量化了理论推导误差。发现IG惯性时间常数或转子电阻越大,机械转矩或定子电抗越小,故障时间越短,临界电压越低,PMSG越容易协助IG LVRT;对临界电压影响从大到小依次为IG机械转矩、故障时间、IG转子电阻、IG惯性时间常数和定子电抗。     

一种新型的基于单电流调节器提高永磁同步电机系统负载与抗扰能力的算法

提出了一种根据永磁同步电机(PMSM)转速来调节交轴电压的最大转矩法。算法对电压极限矢量圆与电流极限矢量圆定量分析,找到电机稳定运行时的最大转矩点,通过在电压极限矢量圆补偿定子电阻压降修正最大转矩点。通过直接给定交轴电压的方式,充分利用修正最大转矩点的电磁转矩,提高电机的负载能力和抗干扰能力。仿真验证了该算法的有效性和可行性。对于最大转矩点的定量分析,使此模型具有良好的可移植性。     

应用STATCOM提高DFIG的低电压穿越域

为衡量风电机组的低电压穿越能力,提出了低电压穿越域的概念,分析了在并网点接入STATCOM对于风电机组低电压穿越的影响。推导出3种不对称故障期间转子感应电动势峰值与转差率的关系,以转子侧最大控制电压为约束得到风电机组低电压穿越域。在PSCAD中建立了含STATCOM的风电仿真模型,并进行了仿真实验。结果表明:STATCOM在电网故障后抬高了机端电压,降低了转子感应电动势峰值,提高了风电机组的低电压穿越域,并发出无功功率支撑电网,确保风电机组并网运行,提高电网的安全稳定性。     

绕线转子超高转差率电动机的设计

一、超高转差率电动机超高转差率电机的定义没有特别规定,一般认为此种电机的最大转矩出现在转差率接近1或1以上的部位。其额定转差率 S_N 很高,约为18～25%。超高转差率电机的典型转矩—转差率(T=f(S))、定子电流—转差率(I_1=f(S))特性,见图1。     

直驱式风电系统低电压穿越建模与仿真

采用1500kW风力发电机组,基于直驱式风力发电机运行特性及最大风能跟踪原理,在Matlab／Simulink仿真环境下建立了直驱式风电系统低电压穿越的仿真模型,通过接入不同的阻抗,进而产生不同的电压跌落,对其在风电机出口发生三相短路故障时,电压跌落50％进行低电压穿越仿真,结果显示在进行电压跌落过程中风机能够保证稳定运行,验证了模型的合理性。     

问与答

问:三相异步电动机的负载转矩与转速的平方成正比时,若采用转子回路串电阻进行调速控制,试求转子铜耗最大的转差率? 答:设T_m(N·m)为以同步角速度ω_m(rad/s)驱动负荷时的转矩,P_2为转子回路电阻控制时的转子输入功率(同步瓦),这时电机的转差率和产生的转矩分别为S、T。因为负载转矩与转速的平方成比例,即     

基于锂电池供电短时大负载下永磁无刷直流电机及驱动设计

通过分析锂电池输出电压随着能量的输出而下降的规律,根据实际的任务结束后的电压设计电机及驱动电路,通过对其机械特性进行分析可以满足正常情况下的输出要求。当电压低于预期值时,可以对无刷直流电机采用混合驱动的方式提高电机的输出转矩和转速,在混合驱动模式能够实现低电压供电情况下与高电压情况下两两驱动方式相同的输出特性。在电机的设计时,可以适当提高电机的额定电压值,从而减轻电机的体积和重量,更适用于航空航天和户外等对电机体积、重量和短时大负载有特殊要求的场合。仿真和实验表明无刷直流电机的额定电压能够根据锂电池的最低工作电压提高10%以上。     

