扭振实验台阻尼特性的分析与调整

在扭振实验台上常用直流电动机模拟原动机,直流电动机自身存在惯性特性和转速反馈,使系统高频特性发生改变,加大了扭振的稳定性并增大了轴系模记阻尼,本文分析了这一影响,并采用增 加控制信号的方法修正系统的高频特性,调整轴系模太阻尼,从而更加准确地模拟轴系扭振特性。     

风火捆绑经HVDC送电引起轴系扭振研究

风机轴系考虑为多质块模型时,风电场经高压直流输送电力有可能引起次同步轴系扭振。当风电与附近火电机组捆绑送电时,有助于提高风电系统稳定性。但当系统发生扰动时,风电机组和火电机组均将产生严重的轴系扭振现象。本文首先分析风机轴系扭振产生机理,然后基于整体最小二乘-旋转不变技术估计信号参数(TLS-ESPRIT)辨识出在风机轴系和汽轮机轴系固有扭振模态下的系统传递函数,进而基于射影定理针对每个扭振模态设计阻尼控制器以实现分层控制,最后将阻尼控制器输出信号叠加到直流输电整流侧定电流主控制器上,实现轴系扭振的抑制。建立风电场与火电机组捆绑送电模型并进行仿真,仿真结果表明,设计的分层控制器可有效提高轴系固有扭振模态的阻尼比,可使轴系模块间的扭振迅速衰减,有效提高了电力系统稳定性,控制器阶数较低,便于实际工程实现,且具有较高的鲁棒性。     

考虑阻尼的汽轮发电机组轴系扭振特性计算

利用模态识别的思想,提出了一种考虑阻尼的汽轮发电机组轴系扭振特性的计算方法。通过在轴系扭振模型中引入若干测点的实测扭角数据,可以计算扭振外阻尼地扭振特性的影响,从而得到更符合实际的扭振固有特性,为机电热耦合扭振分析提供更准确的模态数据,并为扭振故障诊断提供依据。     

汽轮发电机轴系扭振模态分析

以IEEE次同步谐振(Subsynchronous Resonance,SSR)第一标准测试模型为例,详细介绍了如何预测汽轮发电机轴系扭振模态.利用测试信号法计算系统的电气阻尼,通过模态调整法得到模态机械阻尼,利用复转矩系数法判定轴系扭振模态.最后在加入机械阻尼的测试模型中施加三相短路扰动,对轴系各个质量块扭振转矩的幅频分析验证扭振模态预测的正确性,分析结果显示在计及机械阻尼的情况下,只有与电气谐振频率互补的扭振模态发生SSR.     

基于阻尼器的双馈风力发电系统扭振抑制策略

由风速扰动或网侧的电气扰动所引发的风机传动轴扭振现象会导致轴系机械零件疲劳过载,甚至损坏。提出一种对网侧电气小扰动引发机网扭振的抑制策略。该策略通过在转子侧逆变器功率控制环节引入阻尼器,当轴系发生扭振时,利用发电机转速波动信号产生阻尼功率,再附加到逆变器有功功率参考值上,使系统额外输出有功功率来增大系统阻尼,从而抑制轴系扭振。建立系统小信号稳定模型,分析扭振抑制原理,观察引入阻尼器后,系统主导扭振模态的特征根变化;并利用Bode图分析阻尼器对轴系扭振模态的抑制效果。最后,在Matlab/Simulink上进行仿真验证。结果表明,所提出的阻尼策略可以显著增大双馈风力发电系统的阻尼,增强对风力发电系统扭振尤其是低频振荡模态的抑制。     

浅析机组轴系扭振时的机械（模态）阻尼

本就机组轴系扭振时无法区分与确定的实际机械阻尼与可测量的模态阻尼之间的关系作了介绍，并就机械模态阻尼的性质，测试方法、测量结果及其变化规律作了阐述，可使教对轴系扭振模态阻尼与实际机械阻尼获得一个初步的概念。     

多机系统HVDC引起的轴系扭振的扫频——复数力矩系数分析

本文将复数力矩系数法推广用于多机系统HVDC引起的轴系扭振问题分析,并导出了完整的数学模型.通过对一多机ac/dc系统阻尼特性的研究,阐明了HVDC引起发电机轴系扭振的机理及直流控制参数和方式对轴系扭振的影响.文章还将复数力矩系数法和特征根分析法的结果进行了比较说明二种方法的一致性.     

