变压器近区短路绕组形变动态过程计算与分析

本文基于场路耦合法得到了近区短路电流的动态过程,由电磁-结构耦合场建立了绕组三维有限元分析模型,采用瞬态场分析方法得到绕组区域漏磁场和电磁力分布情况,最后对短路过程中绕组的形变进行分析.文中对绕组区域漏磁分布进行了试验测量,试验结果与分析结果吻合良好,验证文中分析方法的准确性.     

基于场路结合的大功率直线超声波电机压电-热-结构多物理场分析

物理场分析对于大功率直线超声波电机的设计与优化至关重要,该文提出一种基于场路结合的超声波电机压电-热-结构多物理场解耦分析方法,解决了超声波电机传统多物理场分析方法无法兼顾分析效率与计算精度的问题。基于场的观点建立压电-结构耦合以及热-结构耦合有限元模型,基于路的观点构建定子电-振-热耦合损耗计算模型及其二维热网络模型,在此基础上通过超声波电机内部固有的电-振-热耦合效应实现压电-热-结构多物理场耦合分析,并实现了对多场耦合作用下电机作动性能、电气特性、温升特性以及关键部件机械强度的快速同步评估。利用该方法对一台V型定子大功率直线超声波电机进行理论建模与分析,仿真和实验结果表明,所提出的方法可为大功率直线超声波电机的多物理场分析及多场耦合优化设计提供理论参考。     

空间电磁场对被复线有线通信干扰问题分析

野外有线通信受干扰时,被复线因耦合空间电磁能量而产生的干扰常常是被忽视的因素。基于Agrawl场线耦合传输线理论,利用时域有限差分技术建立了双线传输线电磁场耦合计算模型,对传输线对空间电磁波的时域耦合响应进行了仿真计算,总结了场线耦合的一般性规律,分析了对差分信号接收电路产生干扰的机理,验证了被复线的空间电磁能量耦合是野外有线通信受扰分析不可忽视的因素,提出了利用被复线进行有线通信时减少空间电磁耦合的建议。     

±800kV圆环接地极电流场温度场耦合计算

电流场与温度场作为一对因果场量,其求解相对复杂.文章首先基于场路耦合法在考虑电极自阻的情况下对±800kV圆环接地极电流场进行计算,然后将电流场计算结果作为温度场的计算条件,采用三维有限元法对温度场进行求解,并对计算结果给出了工程实例验证.以此耦合算法为基础,在相同电极长度和截面尺寸下对不同圆环电极型式的接地特性进行了计算比较,得出对实际工程具有参考意义的结论.同时分析了土壤电阻率、电极埋深等参数对接地性能的影响,并根据相应的影响规律给出了切合实际的工程建议.     

单级感应线圈炮场路耦合运动时步有限元分析

基于麦克斯韦方程组,提出了一种适用于单级感应线圈炮的场路耦合运动时步分析方法,对于瞬态涡流场与电路耦合问题,应用了Crank-Nicholson法进行求解;对于运动问题,采用运动坐标系的方法进行求解;电磁力采用了节点力法求解;解决了单级感应线圈炮在脉冲供电时场路耦合分析问题,建立了单级感应线圈炮电磁场-电路-运动系统二维耦合模型。应用上述模型对单级感应线圈炮进行分析,计算结果与实验结果相吻合,验证了该模型的正确性。     

基于场路耦合法的异步牵引电机电磁场分析

随着我国高速铁路的快速发展,对异步牵引电机的运行性能提出了越来越高的要求.为进一步优化异步牵引电机的性能,需要准确计算电机电磁场的分布和特性.采用场路耦合法,在忽略定转子端部对电磁场分布影响的前提下,建立了异步牵引电机电磁场分析的场路耦合模型.基于所建模型,利用Ansys软件对一台3相4极异步牵引电机进行二维电磁场仿真计算,得到电机在不同运行状态的磁力线分布和定子电流.仿真结果与电机的设计数据有很好的一致性,证明所建场路耦合模型的正确性,为异步牵引电机的优化设计提供了理论指导.     

基于多场耦合的电磁斥力机构运动参数研究

为深入研究电磁斥力机构的多物理场耦合及其在产品设计中的影响,采用理论建模和仿真实验的方式,以温度场为媒介对典型电磁斥力机构运动参数进行多物理场耦合建模,统筹分析电场、磁场、温度场、应力场等多物理场的耦合效应.首先,通过实验验证仿真模型的准确性;其次,对比分析顺序耦合与直接耦合之间的差异,归纳出单次动作时多场耦合对电磁斥...     

