十二相整流同步发电机同组星形连接绕组的相间短路故障

十二相整流同步发电机系统的安全可靠运行意义重大,分析了该系统中4Y移15°的定子绕组可能出现的一种内部故障——发生在同组星形连接三相绕组之间的内部相间短路。首先建立了十二相整流发电机同组星形连接绕组内部相间短路的多回路数学模型,考虑了故障附加回路对电机气隙磁场和系统回路拓扑结构的影响,实现了故障前后定子和转子绕组以及整流桥直流侧各处电压、电流的数字仿真。继而在特制的样机上进行了不同负载工况的故障实验研究。通过对比分析实验与仿真结果,说明了数学模型的正确性。最后结合仿真结果与理论分析,总结了十二相整流发电机同组星形连接绕组相间短路的故障特征,尤其是短路回路电流的特点及其影响因素,为故障的危害评估、检测或保护研究提供了依据。     

多相整流永磁同步发电机绕组内部相间短路的故障分析

该文将多回路法与有限元法相结合,建立了多相整流永磁同步发电机系统绕组内部相间短路的通用数学模型,可计算永磁电机正常及绕组内部故障工况的电气量分布,不仅适用于每相单分支的多相电机,还适用于每相多分支的情况。在一台特制的六相双分支永磁同步发电机样机上进行了故障实验,实验结果和仿真结果相吻合,验证了数学模型的正确性。在准确计算绕组电流的基础上,进一步计算了故障前后样机内部的温度场分布,结果表明故障导致样机内部温度不再均匀分布。根据仿真和实验结果,分析了该样机相间短路的故障特点,并说明了短路点附近明显升温对永磁电机的严重影响以及不同组三相绕组间相间短路引起整流桥中某些二极管过电流的潜在危害。该文研究为多相永磁同步发电机内部相间短路故障检测提供了依据。     

十二相整流同步发电机定子匝间短路故障计算

十二相整流同步发电机能提供大功率、高品质的直流电源,已广泛应用于舰船、飞机等移动平台中。鉴于对平台安全运行的高可靠性要求,本文对其中十二相电机可能发生的定子绕组匝间短路故障进行了理论和实验研究。建立了十二相整流发电机定子匝间短路的多回路数学模型,既可全面计及短路故障点位置和气隙磁场空间谐波,又能考虑正常及定子匝间故障情况下整流管不同通断状态引起的回路拓扑结构变化。用变步长的数值积分法求解了由时变系数微分方程组构成的数学模型,实现了系统正常及定子匝间短路故障时对发电机定、转子绕组及直流侧负载电压、电流等电气量的数字仿真。在一台特制的4kW十二相样机上进行了负载工况下定子匝间短路实验,实验结果与仿真结果吻合,验证了数学模型的正确性,并据此分析了十二相整流发电机定子匝间短路故障的电气特点。计算结果为十二相电机定子匝间短路故障的检测或保护研究提供了重要依据。     

考虑直流侧线路电阻时十二相发电机整流系统突然短路研究

本文根据功率平衡的原则，将十二相发电机整流供电系统直流侧线路电阻折算到相应的交流侧各相绕组。在此基础上导出了相应的定子短路时间常数的表达式。借鉴文献[1]的结论，进一步导出了考虑线路电阻时十二相发电机整流系统直流侧突然最大短路电流的计算公式，说明了线路电阻对短路电流的影响。通过数字仿真及试验进行了验证。     

考虑直流侧线路电阻时十二相发电机整流系统突然短路研究

本文根据功率平衡的原则 ,将十二相发电机整流供电系统直流侧线路电阻折算到相应的交流侧各相绕组。在此基础上导出了相应的定子短路时间常数的表达式。借鉴文献 [1 ]的结论 ,进一步导出了考虑线路电阻时十二相发电机整流系统直流侧突然最大短路电流的计算公式 ,说明了线路电阻对短路电流的影响。通过数字仿真及试验进行了验证。     

