双轴励磁同步电机同步电抗随运行工况的变化规律

双轴励磁同步电机(双励机)的高稳定性对建设高可靠性电网及保障要害区域的供电具有重要意义。而双励机转子上具有一套两相励磁绕组使得其磁路结构及同步电抗与普通同步电机存在差异。该文建立双励机的时步有限元模型,对比分析双励机与普通同步电机在饱和特性、磁场分布等方面的差异。采用两种方法计算双励机的同步电抗,研究了双励机单轴励磁和双轴励磁时,不同运行工况下同步电抗的差异;重点分析双励机双轴励磁时,分别选取励磁绕组轴线和励磁合成磁动势位置作为直轴时,同步电抗随功角的变化规律。最后,通过双励机模型机实验验证了计算结果的正确性。研究表明:双励机的同步电抗明显小于普通同步电机;双轴励磁时,选取不同直轴会导致同步电抗随功角的变化规律不同。     

使用双励机提高远距离输电线路的稳定性

本文介绍了双轴励磁同步发电机（双励机）的两种励磁控制方式以及使用双励机提高远距离输电线路稳定性的效果，计算机仿真和动模实验表明：双励机的励磁绕组结构使得双励机具有良好的可控性，能充分发挥励磁控制的作用。使用双励机能大幅度地提高系统的静态稳定功率极限和暂态稳定功率极限，并具有很强的进相运行能力和较好的动态特性。     

长兴电厂汽轮发电机转子匝间短路故障的在线监测

转子匝间短路故障会引起同步发电机的励磁磁动势发生变化。基于时空向量图,利用发电机运行的机端电压、机端电流与定子漏抗,建立受发电机运行方式影响较小的磁动势计算数学模型,准确计算发电机运行时的实际励磁磁动势,通过与励磁电流计算得到的正常磁动势进行比较,即可实现对转子匝间短路故障的监测。将基于此原理研发的PCS-988B故障监测装置应用在实验样机上,进行了不同工况下不同短路位置与匝数的转子匝间短路动模实验,验证了原理的正确性和装置的有效性。     

多相永磁同步电动机不对称运行的矢量控制

该文通过对双Y形6相永磁同步电动机(PMSM)出现一相或多相绕组开路故障时磁动势的分析，建立了多相PMSM在此种不对称情况下的数学模型，提出了不对称情况下多相PMSM在转子磁场定向控制时的矢量控制方法。该方法以故障前后定子侧产生恒定磁动势为原则，对定子侧电流进行补偿。数字仿真结果表明，这种控制方法可使多相PMSM在不对称运行工况下的运行性能得到明显的改善。     

基于感应励磁的混合励磁同步发电机性能

针对感应励磁发电机结构简单但励磁容量有限,永磁同步发电机磁场难以调节的问题,研究了一种将二者励磁功能相结合的混和励磁发电机。气隙中大部分磁场由转子上的永磁体提供,当需要调磁时,通过定子直流绕组与转子上感应绕组的感应作用,在感应绕组上获得调节磁动势,实现发电机磁场的调节。转子上两种励磁源为并联关系,调磁磁路磁阻小,无电刷-集电环系统,保证了发电机的结构简单、可靠性。在原理分析的基础上,使用二维有限元法对电机的磁场调节能力和负载特性进行分析,并进行了样机实验。有限元分析与实验结果都表明,与同结构参数的永磁同步发电机相比,混合励磁同步发电机具有灵活磁场调节能力;而相对于同一定子励磁磁动势的感应励磁发电机,该发电机输出容量大幅度提高,克服了感应励磁不适用于大容量发电的问题。     

异步起动永磁同步电机非正常工况退磁分析

为了研究异步起动永磁同步电机非正常工况运行时的退磁磁场对永磁体的影响,通过建立有限元模型,计算分析了包括三相突然短路、缺相运行、过载运行、降电压运行、失步运行和堵转运行6种常见非正常工况运行时定子电流、转速和永磁体工作点磁密的变化。结果表明,起动过程电流均大于非正常工况运行时的冲击电流,直接影响了作用在永磁体上的去磁磁动势,定、转子合成磁动势作用在永磁体上,将使得永磁体工作点磁密最小,退磁风险最大。当电机在同步状态运行时,永磁体工作点磁密为恒定的值;当电机在失步状态运行时,转子导条产生感应电流,定子电流和转子导条电流产生的合成磁场使永磁体工作点磁密做周期性波动。     

