同性极感应子发电机整流容性负载特性的一种简化平均值分析方法

针对感应子发电机带整流器的独立电容充电电源系统的换流及负载动态特性进行了深入的分析。首先根据不同的负载电流得到相应的换流重叠角,然后依照各换流重叠角区间划分系统在不同阶段的工作模态,分别对不同的工作模态建立了简化的平均值数学模型,并推导出负载特性。通过Matlab/Simulink仿真分析,验证了本方法可以正确、方便地应用于交流发电机带整流容性负载的瞬态特性分析,并可以推广到其他类型独立的交流整流电容充电电源系统。     

同步电机变频起动强迫换流过程的仿真分析

本文针对用静止变器起动的同步发电－电动机,对其起动初期阶段,即强迫换流过程进行了仿真分析,获得了起动过程主要物理量的变化规律,并考虑了转子位置初始及电流关闭角对起动过程的影响。     

带整流负载六相双Y移30°绕组同步发电机整流特性的分析

根据电机基本方程对带整流负载六相双Y移30°绕组同步发电机特性进行数学推导,证明这种带整流器电机在换流重叠角增大到30°电角度时,换流重叠角不随负载电流增大而增大,而是保持恒定。位移角则随负载电流增大而迅速增大,当位移角增大到某一值时,换流重叠角又随负载电流增大而增大。实验所得结果同理论分析比较吻合。     

电流型多相永磁同步电动机调速系统的换相转矩脉动

为了研究多相梯形波永磁同步电动机(以下简称TPMSM)的换流转矩脉动,基于Y-Y移30°电角度的六相TPMSM建立电流型调速系统的数学模型,给出了换流重叠角的计算公式,并利用仿真分析了换相超前角和换流重叠角之间的关系以及换相超前角和转矩脉动之间的关系.结果表明,减小换相超前角有利于减小转矩脉动,但是会增加换流重叠角,甚至导致换流失败.     

电流源逆变器储能电感计算

电流源逆变器运行时,因整流电源脉动与逆变器的换流,引起中间环节电流的脉动。前者与可控硅控制角有关,与负载无关。后者与换流过程及电机工况有密切联系。增大储能电感能有效地抑制电流脉动量。文中还讨论了电流源逆变器供电的电机控制规律,恒磁通、恒力矩工况具有理想的工作特性。     

地磁暴对直流输电逆变侧换相角及谐波的影响机理分析

利用变压器T形模型,推导换流变压器直流偏磁对换相角影响的理论计算公式。利用电磁场有限元仿真软件,配合外电路开关控制,搭建考虑实际换流变压器电感变化的逆变器换相模型。通过给换流变压器中性点施加不同流向、不同大小的直流电流,模拟地磁暴侵害换流变压器的影响。通过对一个周期内六次换相角大小变化的分析,得到彼此之间的联系以及各自随触发超前角,直流方向、大小的变化关系。通过对直流电压、交流电流波形进行傅里叶分解,发现磁暴期间交流电流出现非特征谐波,且高频分量增幅更大,直流电压谐波次数由六的倍数变为三的倍数。结合偏磁时的换相角理论计算公式和励磁电流波形,解释了换相角以及谐波的变化原因,也验证了模型和结论的正确性。     

换流阀最小关断角合成试验方法

根据IEC60700-1中对最小关断角试验的要求,设计了换流阀最小关断角合成试验回路和试验方法,通过改变辅助阀的控制时序来解决因恢复电压过低而导致合成试验回路不能正常工作的问题。以额定电压±800 kV、额定电流6 250 A的换流阀为试品进行最小关断角试验,得出:换流阀电流6 693 A,最小关断时间468μs,换流阀电压和电流波形与实际运行工况的波形接近。试验结果表明所设计的试验回路和试验方法可以满足IEC60700-1的要求和实际工程的需要。     

自激换流低速磁阻电动机变频调速的控制策略

介绍了自激换流低速磁阻电动机的结构及换流原理;提出了该种电机的基于SPWM和SVPWM变频调速的控制方案;在MATLAB下建立了电机控制系统的仿真模型.通过仿真试验,比较了各控制方案,提出电机的超前导通角概念,从时间上补偿空间负载角,有效减少了输出电流,从而为该种电机系统的设计与控制提出了新思路.     