电磁暂态仿真中发电机组轴系阻尼的模拟方法

把发电机组的模态阻尼看成是由互阻尼产生的,提出一种将模态阻尼转换成互阻尼系数的计算方法来研究发电机组的轴系扭振现象。基于在机械振动领域广泛应用的复模态分析理论,建立了轴系扭振模态阻尼与阻尼系数矩阵之间的关系;进一步提出了一种对阻尼系数矩阵进行迭代计算的算法。通过IEEE次同步谐振第一标准测试系统的验算表明,提出的方法有效,适合于实际工程应用。     

汽轮发电机组轴系扭振保护装置RTDS测试

利用RTDS实时仿真技术,对盘南电厂装设的机组轴系扭振保护TSR装置,形成闭环测试系统,对扭振保护装置的性能进行试验研究。闭环测试系统由实时数字仿真系统、扭振保护装置,功率放大器以及实际的直流控制保护装置等组成。搭建了基于南方电网的交直流混合RTDS模型以模拟各种不同开机方式和不同的直流运行方式的系统运行方式。解决了将转速信号转换为扭振保护装置所要求的高频方波脉冲信号的问题。对扭振保护装置的功能和动态特性进行了较为全面的验证。这是国内首次将联接实际直流控制保护装置的RTDS应用于汽轮机组扭振保护装置的性能测试。     

基于射影定理分层控制的次同步阻尼控制器设计

火电机组经高压直流输电有可能引起轴系振荡,严重影响电力系统的稳定性,故为高压直流输电系统设计次同步阻尼控制器尤为重要。从系统状态方程的角度出发,基于系统状态方程,通过滤波器提取轴系各固有扭振模态,进而提出基于TLS-ESPRIT和射影定理设计直流附加次同步阻尼控制器,最终实现各个模态的分层控制。射影控制可保留系统的主导特征根,能够在保留系统实际信息的同时降低控制器的阶数。以某电网直流系统作为实例仿真模型,仿真结果表明,基于TLS-ESPRIT和射影定理分层控制的阻尼控制器可有效增大系统阻尼,实现次同步振荡的快速抑制,且控制器阶数较低,便于工程实现。     

方波PWM电源驱动的纯单相异步电动机振动转矩及其测量

介绍了一种方波ＰＷＭ电源驱动的纯单相异步电动机振动转矩的计算及其测量方法，并介绍了转矩的物理表达式和参数表达式，分析了振动转矩产生的原因，列举了振动转矩的测量、仿真实例，为改善方波ＰＷＭ电源驱动的单相异步电动机调速系统的性能提供了参考。     

感应电动机动态特性与电压骤降的相互影响

基于不对称电压骤降推导了感应电动机电磁和机械回路方程,并结合电压骤降过程,分析了感应电动机动态特性和电压骤降的相互影响。运用电力系统计算机辅助设计和电磁暂态模拟程序软件（power systemcomputer aided design and electric magnetic transient in DC system,PSCAD/EMTDC）建立仿真模型来计算感应电动机的动态特性对电压骤降波形、电压骤降幅值和持续时间等特征参数的影响,以及不对称和对称电压骤降对感应电动机的母线电流、转速和电磁转矩等特性的影响。仿真结果表明感应电动机动态特性与电压骤降之间是一种动态的关系：感应电动机的动态特性会使电压骤降波形发生畸变,造成电压骤降幅值和持续时间等特征参数发生变化,而电压骤降也会造成感应电动机母线电流、转速和电磁转矩等特性发生变化。     

考虑整机转矩控制的双馈风机轴系扭振机理分析及抑制策略

双馈风电机组轴系模型可等效为风力机质块经柔性轴与发电机质块连接,其轴系柔性较大,阻尼较低,现场存在轴系扭振现象.提出将整机转矩控制嵌入双馈风机两质量块数学模型中,并进行小信号线性化,得到适用于轴系动态特性分析的双馈风电机组机电小信号模型,基于该模型开展扭振机理分析和抑制策略设计.双馈风机轴系扭振本质原因是电磁转矩与发电...     

