同时带交流和整流负载的三相同步发电机系统的运行稳定性

参数匹配不当的同时带交流和整流负载的三相同步发电机系统会发生低频振荡而不能正常工作。为了对系统稳定运行的条件进行研究 ,在系统等效电路模型基础上 ,建立了该系统的线性化数学模型及相应的状态方程。使用劳斯判据得出了系统稳定运行的判据、直流侧等效动态电阻的计算公式和临界电阻的计算公式 ,揭示了系统“微变”稳定条件的物理实质。详细讨论了发电机参数、交轴稳定绕组及负载对系统运行稳定性的影响。实验与理论分析结果的对比说明了所建模型和分析方法的正确性     

虚拟惯性时间常数对互联电网小干扰稳定影响研究

传统同步发电机的惯性时间常数是不变的物理参数,虚拟同步发电机的推广与应用使得系统惯性时间常数具有可变性和可调性,继而有可能影响互联系统的小干扰稳定性。论文以VSC-HVDC为研究对象,对其进行虚拟同步发电机控制建模,然后基于特征分析法,对等值联网系统求解低频振荡衰减因子的解析表达式,分析了不同场景下惯性时间常数对小干扰稳定水平的影响程度,发现当惯性时间常数与阻尼系数在同一个数量级时对小干扰稳定有较大影响。最后在两区四机经典模型中验证了结论,对于虚拟同步发电机参数整定和研究互联系统的小干扰稳定性分析及控制具有一定的参考价值。     

同步发电机-整流器-反电动势负载系统的稳定性分析

建立了同步发电机－整流器－反电动势负载系统的等效电路模型,在此基础上,导出了发电机整流系统的状态方程,求出了系统微变稳定的条件,该稳定条件比现有文献更为精确,并提出了在隐极电机转子上设置交轴短路绕组来解决系统稳定性的措施。     

永磁同步发电机可控整流发电系统电机参数设计研究

永磁同步发电机宽转速恒压发电系统作为一种供电电源系统,以其高功率密度、高效率、高可靠性等优点得到了越来越广泛的应用。本文针对永磁同步电机可控整流发电系统电机参数设计展开研究,考虑永磁同步发电机运行电压、电流限制以及可控整流发电系统输出性能指标等约束条件,通过理论分析给出了满足系统设计需求的永磁同步发电机参数选取范围,揭示了系统各运行约束及运行性能指标与电机参数选取之间的内在联系,为实际系统中永磁同步发电机参数设计提供指导。     

不同整流系统对直驱永磁风力发电机的性能影响及选型评估

在设计兆瓦级永磁直驱风力发电机组时,为降低整个机舱的重量,必须使多极永磁同步发电机具有较高的功率密度,这就需要其具有较高的电感值。因此,发电机出口侧整流器类型的选择对发电机的功率、效率,以及风力发电机组的产能具有非常大的影响。对电机模型及常用的变流系统控制策略进行了介绍;再以金风科技股份有限公司1 200 kW直驱永磁同步发电机为实例,对不同整流系统下,电机磁链、电流、功率等参数的特性曲线进行了理论分析及对比说明,详细阐述了二极管整流、串联电容补偿二极管整流、并联电容补偿二极管整流及晶体管主动整流这四种整流系统对发电机运行性能的影响;最后,针对不同整流系统的控制策略及其电机的设计特点对四种整流系统的选型方案进行了综合评估。     

十二相整流发电机二极管开路的故障运行分析

为研究十二相整流同步发电机在整流元件故障工况下的运行性能,针对不可控整流桥提出了适用于故障情况的二极管通断判别方法。基于电路拓扑理论建立了十二相整流同步发电机系统模型,对单个二极管开路的故障工况进行分析,表明单个二极管开路对直流侧供电品质产生影响,并能得出直流电压与负载大小的数值关系。通过样机仿真结果与试验结果的对比分析,证明了所提分析方法的有效性,为判断多相整流同步发电机二极管开路故障时容错运行的可行性提供理论依据与实用措施。     

三相同步发电机接整流负载时交流电压谐波研究

本文对三相同步发电机 整流负载系统的等效电路进行了重新分析 ,给出了电流换相角以及漏电抗压降的解析表达式 ;计算了交流相电压谐波含量 ;对同步发电机 整流负载系统进行了计算机仿真分析 ,仿真结果表明了理论分析的正确性。     