基于电枢反应补偿原理的新型永磁同步电机

在永磁同步电机调速系统中,电机中电枢反应将引起铁心磁饱和,并进而导致电机的输出转矩随转矩电流增长明显钝化。分析表明造成该现象的主要原因是永磁电机的磁动势平衡机制存在缺陷。本文提出在永磁同步电机转子上增设一套电流可控的交轴励磁绕组,用以补偿电枢反应磁动势的作用,保证负载变化时电机气隙磁场基本维持恒定。这种基于电枢反应补偿原理的新型永磁同步电机突破了磁饱和对电磁转矩的限制,为提高永磁同步电机转矩密度开辟了新途径。文中给出了一台新型电机样机的设计方案。通过有限元仿真,验证了通过补偿电枢反应磁动势提高电机转矩密度的有效性,并分析了该电机带不同负载运行时的转矩、效率特性及其与传统电机的区别。     

无刷电励磁同步电机不同转子结构的对比分析

研究了一种特殊结构的无刷电励磁同步电机,该种电机由无刷双馈电机衍化而来,其取消了电刷和滑环,结构简单可靠,减少了维护费用。定子上同时嵌有不同极数的两套绕组,分别为三相电枢绕组和单相励磁绕组。详细介绍了该种电机的结构特点和运行机理,分别推导了磁障转子和混合转子无刷电励磁同步电机的等效电路和电磁转矩表达式。为分析这两种转子结构对电机性能的影响,对该种电机的运行特性进行了仿真研究,并研制了两台具有相同定子、不同转子结构的样机,测量了两台样机的定子绕组电感参数,对样机的不同运行方式进行了实验研究。仿真和实验结果表明:混合转子无刷电励磁同步电机的起动能力和带载能力较好;磁障转子无刷电励磁同步电机的损耗略小。     

带整流器励磁的同步发电机转子过电压的分析

本文分析表明,带整流器励磁的同步发电机,当两相短路或三相短路以及短路切除恢复到电网电压的瞬态过程中,在励磁绕组两端可能感生高反向电压。并着重指出,同步电机的动态参数,特别是瞬态过程在转子铁芯中产生的涡流效应和运行方式显著地影响着转子过电压的大小。然而,这些动态参数又与同步电机转子结构形式有很大关系。就转子过电压危险的程度而言,隐极同步发电机比凸极同步发电机要小.     

凸极式单相同步发电机的电磁性能分析

通过对单相同步发电机不对称绕组磁势的分析,采用对称分量法将结构和电气均不对称的两相不对称绕组问题转化为对称绕组的问题。同时结合凸极式同步发电机的双反应理论,分析了单相同步发电机的磁动势电动势相-矢量图、等效电路及电磁性能,最终提出了一种分析凸极式单相同步发电机的方法。     

异步化同步发电机的静态稳定性研究

通过分析异步化同步发电机运行时转子滑差感应电势对励磁作用的影响，阐明了异步化同步发电机静态稳定极限与转子滑差的关系，以及交流励磁对静态稳定性的影响，并通过试验得以验证，从而揭示了在任一转速下异步化同步发电机的静态稳定规律。     

同步电机正负励磁运行分析

本文是在《同步电机正负励磁稳态分析》基础上所进行的研究，即在论证同步电机负励磁运行的可行性以后，研究负励磁运行的实用性。本文论述了两个问题，即进相运行及抑制同步自励磁的机理与作用。文中内容从电机理论作了分析，并由动态模拟试验所证实。     

双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制系统研究

采用传统双通道励磁控制系统的双轴励磁发电机(简称为双励机)动态过程时间长,振荡幅值大,不利于电力系统的稳定运行。为此,在双励机的功率反馈环节增加不完全微分控制,提出了一种具有功率跟踪功能的励磁控制系统。对双励机动态过程中的有功功率、无功功率和励磁电流差值进行不完全微分,进而判断功率的变化趋势,调节d、q轴励磁电流的比例以改变励磁磁动势的方向,进而抑制功率的振荡,最终达到增加系统阻尼的作用。以转矩扰动和无功扰动为例,对比研究了功率跟踪励磁控制系统与双通道励磁控制系统对双励机动态过程振荡幅值和振荡时间的影响,结果表明,采用功率跟踪励磁控制系统可大幅减小系统的振荡幅值和振荡时间,有效提高系统的阻尼,为电力系统的稳定运行提供有力支撑。     

