改进漏感电动势法计算换位线棒股线电流及环流损耗

针对大型水轮发电机定子绕组换位线棒股线电流及环流损耗的计算问题,提出了一种解析计算方法——改进漏感电动势法,解决了现有计算定子换位线棒股线电流分布及环流损耗的漏感电动势法(又称漏感电势法)中存在的漏磁场假设不合理、电路约束不完整以及忽略了股线的实际换位路径等问题。将定子线棒中的每根股线看成由股线电阻和漏感电动势组成,分别给出了槽部漏感电动势和端部漏感电动势的计算方法。以一台140 MW大型水轮发电机为例,采用改进漏感电动势法计算360°全换位和不足换位时的每根股线的电流分布,进而求解定子线棒的环流损耗。通过解析计算结果与实验测量结果对比表明,改进漏感电动势法计算的电流分布及环流损耗值与实验测量值基本一致,验证了解析法的正确性。     

基于不平衡量的变压器三角绕组环流计算方法

对于星形/三角形(Y/△)接线变压器,若能求取三角绕组环流并补偿原方绕组电流,将提高涌流识别方法的准确性。三角绕组环流实质上是为了“抵消”原方绕组暂态不平衡量而自发产生的不平衡电流,以避免不平衡量传至另一侧系统。目前三角绕组环流计算方法尚在多方面不足。通过推导变压器回路方程得到了三角绕组环流与原方绕组不平衡量(零模电流、零模电压、中性点电压)之间的映射关系,提出了基于不平衡量的三角绕组环流计算方法。针对各侧漏感难以测量问题,根据不饱和时原方电流和环流相抵消的特点,提出了基于不饱和相电流区间识别的参数获取方法。以上方法仅需要测量原方绕组不平衡量,与接地方式无关,不要求系统电压平衡,适用性强,可靠性高。仿真和动模试验结果验证了方法的正确性和有效性。     

变压器三角形绕组中环流的构造方法

由于Y,d接线变压器中三角形（△）侧绕组电流不易测量,使得变压器差动保护中存在电流相位补偿的问题,由此计算出的差流不能很好地反映本相励磁涌流的特征,也限制了基于等效瞬时电感变化的励磁涌流判据的应用范围。文中根据两侧绕组的电压方程,推导出△侧绕组环流与星形（Y）侧零序电压和电流之间的关系,提出了一种用于构造Y,d接线变压器中△侧绕组环流的方法,该方法与Y侧绕组接地方式无关,具有广泛的适用性。仿真与动模实验验证了该方法的正确性与有效性,结果分析表明,该方法有利于等效瞬时电感的计算及相关励磁涌流判据的实施。     

核主泵电机定子线棒单根换位技术分析

为了减小核主泵电机定子线棒的环流及环流损耗,提出了定子线棒的单根换位技术,讨论了单根换位的制作方法、制作中的注意事项以及与传统换位相比的优点。以一台8000k W核主泵用异步电动机为例,采用漏感电势法分别计算了当定子线棒采用0°/360°/0°和0°/360°加空换位/0°换位方式下传统换位和单根换位的环流和环流损耗。结果表明:单根换位不但适用于传统换位的各种换位方式,而且与传统换位相比能有效地减小定子线棒的环流和环流损耗,提高定子槽的利用率。     

Slot Numbering and Distributed Winding Effects Analysis on the Torque/Current Spectrum of Three-phase Wound-rotor Induction Machine Using Discrete Modeling Method

Smooth torque production by induction machines is an improbable phenomena that is taken into account only in classic and ideal studying methods. In this research, slot numbering and also non-sinusoidal winding function effects are studied for a three-phase wound-rotor induction machine, which is addressed for the first time, and a new formula is introduced for calculating the spectral components of machine torque and current. To reach this aim, mathematical modeling of the air-gap function is proposed, and a discrete time modeling of the machine is introduced to study the effects of space harmonics on the torque/current spectral. To study the mentioned phenomena, in the first part, the winding functions are considered as ideally sinusoidal and the behavior of simulated machines is investigated based on the winding function approach and numerical method analysis. Two certain formulas are introduced for the spectral components of torque ripple and stator currents according to the slot numbers, rotor speed, and number of machine poles. In the second part, slot opening effects are neglected and non-sinusoidal windings are considered for obtaining the same results. Finally, considering both effects, model validation is confirmed by a finite-element-based method, and the introduced method is proven.     