虚拟同步发电机的参数设计及在微电网中的应用研究

针对微电网逆变器及其控制展开研究,借鉴了同步发电机的运行特性、控制策略以及电力系统的电压、频率调节器控制结构,将逆变器改造为一台具有同步发电机特性的虚拟同步发电机。借鉴了同步发电机系统的调速器和励磁控制器的基本原理,设计了虚拟同步发电机的调速器和励磁控制器,利用根轨迹法详细分析了各个参数变化对系统稳定性的影响,对系统中的参数进行了整定。提出一种改进的无功-电压下垂控制策略,抵消了线路阻抗对无功均分的影响,有效地提高了负载端电压的稳定性;推导得到一种预同步技术方案,并且对预同步的参数进行了设计。     

考虑控制时滞和参数不确定的虚拟同步电机并网系统稳定性分析

虚拟同步发电机控制是增加并网逆变器系统等效惯量、提高系统稳定性的有效手段,但该环节的加入对存在时滞和参数不确定时系统稳定性影响的研究尚不深入。该文建立考虑时滞和参数不确定的虚拟同步电机控制的并网逆变器系统整体状态空间模型,采用时滞依赖的自由权矩阵变换构造时滞Lyapunov泛函,进而采用Lyapunov稳定性定理得出更低保守性的时滞稳定和时滞-不确定稳定条件,利用线性矩阵不等式计算得出时滞和不确定下系统的稳定裕度。通过仿真算例,验证该文时滞和不确定下系统稳定性分析及稳定裕度求解方法的正确性和有效性,分析虚拟同步电机控制环节参数对时滞稳定裕度的影响。     

异步化汽轮发电机和同步汽轮发电机开环阻尼特性的比较研究

以派克方程为基础,分别建立了同步汽轮发电机和异步化汽轮发电机考虑等效阻尼绕组作用的单机无穷大系统线性化数学模型。利用所建模型,对考虑等效阻尼绕组作用的同步汽轮发电机的开环阻尼特性进行了分析;在此基础上,同时对异步化汽轮发电机的开环阻尼特性进行分析;并对异步化汽轮发电机和同步汽轮发电机的开环阻尼特性进行比较研究。通过比较,阐述了异步化汽轮发电机的开环阻尼特性与电机参数、系统参数以及运行状态的关系,展示了异步化汽轮发电机在提高电力系统稳定性方面较同步汽轮发电机的优势,进一步完善了异步化汽轮发电机的研究理论。     

同步整流反激逆变器研究

研究了由两路双向反激直流变换器输入并联输出串联构成的反激逆变器。在连续工作模式的反激逆变器的基础上，提出同步整流控制方案，即输出功率较大时实现同步整流，较小时实现零电压开通，大大简化了传统电流源高频链逆变器的控制方案，从而有效地降低了整流二极管导通损耗，将整机效率提高到85.8%。研究内容包括工作模式、控制策略、关键参数设计准则、同步整流或零电压开通的实现和边界问题。原理试验样机验证了该逆变器及其控制策略的正确性和先进性，证实其适合于低压大电流变换场合。     

定子斜槽十二相发电机-整流系统的非线性二维场-路耦合方程

本文提出了采用二维有限元技术近似计算定子斜槽时电机内三维电磁场的新方法,阐述了其计算原理.基于此方法,建立了考虑定子斜槽时十二相(四Y移15°相带)同步发电机整流系统的非线性二维瞬态涡流"场-路"耦合方程,并对电机内的电磁场以及空载电势波形进行了计算,分析了定子斜槽对齿谐波电势的削弱作用,得出了与谐波磁导分析法完全相同的结论,验证了二维有限元技术计算斜槽电机内电磁场的可行性和有效性.     

异步化汽轮发电机和PSS装置阻尼特性的比较研究

建立了加装PSS并考虑等效阻尼绕组作用的同步汽轮发电机单机无穷大系统线性化数学模型;同时建立了双通道励磁控制策略下异步化汽轮发电机在同步旋转X-Y轴系下的单机无穷大系统线性化数学模型。利用所建模型,对加装PSS后同步汽轮发电机的阻尼特性与采用双通道励磁控制策略的异步化汽轮发电机进行了分析和比较。通过比较,揭示了加装PSS后同步汽轮发电机阻尼特性得到改善的原因,分析了异步化汽轮发电机阻尼特性与励磁控制系数的关系,指出异步化汽轮发电机的同步转矩系数和阻尼转矩系数与发电机运行状态无关,明确异步化汽轮发电机在提高电力系统稳定性方面比PSS装置更具优势。     