永磁无刷直流电动机运行特性的研究

从永磁无刷直流电动机的基本工作原理出发，推导了其数学模型。在数学模型的仿真求解中，着重分析了切换角对绕组电流、换流重叠角、电磁效率的影响。     

整流侧换流母线电压恢复导致逆变器换相失败的机理分析

交直流系统中整流侧换流母线电压恢复会引起直流电流增大,从而导致逆变器换相失败。为了解决该问题,文中首先以CIGRE HVDC标准测试系统为例,分析了电压恢复期间逆变侧控制系统的控制特性,发现由定电流控制切换为定关断角控制瞬间及之后一段时间内,直流电流较大及增速过快从而引起电流偏差控制输出较小且快速降低是诱发换相失败的重要原因。其次,提出了一种通过改进定关断角控制器以改善整流侧换流母线电压恢复导致关断角过小的控制方法。最后,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件中利用CIGRE HVDC标准测试模型仿真验证了所提方法的有效性,由仿真结果可知该方法能有效抑制由整流侧换流母线电压恢复导致的逆变器换相失败。     

计及换相失败预测控制和故障合闸角的HVDC换相失败分析

考虑实际直流输电系统中换流变压器的接法,从换相电压—时间积分面积角度分析了换相失败预测控制和故障合闸角对换相失败的影响机理,分析了不同交流系统故障严重程度情况下影响换相失败的主要因素,提出了计及换相失败预测控制时引发换相失败的故障合闸角范围的计算方法及换相失败概率计算步骤,并指出换相失败预测控制加大了故障合闸角对换相失败的影响。以典型的单极直流输电系统为例,通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证了理论分析的正确性和所提计算方法的有效性。     

静止变频器分阶段启动控制策略研究

静止变频起动方式作为抽水蓄能机组的主要起动方式,具有启动电流可控,可频繁起动,调速范围宽等优点。转子处于低速状态时,根据机端电压计算出的转速不准确,造成传统的控制方法输出的电磁转矩误差较大。本文首先介绍同步电机静止变频系统的工作原理,进一步提出了一种改进型的静止变频器控制方法。在低速阶段整流电路采用开环控制其触发延迟角,使静止变频器持续提供充足的加速转矩,转子能够按照一定的加速度上升,逆变电路采用前馈控制和反馈控制使直流电流快速上升并维持在一定水平;在高速阶段采用双闭环控制整流电路触发延迟角,逆变电路采用负载换向法实现换向。本文还给出了闭环控制器参数设计方法,提高了直流回路的稳定性以及静止变频系统的动态性能。最后通过仿真验证了该控制策略的正确性和有效性。     

基于直流电流动态上升的高压直流输电系统换相失败分析

针对现有换相失败分析方法未考虑交流系统故障后直流电流动态上升对关断角影响的问题,在分析直流电流变化对关断角影响的基础上,首先推导了对称故障下未考虑直流电流变化以及考虑直流电流瞬时变化的换相失败分析方法。分析结果表明,当逆变侧换流母线电压跌落在一定区间内,以上2种方法会导致换相失败判别结果不准确。为此考虑交流系统故障后直流线路和直流控制的动态过程,推导了直流电流的时域表达式,通过求解直流电流最大值,提出了一种考虑直流电流动态上升的换相失败分析方法。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提方法的有效性以及对高压直流输电系统换相失败判别结果的正确性。     

基于RMxprt换向偏转角调整PMDC性能影响研究

换向偏转角调整是提升PMDC性能可行方式,但对其研究比较单一,本文结合RMxprt仿真PMDC便捷特点,开展换向偏转角调整对PMDC性能影响仿真研究。首先通过研究对象实例参数在RMxprt中建立PMDC模型,再基于该模型修改换向偏转角参数获得不同偏转角度下的额定转速、能量转化效率、工作电流、齿槽转矩,归纳换向偏转角对PMDC性能影响规律,并通过测试实验验证换向偏转角对转速、工作电流的影响。仿真及测试实验结果表明:换向偏转角可调整PMDC转速及工作电流,改进PMDC能量转化效率以及降低PMDC齿槽转矩,换向偏转角调整方法较于其他优化方法具有应用灵活、性价比高的推广优势。     

对称故障下基于直流电流变化的后续换相失败风险预判及风险等级划分

在换流母线的不稳定电压作用下,高压直流输电系统发生多次换相失败造成的多次功率冲击对电网安全稳定运行影响很大.根据交直流系统实时运行状态对后续换相失败的风险进行预判是工程中迫切需要解决的问题.分析了高压直流输电系统换相失败的基本过程,根据高压直流输电系统准稳态方程推导了逆变侧关断角与直流电流变化的关系,提出一种基于直流电流变化的后续换相失败风险预判方法.选定前次换相失败后关断角重新恢复至参考值的时刻作为预判时刻,通过预估交流电压变化范围评估导致发生后续换相失败对应的直流电流上升区间,划分高压直流输电系统发生后续换相失败的风险等级,再根据预判时刻的直流电流大小确定发生后续换相失败的风险等级.通过PSCAD仿真软件中的Cigre高压直流标准测试模型,验证了所提方法的有效性.     