基于双PI控制器的模块化多电平变换器环流抑制策略

由于模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)本身的结构特点带来了桥臂环流问题,环流的存在使得MMC桥臂电流发生畸变,从而提高了器件的额定电流容量,增加了系统成本,甚至威胁功率器件和电容的正常安全运行。为了克服上述问题,首先建立了MMC的数学模型,推导出环流中主要存在直流分量和偶数次环流谐波分量,其中2次、4次谐波所占比重最大。为了实现对环流的有效抑制,提出了一种基于双PI控制器的环流抑制策略;基于该策略搭建了Matlab/Simulink仿真和实验平台,实验和仿真结果验证了环流理论分析的正确性和所提环流抑制策略的有效性。     

排线位置对空心电抗器电流分布的影响

绕组支路电流的分布是衡量电抗器质量水平重要指标。本文针对空心电抗器制造误差的造成电流分布不均问题,给出了支路电流的矢量计算方法,将复杂的矢量分析转化为计算机软件进行计算,分析了四种典型位置的变化对电流的作用。通过具有普遍性的4种算例比较分析,发现线圈轴向位置的差异是绕组电流变化的原因之一。     

Analysis of Stress Control on 33-kV Non-ceramic Insulators Using Finite-element Method

In this article, analysis of electric field stress and electric potential distributions of a 33-kV composite insulator and factors that affect the electric field are discussed. Accordingly, the article is classified into two parts. In the first part, the designs of three different configurations of non-ceramic (composite) insulator based on their geometry modification in end fittings and water shed are discussed. The electrical performances are analyzed using electric field and electrical potential distribution. In the second part, a reduction of the electric field near the end fittings is done to control the electric field stress intended for long-term performance. For that, the grading material is placed between the core and housing materials by fitting the arcing horn near the end fittings. A 33-kV composite insulator is modeled in two dimensions by the finite-element method to investigate the electric field and electric potential distribution under normal and polluted conditions. The results reveal that an optimum installation of an arcing horn at the high-voltage end in the composite insulator with silicone rubber overlapping the edges of metal end fittings made a significant reduction in electric field stress on 33-kV non-ceramic insulators.     

基于基波分析方法的绕组电流谐波计算研究

三相双有源桥DC-DC变换器的固有软开关能力、滤波电容器电流低等特点而广泛应用于直流配电网。基于三相双向有源桥DC-DC变换器的拓扑结构,分析了不同联接方式下的高频三相变压器的电压电流波形。基于变压器在三种不同联接方式下的近似等效电路模型和电压与电流之间的相量图,采用基波分析方法推导了高频三相变压器绕组电流的各阶次谐波计算表达式,结合各阶次谐波频率下的交流电阻系数表达式,进而实现绕组高频损耗的计算。最后,将解析计算结果与仿真结果进行对比,结果表明各阶次谐波电流幅值、绕组总损耗值与解析计算方法的最大误差为8.4%,验证了解析计算方法的正确性。     

基于改进电流法的PMSM绕组开路诊断方法

针对传统永磁同步电机(PMSM)绕组开路故障诊断方法效率低下、适应性差等问题,提出了一种基于改进平均电流法的自适应阈值PMSM绕组开路故障诊断方法。首先,获取PMSM三相正常状态和故障状态的电流信号。其次,为克服测量噪声影响,对该信号进行滑动窗口滤波处理。然后,提出了一种改进平均电流法的绕组开路故障诊断方法,该改进平均电流法可得到自适应阈值,将滤波后的电流值与阈值的比较结果作为故障判断依据。最后,通过仿真平台验证所提算法,结果表明所提方法快速性好,稳定性高。     

基于定子绕组并联支路环流特性的发电机故障识别方法

分析了发电机气隙磁势、磁导、磁密、定子绕组两条并联支路的感应电势和电路方程,得到定 子绕组并联支路间的电压差表达式。通过分析正常及故障运行时各参数的变化得到了并联支路电 压差和环流特性,理想电机在正常运行时不存在电压差和环流,而转子绕组短路故障将引起二次谐 波环流,定子绕组短路、定转子气隙静偏心、气隙动偏心故障将引起基波环流。由于不同故障引起 的环流特性存在差别,提出了基于定子绕组并联支路环流特性的发电机故障识别方法,并实测了 SDF-9型故障模拟发电机正常及故障运行时的环流信号,与理论分析结果基本吻合。     

基于三步隐式Adams法的同步电机阻尼绕组电流计算

提出采用精度更高、绝对稳定域更大的三步隐式Adams法对现有的阻尼绕组电流计算方法(一阶向前差分法,R-K1)进行改进,并分析了初值设置和采样频率对算法的影响,结果表明改进的方法具有对于同步电机阻尼绕组实际电流的更好的跟踪特性。文中以基于PSCAD的IEEE次同步谐振第一标准模型为例,通过仿真验证与对比分析,体现了采用三步隐式Adams法计算阻尼绕组电流的优越性。     