汽轮发电机转子匝间短路故障下的谐波检测

通过分析汽轮发电机励磁绕组的磁动势分布建立了磁动势的数学模型,通过分析转子匝间短路引起的励磁磁动势分布变化情况,提出将短路后的励磁绕组磁势看作短路前的励磁绕组磁势和短路匝通过反向励磁电流产生的磁势的叠加量,由于前者是完全对称的,可只对短路匝产生的反向磁势进行分析。通过傅里叶分解得到了各次谐波分量,在考虑气隙偏心的情况下得到了定子感应电势,理论推导证明偏心对定子绕组感应电动势并不产生影响。定子三相对称电流合成了新的旋转磁动势,并在定子和转子绕组中形成感应谐波,其特征频谱不同于正常运行情况下的频谱。实验验证了文中理论分析的正确性和有效性。     

农村小型水电站励磁系统改造设计

针对新疆老旧小型水电站发电机普遍采用双绕组电抗分流自励恒压系统,在并网运行时容易产生振荡、失磁,甚至失步而解列现象,导致并网运行困难的问题,设计了一种改造简单、成本低、并网运行可靠、安全性好的新励磁方法,即可控两相零式电抗分流励磁系统。试验表明,该系统比原系统电压整定范围大且经济,能可靠并网运行,在小型水电站自励恒压同步发电机运行中该系统是一种值得推荐的新励磁系统,对设计改造农村小型电站具有应用参考价值。     

径向结构永磁同步发电机的比较研究

利用磁路和有限元的计算方法,探讨了4种径向结构永磁转子作为永磁同步发电机时电机性能的差别,研究了产生这些区别的原因,分析了各自漏磁的情况。指出转子采用4种不同的径向结构时,电机的电抗、电压变化率、短路电流、短路比、静态和动态稳定度、漏磁等均有变化,从外特性、电压波形正弦畸变率、运行稳定性、漏磁等方面比较了4种径向结构永磁电机的性能。     

转子磁路结构对汽轮发电机同步电抗的影响

针对大型汽轮发电机转子采用偏槽和小槽改变了发电机的磁路结构及正常运行时的磁场分布,进而引起发电机同步电抗等参数发生改变的问题,深入研究了偏槽和小槽结构对大型汽轮发电机同步电抗的影响。采用场的方法,分别分析了不同小槽结构和不同偏置结构对发电机内电磁场的影响,在此基础上,给出了同步电抗与偏置角度、小槽结构型式和偏置类型的关系。研究结果表明,偏槽结构对发电机不饱和同步电抗的影响很小,饱和同步电抗受不对称偏槽结构的影响很小;随着偏转角度的增加,对称偏槽结构使直轴和交轴饱和同步电抗减小。     

基于励磁磁动势差值的汽轮发电机转子匝间短路在线识别方法

汽轮发电机转子绕组发生匝间短路时会引起励磁磁动势缺失,但在励磁系统恒压闭环调节作用下,励磁电流将增大以补偿励磁磁动势缺额。分析了汽轮发电机转子匝间短路故障时励磁磁动势变化特征,以故障后由励磁电流计算得的"视在"励磁磁动势大于发电机当前工况下所需的励磁磁动势为理论依据,提出了基于励磁磁动势差值的转子匝间短路在线识别方法。试验结果表明了采用所提方法可有效在线识别转子匝间短路故障。     

Halbach结构的空心式直线同步牵引电机参数计算

针对新型中低速磁浮列车用Halbach结构的空心式直线同步牵引电机的电磁参数进行了解析计算。从三相空心绕组磁动势出发,推导出电枢反应电抗、定子漏抗、定子电阻及永磁励磁电动势的解析计算公式,建立了定子一相等效电路图,为牵引电机的控制及稳态性能分析奠定基础。     

同步发电机的同步电抗

同步电抗是同步发电机的最重要参数之一,其大小直接影响同步电机端电压随负载变化的程度及运行的稳定性。阐述了同步发电机的稳定同步电抗的基本概念、物理意义及其测定方法。