转子偏心对凸极同步发电机主保护不平衡电流的影响

为了分析转子偏心对大型凸极同步发电机主保护不平衡电流的影响,提出了以“电磁场 — 多回路结合法”进行研究的思路,该分析方法将大型凸极同步发电机转子偏心问题分解成体现发电机外部特性的电压方程求解与体现内部特性的电磁参数计算的2个问题。建立了转子偏心凸极同步发电机的多回路数学模型,并采用电磁场有限元法计算了转子偏心下的电磁参数。在一台12极、 3 kW转子偏心的凸极同步发电机实验样机上进行了空载和带三相电阻负载实验,将实验结果与仿真结果进行对比,结果验证了数学模型和数值解法的正确性。     

大型凸极同步发电机定子绕组内部故障瞬态仿真

大型凸极同步发电机定子绕组内部故障的仿真计算对保护的配置具有重要意义。文中以多回路理论为依据，建立了大型凸极同步发电机定子绕组内部故障瞬态分析的数学模型；以匝间短路为例，给出了系数变化矩阵。通过在动模机上进行故障的动态模拟实验，验证了该方法的正确性。最后对三峡电站SF700－80／19720大型水轮发电机定子绕组一支路发生匝间短路的故障情况，进行了瞬态过程的仿真计算，验证了所配置单元件横差保护的灵敏度，结果令人满意。     

转子绕组交叉连接的倍极感应励磁发电机及其仿真

转子绕组交叉连接倍极感应励磁新结构可显著提高倍极感应励磁同步发电机的磁势感应系数。由于转子绕组的等效电感参数将随着交叉连接两绕组匝数比的改变而相应变化，导致转子电阻对转子绕组电流及磁势感应系数的影响大小随匝数比而不同，文章针对这一问题进行了仿真研究。所得结论得到了实验验证。     

阻尼绕组对凸极同步发电机空载电势波形的影响

采用二维瞬态涡流场有限元法，对装有阻尼绕组的凸极同步发电机的空载电势波形进行了计算，分析了阻尼绕组节距对空载电势波形的影响。结果表明，阻尼绕组可以削弱定子齿谐波分量，而对与阻尼绕组节距有关的谐波分量则有加强作用。     

阻尼绕组对凸极单相同步发电机负载电压波形的影响

小型单相同步发电机在负载时输出电压中谐波含量大,阻尼绕组可以削弱它在负载运行时的负序磁场,降低电压波形正弦畸变率。本文采用场路耦合时步有限元法编程计算了小型凸极单相同步发电机额定负载时的电压波形,计算结果与实验结果接近,证明了该计算方法及所编程序的正确性。详细分析了阻尼绕组的不同连接方式及材料对电压波形的影响,所得结论可以为阻尼绕组形式及材料的选取提供理论指导,用以提高电压波形质量。     

小型凸极同步发电机励磁绕组温升的调整设计

本文介绍对小型凸极同步发电机励磁绕组的温升进行设计调整，提出有效的简便方法。经实例试验证明，达到了十分理想的效果。     

凸极发电机绕组故障瞬变过程仿真的支路分解组合法

以工程应用为背景,研究多分支绕组大型水轮发电机定子绕组故障瞬变过程的数值仿真方法。定子绕组发生故障后,绕组对称性遭到破坏,传统的变换方法难以应用;若按各支路列写方程,则方程维数过高,而且收敛也比较困难。本文提出支路分解组合法,以独立支路计算参数;同时归并健全分支,降低方程维数,进而建立完整的数学模型。测试结果表明,用该方法研究快速继电保护特性及现场事故分析能够满足工程要求。     

凸极发电机转子故障的检查与排除

简要介绍凸极同步发电机了主要故障的产生原因、检查、排除办法和预防措施,对电机的检查的维修有较高的参考价值。     

发电机四凸极整体转子绕组绕制工装设计

主要介绍了现代同步发电机的四凸极整体转子绕组结构,设计了该绕组绕制用的转子铁心固定夹具和绕线模.     