双馈风电机组传动系统扭振抑制自抗扰控制

扭振是造成风电机组传动系统零部件疲劳损伤的主要原因之一。为了通过控制减小风电机组传动系统疲劳载荷,本文在分析风电机组传动系统中非线性不确定因素作用的基础上,设计了一种扭振抑制自抗扰控制器。该控制器将传动系统中的非线性不确定因素作用和外界扰动归结为系统总扰动,通过扩张状态观测器进行实时估计,并在发电机转矩控制中给予补偿,增强了控制器的适应性和鲁棒性。以3MW双馈风电机组为控制对象的试验结果表明,该控制器可以在不影响机组发电量的前提下抑制传动系统扭振,明显减小齿轮箱的转矩波动,从而减轻扭转载荷对主要零部件的疲劳损伤。     

水轮机调速系统转矩系数分析

水轮机调速系统包括水轮发电机组对象和调速器,其小波动暂态的阻尼特性是影响机组稳定性的主要因素,本文对调速系统附加机械阻尼以及同步力矩的形成机理和计算进行了系统的研究。以典型调速器结构为例,建立包括机组对象和控制器在内的水轮发电机组线性化模型框架,给出了水轮机及其调速系统附加机械阻尼系数和同步力矩系数的计算方法。分析机组运动特性和阻尼系数的构成,定义了稳态和动态阻尼系数两种类型,并提出以机电振荡模式特征根近似计算机组自振频率的方法。仿真表明,适当调整调速器PID参数可以提高机组动态阻尼系数,本文所提出的计算方法是有效的。     

支撑宽度对环形超声波电动机定子振动特性的影响

环形行波型超声波电动机工作时,为了获得定子的最大振幅,定转子一般均采用弹性支撑.但当电机的直径增加时,定转子的支撑部分在轴向压力作用下引起的弯曲变形会大大增加,从而减少了电机的输出转矩.主要分析定子支撑宽度对定子振动特性的影响,并得出:直径108 mm环形行波型超声波电动机的支撑宽度以9mm和4mm为宜.     

步进电动机的振动特性

本文研究了步进电动机的角速度振动特性，文中讨论了步进电动机稳态运行时的电磁转矩表达式，指出通常所用的电磁转矩公式仅考虑了恒定分量，由于电动机的电流含有丰富的谐波成分，各相绕组的不完全对称，角速度的波动等，使得电磁转矩中含有几乎所有次数的谐波分量。在此基础上求解电动机的运动方程，阐明了电动机振动特性的一般规律。振动特性上谐振点（区）的分析计算与试验结果相一致。     

异步电动机的端口受控哈密顿控制与L2增益扰动抑制

针对在异步电动机调速系统中负载转矩存在扰动的问题,在异步电动机状态误差端口受控哈密顿(PCH)控制基础上,提出一种采用L2增益抑制扰动的控制方法。首先,建立了异步电动机的PCH系统模型,并构建了期望的闭环状态误差PCH系统。根据转子磁场定向原理,确定了期望的平衡点,利用互联和阻尼配置方法,设计了负载转矩恒定已知时的控制器。其次,针对负载扰动问题,利用L2增益控制原理,设计了异步电动机PCH系统负载扰动抑制控制器,同时为了更好地消除扰动带来的稳态误差,在此基础上引入了PI控制。仿真结果表明,所设计的控制器具有很好的转速跟踪性能和负载扰动抑制能力,有一定的应用前景。     

基于联合仿真的风电机组低电压穿越传动链扭振抑制研究

针对双馈风电机组传动链电网故障过程中可能存在的扭振问题,采用弹簧阻尼质量建模方法,建立了能够反映柔性特性的传动链模型,得出了其自然振荡频率与阻尼系统解析表达式,揭示了柔性传动链的欠阻尼系统本质。通过故障期间发电机电磁转矩特性分析,说明了通过发电机电磁转矩突变量与高频脉动控制减弱传动链机械扭振的不可行性。在此基础上,提出了电网故障期间传动链的虚拟变阻尼控制策略,通过发电机附加转矩控制等效增大传动链阻尼,抑制了电网故障期间传动链的扭振。通过风电机组Bladed+Matlab联合仿真模型仿真分析,证明了理论分析与虚拟变阻尼扭振抑制策略的有效性。     

基于转矩面积的UPFC稳定控制器优化设计

通过推导统一潮流控制器(UPFC)稳定控制器的状态方程,分析了UPFC稳定控制器对同步发电机电磁转矩的影响。同步发电机的同步转矩分量和阻尼转矩分量是影响电力系统稳定性最直接的因素。考虑到利用UPFC稳定控制器提高系统阻尼转矩时有可能会恶化系统的同步转矩,文中利用转矩面积对UPFC稳定控制器进行了优化设计,较大的转矩面积可以确保同步发电机同时拥有足够的同步转矩和阻尼转矩。优化后的UPFC稳定控制器在提高系统阻尼转矩的同时,改善了系统的同步转矩,从而有效提高系统的稳定水平。最后给出一个算例进行验证,EMTDC的仿真结果证实了该方法的有效性。