同步发电机定子绕组短路故障分析

基于同步发电机的理论,建立该电机的物理模型和数学模型。在此基础上,建立同步发电机的仿真模型,分析该电机的定子绕组的正常运行、单相短路故障、两相短路故障和三相短路故障等,通过数据计算和图形现象加深对短路故障认识和了解。用解析法验证结果,两种方法比较吻合,表明建立仿真模型的方法正确合理。     

同步发电机短路故障分析方法研究

为提高同步发电机励磁绕组匝间短路故障的诊断速度和精度,提出了一种基于“场路结合”算法的故障分析方法。首先,建立了同步发电机励磁绕组匝间短路故障的扩充多回路数学模型。在此基础上,利用有限元分析确定了电感参数表达式,将有限元分析所得电感参数代入回路电压方程即可实现场路结合分析。以1台凸极同步发电机作为平台,进行仿真和实验研究,数据对比表明:场路结合法不仅具有较高的准确度而且可以提高计算效率,可以为励磁绕组匝间短路保护提供依据。     

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。     

基于有限元场路耦合的十二相整流发电机 系统定子匝间短路分析

为研究十二相整流发电机系统在定子绕组匝间短路时的运行情况,建立了基于有限元场路耦合仿真的十二相整流发电机系统模型,该模型综合考虑了齿槽效应、谐波等的影响,具有较高的精确度,适用于系统的发电机故障和整流部分故障的研究。根据所建立的模型,对十二相整流发电机系统定子绕组匝间短路故障进行了研究,通过分析故障状态下系统的负载电压、相电压、相电流、短路电流等的变化特点,说明定子绕组匝间短路故障对系统产生的影响。通过仿真与实验结果对比,验证了该文所建模型的合理性和正确性。     

十二相同步发电机整流系统直流侧突然短路的研究

分析十二相同步发电机整流系统在空载下的直流侧突然短路,论证了直流侧短路时相当于交流侧而言,相当于十二相对称短路,据此导出了交直流侧短路电流及电磁转矩的表达式,并给出了交直流侧最大短路电流及冲击电磁转矩的实用计算公式,为系统保护装置的设计提供了理论依据。     

十二相异步发电机功率绕组与整流系统的电路分析

为了对异步发电机十二相功率绕组带整流负载系统进行仿真计算，采用了基于电路拓扑理论的回路电流法。针对系统多回路变拓扑结构加之电容与电感元件同时存在等复杂情况，以网络图论为基础，结合回路电流法，列写矩阵形式表示的网络方程。求解过程中定步长和变步长联合使用，解决了计算结果的稳定性问题。通过对计算数据进行等间隔插值、快速Fourier变换、输入量迭代等数值计算方法的应用，最终得出各变量的基波与谐波分量。仿真波形与实验波形比较吻合证实了分析方法的有效性，而变量基波分量计算值与实验值一致说明分析方法的相当高准确性。     

十二相整流发电机缺桥故障运行分析

十二相整流同步发电机系统以其直流供电品质高、容错运行性强等优点被应用于舰船平台。为研究系统缺桥时的故障运行性能,该文基于电路拓扑理论,建立了计及前25次谐波磁势的十二相整流同步发电机仿真模型,通过回路电流法列写模型变拓扑网络方程并进行数值求解,建模简单、计算速度快。对缺桥运行时系统的不对称运行特征及直流供电品质进行了分析,为多相整流电机缺桥容错运行的可行性分析提供了理论依据。通过将4 k W样机四桥正常运行与缺桥运行时的仿真结果与实验结果分别进行对比,验证了该仿真模型的有效性与准确度。     