基于相分量模型的变电站短路电流分流系数计算

发变电站内发生短路故障时真正引起危害的是入地故障电流,而不是短路故障电流;当前已有的数值算法及软件或存在一定的技术性门槛,或在表征系统方面存在不足。提出一种适用于不同电压等级的复杂电力系统分流系数计算方法,推导并拓展了基于相分量的变压器导纳模型,将其应用于回路电流法,计算出电流分布及分流系数;通过与商业软件CDEGS进行比较,验证了该算法的正确性。作为应用,还定量分析了考虑变压器故障侧和非故障侧同时分流对分流系数的影响,指出了准确计算分流系数时变压器是不可或缺的系统元件。     

基于改进信号注入法的配电网电容电流测量方法

本文提出了一种改进的信号注入法,解决现有在测量中性点不接地配电网电容电流时未考虑零序电压而精度不高的问题。该方法通过测量不同情况下电压互感器开口三角端的电压值来求解系统的对地电容,采用计及互感器绕组漏抗和系统零序电压的戴维南等效电路模型。该方法操作简单,具有较高测量精度。通过仿真计算和实际应用,验证了该方法在系统不平衡情况下测量电容电流的准确性和适用性。     

基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及环流计算

为了有效地解决多绕组变压器建模复杂、复合短路阻抗计算时间长及多并联绕组间环流计算难等问题,结合由自感和互感描述的变压器等效电路模型,提出了一种基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及多并联绕组间环流的求解方法。该方法通过等效单匝电感矩阵求解出所有两两绕组间的短路阻抗,并结合复合短路阻抗的定义和端口条件,在Matlab软件中编写相应的通用计算程序,可一次性求解出任一所需的复合短路阻抗及多并联绕组间的环流大小。最后,以某一实际12绕组变压器为例,采用所提方法对复合短路阻抗和环流进行了计算,并与试验结果进行了对比分析,结果表明,该方法能够准确地计算出各种短路工况条件下的复合短路阻抗及多并联绕组间的环流情况,可以满足工程设计的要求。     

基于改进信号注入法的配电网电容电流测量

在信号注入法的基础上,改进了测量配电网电容电流的方法,并给出了新方法的误差分析。改进后的测量方法综合了扫频法和分频法的特点,它从母线电压互感器二次侧开口三角端注入幅值相同、频率不同的电流信号,同时测量开口三角端的零序电压,根据系统反映到电压互感器二次侧的信息,通过关系方程来计算系统的对地电容电流。最后,通过理论分析和仿真对比实验验证,改进后的测量方法具有操作简单、测量精度高的特点,可以使配电网电容电流的测量更加准确、便捷。     

基于动态矩阵控制的双有源桥DC-DC变换器电流应力优化策略

为了提高拓展移相控制的双有源桥（DAB）DC-DC变换器的电压动态响应性能,降低系统的电流应力,利用使电流应力最小的优化相移角与输出电压之间的关系,提出了一种将电压动态矩阵控制(DMC) 算法与变换器电流应力优化方法相结合的控制算法,并从预测模型、滚动优化、反馈校正三个环节详细介绍了DAB的DMC电压预测控制的具体实现过程,最后,将所提出的控制方法与电压闭环PI控制的拓展移相电流应力优化算法进行仿真比较,仿真结果表明：该方法不仅减小了电流应力,而且在变换器启动阶段以及负载突变时,大大改善了变换器的电压动态响应性能。     

基于等效电流法的变压器匝间短路故障分析

针对星角接线变压器低压绕组匝间短路问题,建立了变压器匝间短路等效模型,并推导出了低压环流和短路绕组电流表达式,然后根据磁动势守恒提出了基于等效电流法的故障分析方法。     

基于电流片模型的永磁推力轴承优化设计

为便于永磁推力轴承的优化设计,利用基于电流片模型的永磁推力轴承推力解析算法,给出了适合单对和多对同轴磁环或磁块阵列的简明磁力解析表达式。经有限元分析软件验证该解析算法的准确性后,对永磁推力轴承的推力特性进行了进一步的分析。然后以轴向推力为优化目标,得到了可作为优化设计的相关依据,继而提出了一种含有交替充磁方向永磁环的交错式永磁推力轴承结构。最终在前述工作基础上,完成了交错式永磁推力轴承样机的设计与制造,并在一个飞轮储能系统的测试平台上对其进行了部分实验研究。     

基于并联支路环流特征的转子匝间短路故障识别

汽轮发电机转子绕组匝间短路是一种常见的发电机故障,为了对其进行状态监测和故障识别,提出了基于定子绕组并联支路环流特性的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障识别方法。通过分析汽轮发电机正常运行及转子匝间短路故障运行时各参数的变化,得到了定子绕组并联支路电压差和环流特性,即理想电机在正常运行时不存在电压差和环流,而转子匝间短路故障导致发电机定子绕组并联支路之间出现了电压差和环流,其大小和分布与短路严重程度呈对应关系。最后,实测了MJF-30-6型故障模拟发电机正常运行及故障运行时的环流信号,与理论分析结果基本符合。