高拱坝减震控制的动力耦合理论与数值仿真

提出了高拱坝气幕减震控制的动力耦合理论和非线性三场耦合数值仿真方法,能适用于耦合场的一般条件,包括气体的状态方程及其非线性和热力学特性.基于动力增量方法,构建了非线性三场耦合的有限元算法.完成了高305m锦屏双曲拱坝的气幕控震的时程分析,计算结果较为合理可信,在相当程度上验证了理论方法的正确性;同时表明,气幕控震削减动水压的效能十分显著,可达75%～90%.     

基于Ansys的异步牵引电机电磁场分析

随着我国高速铁路的快速发展,对异步牵引电机的运行性能提出了越来越高的要求,为进一步优化异步牵引电机的性能,就需要准确计算异步牵引电机内电磁场的分布和特性.应用场路耦合法,在忽略定转子端部对电磁场分布影响的前提下,建立了异步牵引电机电磁场分析的场路耦合模型.基于所建模型,利用Ansys软件对一台三相4极异步牵引电机进行二维电磁场仿真计算,得到电机在不同运行状态的磁力线分布和定子电流.仿真结果与电机的设计数据有很好的一致性,证明所建场路耦合模型的正确性,为异步牵引电机的优化设计提供了理论性指导.     

共享铁塔无源干扰水平的求解与分析

新增基站天线使得共享铁塔的散射场更为复杂,不连续散射体在多激励源下存在耦合效应,进而导致传统输电线路无源干扰求解算法中电场积分方程推导用边界条件产生变化.为此,基于输电线路无源干扰散射场的产生机理,考虑不连续电磁散射体之间的耦合效应,提出了一种基于大面元物理光学法(large elemen-physics optic,LE-PO)算法的共享铁塔无源干扰水平改进求解方法.基于互易定理和等效原理,推导出了共享铁塔散射体二阶耦合散射后的边界条件,对其进行联立求解,获得了互耦背景下各散射体的等效源,然后对等效源进行积分求解以得到共享铁塔散射场,最终实现无源干扰水平的准确求解.单个基站天线与单根铁柱电波暗室实验结果表明,考虑耦合的无源干扰求解方法的相对误差为2.62％,而传统LE-PO算法的相对误差为9.85％.     

最大灵敏度指标的分数阶内模控制器设计

针对分数阶控制器设计时参数整定复杂问题,提出一种基于最大灵敏度的分数阶内模控制器设计方法。首先采用粒子群优化算法对原系统模型进行简化处理,在模型简化基础上,根据内模控制原理设计分数阶内模控制器,该控制器仅有一个可调参数,通过这一可调参数可以实现所提控制器的快速整定。最后通过最大灵敏度指标实现分数阶内模控制器的鲁棒整定。仿真结果表明该方法具有良好的控制品质及克服参数摄动的鲁棒性。     

直流输电系统变压器中性点电流分布的影响因素

直流输电系统单极大地回路运行时,直流电流流过变压器中性点,影响了变压器的运行。该电流的分布受到入地电流、土壤电阻率、变电站接地电阻、变压器等效直流电阻、AC系统网络拓扑和直流电阻参数等因素的影响。为研究这些因素的影响,将土壤模型和交流电网模型结合起来,建立了一个求解变压器中性点直流电流的模型来仿真比较500 kV电网实际数据。计算表明考虑海洋影响后,由于海水的低电阻率,造成处于距离接地极较远而靠近海边的厂站变压器中性点会流过较大的直流电流,而交流电网的拓扑结构造成处于相同地理位置的两变电站主变中性点流过的直流电流不相同。仿真结果解释了部分厂站变压器中性点流过较大直流电流的现象。     

零阻抗支路短路电流计算的数学模型

提出了一种适合于求流过零阻抗支路短路电流的数学模型.该模型将开关设备(如断路器等)用一条零阻抗支路来模拟,应用对称分量分析法的基本理论,能够直接计算电力系统各种运行方式下的当开关设备两侧分别发生各种短路故障时,流过开关设备的短路电流.通过实例验证了该模型的有效性.     