多脉波整流技术在风力发电中的应用

提出了一种新型的12脉波自耦变压整流器(ATRU),具有结构简单、可靠性高、功率因数高等突出优点。将其用于风力发电场合,可以解决当前风力发电机组中PWM整流器故障发生率高和二极管不控整流器功率因数低、电流谐波含量高、转矩脉动大等问题。文中首先详细分析了该整流器的工作原理和输入电流、输出电压特性。随后,结合永磁同步风力发电系统,讨论了ATRU与风力发电机组之间的关系,给出了ATRU在风电场合的设计要求。最后,设计了一套实验系统,实验结果验证了理论分析的正确性和ATRU在风电场合应用的可行性。     

三相同步发电机整流系统稳态运行特性的解析计算

本文对具有反电势负载的三相同步发电机整流系统的稳态运行特性进行了分析,给出了三相整流系统的实用等效电路图;提出了同步发电机整流系统稳态运行特性的解析计算法,导出了解析计算公式,并给出了其计算步骤.解析法避免了复杂的数字仿真过程,使这类问题的求解大为简化.解析公式消除了计算过程中的误差,可直接用于Y型接法或△型接法的三相同步发电机整流系统稳态运行特性及谐波计算,具有较高的精度.     

多机电力系统励磁控制的人工神经网络逆系统方法

基于各发电机的完整的实用三阶模型，通过将发电机内部的不可测变量转化为发电机端的可测变量，在未做任何近似或简化的情况下，实现了仅采用本地可测量的多机系统中各发电机励磁控制的精确线性化。在具体的励磁控制器设计中，选取机端电压作为被控量再附加电力系统稳定器(PSS)环节进行辅助控制，使得同时满足系统对电压稳定性和功角稳定性的控制要求；采用人工神经网络(ANN)逆系统方法实现精确线性化，避免了对系统精确数学模型的依赖，使文中方法更实用。针对一个2区域4机系统的仿真结果表明，安装ANN逆励磁控制器可以极大地提高被控机组的稳定性能，同时，全系统的稳定性也可以得到明显的提高。     

微机控制同步电机励磁装置

介绍了同步电机励磁控制装置 ,阐述了微机控制励磁整流系统的基本原理 ,实践证明该系统功能齐全 ,性能稳定可靠     

虚拟同步发电机输出阻抗建模与弱电网适应性研究

研究了弱电网条件下虚拟同步发电机-电网互联系统的交互稳定性。在考虑主电路参数、控制参数等因素影响的基础上,提出一种dq旋转坐标系下虚拟同步发电机的输出阻抗模型,并推导其解析表达式。分析了该输出阻抗的频率特性,得出虚拟同步机在弱电网下运行易失稳的结论。基于广义奈奎斯特判据研究电网强度及功率环控制参数对虚拟同步机运行稳定性的影响,以此为依据提出一种基于增大有功环参数的虚拟同步机致稳控制方法,从而提高其弱电网运行的适应性。基于RTDS的硬件在环仿真平台进行仿真计算,验证了理论分析的正确性。     

永磁同步电动机的自适应非线性轨迹跟踪控制

系统地发展了一种基于观测器的永磁同步电动机自适应非线性轨迹跟踪控制系统. 系统中包括负载转矩、负载转动惯量以及电机参数在内的所有参数是不确定的,并且加速度是不可测的.设计的非线性观测器用以估计那些不易测得的状态量.基于Lyapunov稳定理论的设计方法保证了控制系统的稳定性和跟踪误差的收敛性.实验结果证明了该控制系统的稳定性和有效性.     

调速器侧模糊电力系统稳定器改善水电系统稳定性的仿真研究

由于水力系统的水锤效应和强非线性特性，水轮发电机组采用常规控制难以取得令人满意的效果。介绍了水轮发电机组调速器侧模糊电力系统稳定器FGPSS(Fuzzy Governor Power System Stabilizer)的设计原理。应用Simulink仿真软件构建了以水力系统弹性水击模型和同步发电机非线性模型为基础的仿真模型，并对采用PID，PID 常规GPSS和PID FGPSS三种控制方式的控制效果进行了仿真对比研究。结果表明，FGPSS对于改善电力系统的稳定性具有良好的作用，而且具有较强的鲁棒性。