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。     

带十二相整流系统的高速混合励磁发电机转子损耗研究

本文以带有十二相整流系统的多相高速混合励磁发电机为研究对象,针对谐波电流在多相绕组中产生的磁势谐波进行了分析,并采用3D有限元法对转子涡流损耗进行了仿真研究。研究结果表明:与常规三相电机相比,采用十二相绕组使磁势谐波成分大幅减少,十二相电机的转子涡流损耗远低于三相电机,证明了多相绕组设计在降低转子损耗方面具有显著的优势。     

四相输电系统的短路故障分析

多相输电是提高输送功率密度的重要方法。四相架空输电线路对称性好，线路及杆塔结构简单，在多相输电线路中具有独特的优势。四相输电系统的故障分析，是研究四相输电理论的一项重要内容。在对称分量的坐标系中，四相输电系统不对称故障有一部分边界条件不能与复合序网对应的，必须将边界条件与网络方程联立求解。由于方程数目较多，求解过程复杂，不能形成四相系统故障分析的一般方法。该文分析了在克拉克坐标下四相系统各类短路故障的边界条件，建立了相应的复合克拉克网络，并给出了所有简单短路故障情况下故障处的短路电流计算结果。     

五相发电机整流系统建模仿真

针对五相发电机的稳压系统,分析了五相全桥整流电路,建立了基于Matlab/Simulink系统的三相与五相全桥控制整流电路仿真模型,通过对阻性负载的工作特性仿真分析,与三相整流电路相比,五相整流电路输出电压的脉动频率高,脉动振幅小,纹波系数低,输出电压平均值高.五相整流电路应用于车辆电源系统,能够提高电源质量,满足车辆电器的需求.     

十二相同步发电机整流系统运行模式分析

利用线电势相量图，详细分析了十二相发电机整流系统在不同工况下的运行特性，提示了该类系统存在的2-4-6-4-2、4-6-8-6-4两种运行模式，并进一步分析了十二相同步发电机内部4组Y型联接的三相绕组间互感对运行模式的影响，为精确的数字仿真奠定了理论基础。     

十二相整流发电机系统二极管故障时场路耦合仿真分析

为研究十二相整流发电机系统在二极管故障时的运行情况,建立了基于有限元的场路耦合仿真模型。根据所建立的模型,分别对十二相整流发电机系统中二极管开路故障和短路故障进行了研究,得到两种二极管故障状态下系统的负载电压、相电流的运行特点,阐明了二极管开路故障和短路故障对系统产生的影响。将仿真结果与实验结果进行对比,验证了模型及分析的合理性、准确性。研究为二极管开路时系统容错运行的可行性以及二极管短路时系统保护方案制定提供了理论参考。     

含分布式电源配电网的相间短路故障分析

以电压源换流器为接口的分布式电源(distributedgenerator,DG)的故障电流完全由其控制策略决定,其传统的等值模型通常与常规电源类似,而忽视了控制策略的影响,造成含DG配电网故障分析存在局限性,尤其对于非对称故障情况。为此,首先对DG的相间短路故障穿越控制特性进行分析,针对正序分量控制的DG提出了压控电流源等值模型;在此基础上,通过建立DG输出电流与公共联接点(point of common coupling,PCC)正、负序电压之间的关系方程式,推导出不同的相间短路故障条件下PCC正序电压的求解方程组,从而建立含DG配电网相间短路故障分析精确模型。基于DIgSILENT建立含DG配电网模型,仿真结果验证了该故障分析方法的正确性。     

四相电励磁双凸极发电机短路故障分析

本文分析了外接不控全桥整流电路的四相电励磁双凸极发电机的三种单相短路故障运行情况:绕组短路,二极管上管或下管短路。对于正常运行和不同的故障运行情况,利用有限元分析软件Ansoft建模仿真和实验相结合的方法对发电机在空载情况下的磁链、相电压、短路电流、输出电压、电枢反应等进行了详细的分析。比较不同短路故障对发电机的影响:下管短路故障对输出电压品质影响最甚,使输出电压平均值急剧下降且纹波率大大增加;但上管短路故障产生的短路电流最大,对电机发热影响最严重。