转子偏心对发电机非正规绕组环流损耗的影响

为研究转子静态偏心对汽轮发电机支路不对称绕组环流及环流损耗的影响,以一台2极397 MW汽轮发电机为例,建立了其二维瞬态场有限元求解模型,对电机转子在不同偏心率下的定子绕组各支路环流进行了分析计算,得到了支路环流随时间的变化规律,给出了各支路环流的谐波含量,并在此基础上求取了支路环流损耗;最后将计算结果与支路对称时的情况进行了对比。分析结果表明,转子静态偏心情况下支路不对称绕组的环流损耗随着偏心率的增大而增加,在相同的偏心率下支路不对称绕组的环流损耗大于支路对称绕组的环流损耗,在支路不对称绕组的工程设计中应充分考虑环流损耗所带来的影响。     

三相无刷同步发电机转子绕组不同连接方式可靠性分析

电励磁三相无刷隐极同步发电机可通过改变励磁绕组电流大小改变气隙磁场强度,从而实现宽范围电压调节。转子绕组是三相无刷隐极同步发电机的重要组成部分,其一般采用同心式绕组。并联支路数为1的转子绕组极间、重间连接后,引出线正端与负端在铁心端面固定并直接引出。而并联支路数大于1的转子绕组不仅需要极间、重间连接,还需选择恰当的并联连接方式。不同的连接方式直接影响转子绕组的复杂性与可靠性。以10极5 MW三相无刷隐极同步发电机为例,对并联支路数为2的转子绕组不同连接方式进行比较。结合工艺性与可操作性,选择最优转子绕组连接方式,制作了发电机转子绕组以及样机。结果表明,该连接方式简单可靠,可提高产品工艺性,有效避免转子绕组绝缘故障。     

考虑定子高次谐波恒定磁势的感应励磁同步发电机转子电流计算

感应励磁同步发电机因无刷无励磁机而在恶劣环境下具有广泛的应用前景,其转子电流的准确计算是该种电机原理分析及设计研究的关键。在考虑了定子高次谐波恒定磁势作用的情况下,用极为简便的方法推导出符合实际的转子的电流计算式     

不对称条件下的储能虚拟同步发电机低电压穿越控制技术

虚拟同步发电机技术能够使逆变器模拟同步发电机的运行机制并网运行,有利于改善系统稳定性。而为了真实模拟同步发电机的工作特性,要求虚拟同步发电机装置必须具备低电压故障穿越能力。当发生不对称故障时,由于电压、电流中存在大量负序分量,严重影响输出电压和电流质量。为解决上述问题,首先,从控制系统数学模型出发,分析三相电压源型逆变器常规d-q旋转坐标系下的电压前馈本质,提出基于α-β坐标系下的电压前馈策略。然后,采用电压相位补偿技术实现负序电流抑制。最后,通过5 MW储能虚拟同步发电机实时数字仿真仪模型,模拟单相和相间接地故障,验证了控制算法的正确性和有效性。     

电网电压不对称跌落下双馈风电机组转子电压分析

在实现低电压穿越的过程中,双馈感应发电机(DFIG)定子始终与电网相连,电机在电网电压跌落和恢复作用下的磁链动态响应会引起转子过电压,威胁转子变流器的安全,导致低电压穿越失败。文中基于DFIG动态模型,针对电网电压三相不对称跌落,提出了根据正序和负序电网电压分别求解电机定子磁链和转子电压动态响应的方法,采用电机定子磁链和转子电压矢量轨迹图直观地描述了电机动态响应过程,并给出了转子电压在不对称跌落期间的稳态值、不同跌落和恢复时刻下的最大值和最小值。相应的DFIG仿真结果验证了所述理论分析的正确性。最后,提出了一种转子有源Crowbar电阻的设计方法。     

永磁同步电机转子偏心电磁力和挠度的分析与计算

为了准确计算永磁同步电机(PMSM)转子的挠度,降低电机的生产制造成本,基于理论解析和有限元法,分析与计算了转子偏心电磁力和挠度。推导了PMSM不平衡磁拉力的解析表达式,详细介绍了不平衡磁拉力和转子挠度的有限元计算方法。以355 kW 1 500 r/min PMSM为例,对比了不平衡磁拉力、转子挠度的有限元和解析法的计算结果,验证了有限元法的可靠性,对PMSM转子机械的准确计算和振动噪声分析具有一定的参考意义。     