基于自适应阈值的换相失败预防优化

电网换相换流器高压直流(line commutated converter high voltage direct current, LCC-HVDC)在逆变侧交流系统故障时,容易出现换相失败。换相失败预测(commutation failure prevention, CFPREV)是避免换相失败的主要手段,为解决其给定阈值不能满足所有故障工况的问题,从换相失败原理出发,分析CFPREV启动阈值和触发角调节量增益与换相失败之间的关系、交流母线电压对启动阈值和触发角调节量增益的影响以及故障时刻对启动阈值的影响,提出以交流母线电压为指标,对启动阈值和增益进行优化,在一定程度上提升了换相失败免疫能力。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台进行仿真验证,结果表明优化后的CFPREV相比于常规的CFPREV能够更有效地抑制换相失败的发生。     

采用新型换流变压器及其滤波系统对换相失败的影响

分析了直流输电的换相失败机理及影响换相失败的因素。考虑到新型换流变压器及其滤波系统的阀侧滤波支路会对直流输电系统中各运行变量产生一定的影响,以实验室建立的直流输电系统模拟平台为研究对象,给出了新系统下阀侧无功补偿度的定义,当逆变侧采用新型换流变压器及其滤波系统后,详细分析了多种因素对逆变侧换相失败的影响并得出如下结论:阀侧无功补偿度对换相过程的改善能力不大;直流电流和换相电抗的增加会增大逆变器发生换相失败的几率;越前触发角的增大可有效降低逆变器发生换相失败的几率;不对称故障时,换相电压过零点的偏移会使得与发生单相接地短路相相连的逆变器上、下2个换流阀最易发生换相失败。最后,提出了新系统条件下避免发生换相失败的措施:增大越前触发角或关断角的整定值;适当降低换流变压器的换相电抗;保持换相电压的稳定。     

基于波形相似度检测的换相失败预测控制改进方法

换相失败是高压直流输电系统常见故障之一。为抑制直流输电系统逆变器换相失败的发生,目前实际工程普遍采用换相失败预测控制(CFPREV)环节。但该环节易受故障合闸角的影响,在某些故障合闸角下,零序电压指标的变化趋势与故障严重程度变化趋势相悖,这将严重制约其启动速度,不利于换相失败抑制。文中在CFPREV基础上,提出一种基于波形相似度检测的CFPREV改进方法,利用Pearson相关系数实时表征零序电压波形变化,快速检测故障,规避了原CFPREV在某些故障合闸角下启动慢的不足。基于CIGRE标准测试模型的仿真结果表明,所提出的控制策略可以消除故障合闸角对原CFPREV的影响,提高CFPREV环节动作灵敏性,在一定程度上抑制直流输电系统首次换相失败。     

电容换相逆变器换相失败的研究

换相失败是直流输电系统的常见故障之一,研究逆变器的熄弧角对理解换相失败的本质及设计保护措施具有重要意义。详细描述传统逆变器熄弧角、电容换相逆变器的视在熄弧角和实际熄弧角的概念和数学模型,比较、分析三者之间的区别与联系。根据熄弧角的数学模型推导实际熄弧角的数学模型,分析影响电容换相逆变器换相失败的主要因素以及影响规律:电容换相逆变器在直流电流下降和交流母线电压升高时,实际熄弧角均减小,可能导致换相失败;换相电容设计值过大,静态换相裕度较小;交流系统不对称会恶化电容换相逆变器的换相性能,甚至导致换相失败。     

基于直流电流瞬时微分的特高压直流分层接入系统非故障层换相失败预防控制策略

在特高压直流分层接入系统中,由于层间耦合作用,某一层交流系统发生故障可能导致非故障层换流器发生换相失败。为此,考虑到故障过程直流电流的变化,提出一种基于直流电流瞬时微分的换相失败预防控制策略。该策略基于故障后直流电流的变化特性,得到换相电流时间面积控制中触发角修正量,代替原有换相失败预防控制,提高非故障层换相失败预防控制的启动精度;同时基于电流预测量和等效直流输入电阻动态调整低压限流控制器的指令值,提高其响应速度。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型对不同工况下所提控制策略进行验证。结果表明,该策略可降低高低端换流器同时发生换相失败的风险,改善故障后系统的运行性能。