NPC型直挂储能变流器桥臂断路故障下低电压穿越的容错控制

NPC型直挂储能变流器长期运行可能发生桥臂断路故障造成设备停运以及影响低电压故障穿越,基于故障相与直流母线中点直连构成虚拟桥臂重构容错故障拓扑,提出了基于模型预测控制的桥臂容错低电压穿越控制策略。考虑重构后的容错拓扑结构降低了直流侧电压的利用率,研究分析了该容错结构进行低压穿越的最大输出电流整定方法。由于低电压穿越过程中电压跌落后的容错拓扑输出特性发生改变,对储能直挂容错结构的输出电流、电压进行模型预测矢量分析,推导出电压跌落与最大输出电流的关系式。在重构的空间电压矢量内选择能够支撑低电压穿越的矢量状态,控制储能变流器按照低电压穿越技术规范进行有功无功功率分配,支撑电网电压。仿真结果验证了所提出的控制策略保证容错拓扑结构可以在桥臂故障期间运行的有效性以及低电压穿越过程中提供无功功率支撑的可靠性。     

电压跌落与动态电压调节技术

电压跌落是现代工业发展面临的最主要的电能质量问题之一。针对如何解决电压跌落对敏感负荷的影响,介绍了电压跌落的概念及其产生的原因、电压跌落对用电负荷的影响和动态电压调节器(DVR)补偿电压跌落在国内的应用情况。     

高压侧电压控制对电压稳定性的影响

简要介绍了发电厂高压侧电压控制原理和特性,并根据简化的发电机模型,应用特征根方法分析了HS-VC对一单机—恒功率负荷系统电压稳定性的影响,分析表明,高压侧电压控制可有效改善系统电压稳定性,改善程度和电压控制点位置α有关,α越大,控制点越接近高压侧,改善效果越好。实际系统算例的时域仿真验证了分析的正确性。     

动态电压恢复器电压跌落检测

动态电压恢复器中常用d-q变换法实时检测电压跌落,但是它的检测精度和实时性易受到三相不平衡情况下负序分量和低通滤波器的影响。提出一种改进的检测方法,首先对三相电压进行微分运算,构造线性方程组实现电网电压中的正、负序分量分离,再对正序分量进行d-q变换,消除负序分量的干扰,最后使用高截止频率低通滤波器滤除其他频次干扰,减少系统延时。理论分析和仿真试验都验证了其可行性。     

正序电压坐标和零序电压测量

零序电压是一个矢量，有大小及方向。在有中性点的系统中，用正序电压作参考坐标，进行零序电压测量，又用几何作图的方法，得出零序电压矢量图，在中性点没有引出的系统中，测出三相线电压，得正序电压坐标作参考，以三相电压作图，或者是计算得出零序电压矢量值，方法简单实用。     

关于高压测试中电压“测不准”问题的讨论

提出了电源测试中高压"测不准"的问题,从量化误差,环境噪声的干扰以及探头的共模抑制比和快恢复特性三个方向进行了分析与讨论。     

一种基于电容分压的电子式电压互感器

提出一种新型的电子式电压互感器 ,它结合了光纤和电容式电压互感器的优点 ,一定程度上解决了高压传输系统中的绝缘和抗电磁干扰等传统难题     

Voltage collapse

Voltage collapse is characterised by a loss of control of the voltage levels in a power system. Although all of the precise mechanisms that affect voltage collapse have not yet been identified, voltage instabilities are known to occur when the power system is operating under a stressed state. The authors discuss voltage collapse and its relationship with the point of maximum power transfer and how voltage collapse can be better predicted     

一种基于电容分压的电子式电压互感器

提出一种新型的电子式电压互感器，它结合了光纤和电容式电压互感器的优点，一定程度上解决了高压传输系统中的绝缘和抗电磁干扰等传统难题。     

基于电容分压器的电子式电压互感器的研究

分析了以电容分压器为传感元件的电子式电压互感器(ECVT)的工作原理、特性,介绍了ECVT的研制、试验情况及其暂态响应特性。分析研究表明,ECVT体积小、绝缘好、抗干扰能力强、无铁心饱和。ECVT带俘获电荷重合闸引起的暂态误差可用软件技术校正。一次侧短路时,暂态响应特征与短路发生时刻、分压器参数有关,而负载对暂态特性影响不大。