双馈风电机组低电压穿越非线性变结构控制策略研究

提出一种基于精确线性化变结构控制的双馈感应风力发电机(DFIG)的低电压穿越控制器设计方法。建立了DFIG在同步旋转dq坐标系下的非线性数学模型,在此模型基础上,采用精确线性化将原非线性系统模型转化为线性系统模型。应用变结构控制原理设计DFIG的发电机转子侧及电网侧变流器的控制器,同时通过PI控制以稳定直流侧电容电压。最后,利用MATLAB仿真软件搭建了6×1.5 MW的DFIG系统仿真模型,仿真结果表明,所设计的控制器能够在电压跌落后抑制转子过电流以及直流母线过电压现象,实现了DFIG的低电压穿越。     

Non-stationary thermal model of indoor transformer stations

The paper presents a thermal model of an indoor transformer station. The model includes generation of heat and its transfer from the transformer active parts to the surrounding air, natural air ventilation through ventilation holes, and convection and conduction transfer of heat through room parts. All parameters of the model are discussed and the procedure, based on measurements, for the determination of natural air ventilation parameters is described. The model is tested using measurements on a typical indoor 10 kV/0.4 kV transformer station. The results of the proposed thermal model and those of a simplified approach from Standards are compared. Received: 24 July 2001/Accepted: 20 November 2001     

Subsynchronous resonance analysis using a discrete time model of thyristor controlled series compensator

The characteristic of a thyristor controlled series compensator (TCSC) is nonlinear in nature. Usually the TCSC control systems employs a conventional type controller to obtain the reactance order, which in turn, is converted into the corresponding firing angle of the TCR through a look-up table. The main drawback of this approach is the absence of a closed-loop model through which the stability of the system can be analyzed. To alleviate this problem a linear, discrete-time state space model of a TCSC compensated transmission line in the d–q domain is proposed (Srivastava et al., Model-based control design of a TCSC compensated power system, to appear in Electrical Power and Energy Systems). This model is further utilized in this paper for damping torsional oscillations arising due to subsynchronous resonance (SSR). The model is interfaced with synchronous generator and turbine-shaft models to obtain a closed form homogeneous state space representation that is suitable for eigenvalue analysis. Through eigenvalue analysis it is shown that proper choice of control gains can effectively damp out SSR. The eigenvalue analysis results are subsequently validated through PSCAD/EMTDC simulation studies.     

考虑用户调节行为随机性的空调负荷聚合功率模型

大规模聚合空调负荷可通过需求响应改变其聚合功率,在削峰填谷、平衡新能源波动和提供辅助服务等方面可以发挥重要作用。建立能够描述空调负荷聚合特性的模型对电网调度而言具有实际意义。相较于对独立空调负荷模型的广泛研究,针对空调负荷聚合模型的研究相对滞后且建模时对参数的要求较高。文中以调节空调温度设定值的方法为基础,在考虑室外环境温度变化和用户调节行为随机性的背景下,基于状态队列模型的思路建立了简化的空调负荷聚合功率模型,能够有效减少调度时计算量和实时通信压力。通过仿真分析验证了该模型在电网应用中的准确性和可行性。     

基于煤气调度的高耗能企业自备电厂发电优化调度

为增加高耗能企业自备电厂的发电量,减少煤气放散,提高煤气资源的利用效率,在煤气调度模型和自备电厂自发电调度模型分步优化调度的基础上,通过能量守恒和流量平衡将两模型进行耦合,提出了一种以自备电厂发电量最大、煤电系统运行成本最小为优化目标的基于煤气调度的高耗能企业自备电厂自发电综合优化调度模型。通过实际算例,纵向对比了各调度时段分步优化调度和综合优化调度的发电量及煤气放散量等影响煤电系统运行成本的关键因素。对比结果表明,综合优化调度能够增加自备电厂的发电量、减少煤气放散,具有良好的经济效益和环境效益。     

低压穿越工况对大型DFIG绕组绝缘老化的影响*

为了研究低压穿越对1.5 MW双馈感应式风力发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)绝缘老化的影响和使绕组绝缘性能降低的因素,文章对电老化、热老化和机械应力老化模型进行分析。综合PSCAD和Ansoft仿真得到的低压穿越过程中电流、电压、转速等物理量的变化,以及不同低穿程度下发电机铁耗和铜耗反映出的铁芯和绕组的生热情况,利用老化模型判断低压穿越对绕组的绝缘性能产生的影响,进而分析其对匝间短路的影响。分析结果表明,低压穿越会对绕组绝缘性能产生恶劣影响,极有可能造成发电机匝间短路故障或者使故障恶化。     

低载波比下永磁同步电机多采样模型预测控制

针对常规永磁同步电机模型预测控制在低载波比下存在电流控制误差较大的问题,提出了一种永磁同步电机多采样模型预测控制方法。 首先介绍了常规三矢量模型预测控制的基本原理, 通过仿真分析了载波比变化对三矢量模型预测控制的影响。然后针对常规方法所存在的问题提出了一种多采样模型预测控制方法, 通过仿真分析了每周期内采样和预测次数对电流控制精度的影响, 所提方法在一个控制周期内进行多次采样和预测,大幅提高了电流控制精度。最后,与矢量控制进行仿真对比验证了所提方法的有效性。