发电机模型对次同步振荡阻尼特性分析的影响

忽略发电机1D绕组、1Q和2Q绕组及考虑磁饱和时,利用特征值分析法和复转矩系数法计算了发电机组在次同步频率范围内的电气阻尼特性曲线和特征值,分析了发电机模型对交直流并列运行系统次同步振荡(SSO)阻尼特性的影响。研究表明忽略发电机D绕组对分析系统SSO发生的趋势几乎无影响,但忽略发电机Q绕组和磁饱和则在研究发电机组SSO阻尼特性时发生谐振的频率范围加大,利于采取抑制SSO的措施。     

电力系统低频振荡和次同步振荡统一模型阻尼分析

电力系统低频振荡和次同步振荡可能存在阻尼耦合,电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)等控制装置的加入在抑制低频振荡的基础上,会引发系统次同步振荡。从系统阻尼出发,运用小干扰分析法．对低频振荡和次同步振荡实施统一建模,并分析系统的阻尼变化规律。对算例运用特征根分析法．分析比较了PSS、励磁放大倍数以及发电机出力和功率因数等参数变化对系统各振荡模式阻尼的影响。结果表明系统阻尼守恒,且低频振荡与次同步振荡不可共容;在调节以上参数时须考虑对低频振荡和次同步振荡的双重影响。     

基于直观线性化模型的同步发电机电磁力矩解析

含阻尼绕组同步发电机电磁力矩系数的传统算式忽略直轴阻尼绕组与励磁绕组的互感,且不考虑自动励磁调节(AVR)的作用。为提高电磁力矩系数计算的准确性,细化关于AVR和阻尼绕组对机组稳定性影响的认识,基于计及阻尼绕组作用的c1-c12模型,采用微振荡法建立了计及AVR以及直轴阻尼绕组与励磁绕组互感的同步发电机电磁力矩系数表达式。基于这些表达式,按是否与AVR有关,将电磁力矩划分为固有分量和受控分量,对交、直轴阻尼绕组,励磁调节主通道等对机组同步能力特别是阻尼能力的影响以及低频振荡的机理进行了详细分析。分析表明,AVR总是削弱机组阻尼;在AVR作用下,交轴阻尼绕组的阻尼作用得到增强,而直轴阻尼绕组反而可能提供负阻尼;外部电抗和有功负载的增大导致固有阻尼能力下降;AVR削弱阻尼的强度不仅与其增益有关,而且随着固有阻尼能力的下降而增强。根据c1-c12模型与Phillips-Heffronk1-k6模型下阻尼力矩系数之差,给出了k1-k6模型等效阻尼系数算式。     

电力系统低频振荡和次同步振荡的阻尼耦合分析

电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)等控制装置在很好抑制低频振荡的基础上．可能会对次同步振荡造成不良影响。从系统阻尼出发,在综合考虑低频振荡和次同步振荡的基础上．将轴系的六质量块模型加入到低频振荡的模型中,实行统一建模,运用小干扰分析法分析PSS加入前后系统的阻尼特性,采用系统部件判别特征根的方法对特征根进行辨识。并就一实例进行了计算分析,所得结论对系统的安全稳定运行有参考价值。     

运行工况及磁饱和对PSS无补偿相频特性的影响分析

本文结合PSS现场试验过程中选取特定工况开展相频特性测试,并将试验工况测试结果默认代表机组全工况特性的实际情况,据此依据Heffron-Philips模型各个参数的定义,从同步发电机运行工况及磁路饱和两个维度对机组及励磁系统的相频特性的影响开展理论分析,理论分析结果及算例均表明工况及饱和两个维度均对PSS无补偿相频特性产生影响,机组有功功率增加、进相深度加深均导致PSS无补偿滞后特性加大,迟相导致无补偿滞后相位减小,磁路饱和导致无补偿滞后相位减小;两个维度对同步发电机及励磁系统的滞后相位影响最大将达到10°。在PSS的实际应用中,应该结合机组在电网运行方式中的安排提前对工况与磁路的饱和影响加以校核,以确保实际机组PSS的功能预期。     

双馈风电机组附加阻尼控制器与同步发电机PSS协调设计

针对大规模双馈风电机组接入电力系统后的区间低频振荡问题,提出了一种协调双馈风电机组附加阻尼控制器和同步发电机电力系统稳定器(PSS)的设计策略。首先,考虑风电机组的机械部分、电气部分和控制结构,建立了双馈风电机组的机电暂态模型和附加阻尼控制器模型。在闭环电力系统线性化模型的基础上,提出利用动态指标值的优化模型来协调整定双馈风电机组附加阻尼控制器和同步发电机PSS的控制参数,并使用粒子群算法求解优化模型的全局最优解。最后,通过2个标准仿真系统算例,对比传统的阻尼控制器设计策略,验证了所设计策略的有效性和实用性。     

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。     

PSS对区域振荡模式阻尼效果验证时域仿真研究

提出在发电机PSS现场试验时.通过人为设置扰动事件来激发电网区域振荡模式以验证发电机PSS对低频区域振荡模式的阻尼效果,并基于精细时域仿真软件PSCAD/EMTDC,建立云南电网PSS阻尼效果仿真系统模型,通过设置扰动事件进行仿真计算,验证发电机PSS对低频区域振荡模式具有正阻尼效果,弥补了现场试验的不足.     