同步发电机不同实用模型对暂态稳定极限准确性的影响

电力系统暂态分析常用的发电机模型是在Park方程基础上引入不同假设得到的假设A和假设B实用模型。为了研究两种实用模型对同步发电机暂态稳定极限计算结果准确性的影响,以单机无穷大系统为例对两种实用模型计算的暂态稳定极限进行对比分析,并用经过实验验证的时步有限元结果对其进行校核;对比分析了发电机与系统强弱连接时,不同发电机模型所计算的暂态稳定极限的差异。通过分析得出,假设A计算的暂态稳定极限功率与时步有限元模型结果更接近,因此该模型更为准确。     

隐极式同步发电机空载电压畸变率的仿真分析

空载电压波形畸变率(THD)是三相隐极式同步发电机运行的重要参数,借助商业软件ANSOFT的RMxprt模块和Maxwell 2D模块,快速建立电机时域仿真模型并进行空载状态瞬态仿真计算。详细介绍了建模步骤、仿真参数加载、时域有限元计算中时间步长选用及注意事项。通过FFT得到THD,并验证结果满足国家标准要求。所用方法对快速分析发电机谐波畸变率有一定参考意义。     

隐极同步发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力特征分析

考虑到转子匝间短路会在定子回路产生与极对数和定子绕组形式有关的偶数次和分数次不平衡电流分量,首先基于不平衡电流谐波分量产生的各次谐波磁动势,推导了转子在定子直角坐标系中不平衡磁拉力(UMP)的表达式,并根据故障时定、转子磁动势的特点,得到了故障后UMP的频率分量表达形式,形成了一套完整的故障时UMP特征分析方法。用该方法对不同极对数的隐极发电机样机转子匝间短路故障进行了分析,并通过基于ANSOFT软件的场路耦合计算得到了故障中转子电磁力的数值结果。仿真结果符合理论分析的UMP特征,验证了所提出的转子受力分析方法的正确性。理论分析与仿真结果均表明,不同极对数和定子绕组形式的发电机故障时转子UMP的谐波特征不同,为机电信息融合的转子匝间短路故障监测奠定了基础。     

发电机内部冷却气流状态对定子温度场的影响

由于大型同步发电机运行状况以及结构的复杂性，定子径向通风沟内冷却流体的流动状态对定子温度场的分布有显著的影响。根据流体力学理论，推导了定子径向通风沟内二维流体运动的微分方程，给出了求解域和相应的边界条件及假设条件，采用有限体积法对流体场进行了计算，并且对冷却气体以不同的入射角度入射时径向通风沟内流场流速的分布进行了比较；建立了定子三维温度场的数学模型和物理模型，给出了求解域的边界条件以及各部分的损耗，针对上述流体场分布的不同情况，采用有限元法对定子三维温度场进行了数值计算；将计算结果与实测值进行了比较，得出了一些有益的结论。     

考虑相位跳变的双馈感应发电机转子电压动态特性

风电并网点低电压事件的电压相位跳变(PAJ)及跳变角度值会改变低电压穿越期间双馈感应发电机(DFIG)转子电压动态特性,进而影响保护性能。但现有DFIG故障特性研究中,对PAJ考虑不足。针对这一问题,基于DFIG动态模型,推导考虑PAJ的DFIG定子磁链和转子电压瞬时表达式;采用定子磁链和转子电压空间矢量图分解法,分析PAJ对定子磁链的作用机理,揭示了转子电压直流瞬态分量受PAJ的影响规律;详细研究不同PAJ值、电压幅值和持续时间下定子磁链和转子电压的矢量轨迹特征、振荡衰减特性及其叠加机制,并给出了不同恢复时刻下转子电压的最大、最小值。相应的1.5 MW DFIG仿真结果验证了所提理论分析和方法的正确性。最后,综合分析PAJ任意和约束条件对DFIG转子过压峰值影响规律,提出了一种计及相位补偿的改进励磁控制设计建议。