基于在线辨识和区域极点配置法的电力系统低频振荡协调阻尼控制

基于均匀阻尼思想和低频振荡的在线辨识,提出采用区域极点配置法设计阻尼控制器,以实现大系统低频振荡的协调阻尼控制。首先分析了电力系统低频振荡的阻尼特性和机组参与振荡的特点,提出实现均匀阻尼控制的条件和方法;然后基于低频振荡特征的辨识进行阻尼评估,确定均匀阻尼控制的目标;针对辨识模型进行降阶,得到适合控制器设计的降阶模型,最后采用区域极点配置法求出控制器的参数,同时抑制发电机参与的多个振荡模式。由于辨识的模型中考虑了其他发电机和调节系统对本机的影响,极点配置的目标保证发电机所参与振荡模式的阻尼尽量均匀,避免了其他模式阻尼的过度削弱,因此低频振荡控制具有一定的协调性,同时控制器的反馈信号为本地信号,实现了系统的分散协调控制。以新英格兰10机39节点系统为例,说明了本文设计控制器的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的分散协调控制提供了新思路。     

六相永磁同步发电机整流系统的数学模型

建立了六相整流永磁同步发电机系统的多回路—有限元结合的数学模型。该模型不仅可以考虑磁路饱和及永磁体工作点的变化的影响,也可准确反映整流桥的各种工作状态及换流过程。利用该数学模型对一台六相永磁样机系统的定子绕组和直流负载侧电压、电流等电气量进行仿真计算,可分析六相可控整流永磁同步发电机系统的运行性能。     

功率方向电力系统稳定器在抽水蓄能同步电机上的应用

基于阻尼绕组作用的单机无穷大系统线性化c1-c12模型,分析了常规PSS（电力系统稳定器）附加磁阻尼力矩的符号与抽水蓄能同步电机运行工况的关系,提出了功率方向PSS的设计思想,并对功率方向PSS在抽水蓄能同步电机各种运行方式下的作用进行了研究。功率方向PSS可辨别抽水蓄能电机的发电和抽水工况并相应改变PSS增益的符号。常规PSS在抽水工况下将产生负的电磁阻尼力矩,不能直接用于抽水蓄能同步电机;抽水蓄能同步电机宜采用可辨别发电和抽水工况的功率方向PSS;针对迟相发电重载工况设计的功率方向PSS对抽水蓄能电机的各种工况具有良好的适应性。     

扩展c1～c12模型及SVC阻尼特性再认识

基于扩展Phillips-Heffron k1～k6模型的研究认为静止无功补偿器(SVC)在有功轻载工况下可能向电力系统提供负阻尼.为更加全面地认识SVC的阻尼作用,建立了考虑发电机阻尼绕组作用的单机一SVC一无穷大系统线性化直观模型(扩展c1～c12模型).基于该模型,给出了SVC提供的阻尼转矩解析式,分析了不同工况和自动电压调节器(AVR)增益下的SVC阻尼特性.研究认为,SVC的阻尼作用随有功负荷的增大而增大,随AVR增益的增大而减小,在有功轻载且AVR高增益时SVC阻尼作用最弱,但不会向系统提供负阻尼,不存在所谓的"阻尼失灵点",这深化了关于SVC阻尼特性的认识.大扰动下的系统非线性仿真验证了上述结论.     

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。     

抽水蓄能电机调相运行解耦分析

以单机无穷大系统为对象,采用计及阻尼绕组作用的线性化数学模型,分析了抽水蓄能电机调相运行时的机电动态性能和电压调节。无电力系统稳定器（PSS）调相运行时系统可以分解为机电－交轴子系统和直轴子系统两个完全时系统可以分解为机-交轴子系统和直轴子系统两个完全解耦的子系统;机电动态性能由机电－交轴子系统所决定,电压调节性能由直轴子系统所决定。     

阻尼绕组对磁场定向控制交－交变频同步电机动态行为的影响

本文在交－交变频磁场定向控制同步电机调速系统数学模型的基础上，研究了阻尼绕组对交－交变频同步电机动态行为的影响．结果指出．阻尼绕组能有效地抵消动态电枢反应，加快定子电流响应，提高电机的过载能力．从改善系统的动态特性出发，应选择全阻尼结构。     

A practical approach to the order reduction of a power system model for small signal stability analysis

A linearized power system model suitable for small signal stability analysis or automatic voltage regulators (AVR) and power system stabilizers (PSS) synthesis is derived in the paper. It is derived using the 5th order synchronous machine model with damping winding, the second order IEEE Type 1 AVR and the third order PSS. A new method of model construction and decoupling is given. Using a singular perturbation method the power system model is separated into decoupled lower order slow and fast subsystems. The new proposed model was tested on a real power system in Serbia.     

A New Brushless Half-Speed Synchronous Motor with Q-Axis Squirrel-Cage Damper Winding Driven by Voltage Source Inverter

A new brushless half-speed synchronous motor combined with a voltage source inverter is presented. The diode is inserted into one phase of the stator winding, and then the stationary magnetic field is superimposed on the revolving field. The rotor structure of the proposed motor is composed of the quadrature-axis (q-axis) squirrel-cage damper windings on the salient poles. By superimposing a stationary magnetic field on the stator, the motor is compelled to run at exactly half synchronous speed. For purposes of direct comparison the machine is tested with various configurations of damper windings. The experimental results are shown, and it is proved that the motor has excellent performance. The proposed brushless synchronous motor is very simple, robust, and maintenance-free.