虚拟仪器技术在同步发电机动态参数辨识中的应用

为了灵活处理复杂的大型同步发电机的突然三相短路试验的动态数据,本文给出了如何利用LabWindows/CVI设计软件开发了大型同步发电机动态参数辨识虚拟仪器(VI)的方法,其中重点阐述了通过混合编程原理调用MATLAB中的小波消噪法(wden())去除噪声对动态测试信号的干扰和利用非线性最小二乘回归算法(lsqcurvefit())直接对发电机的各试验的数学模型中各分量优化组合后进行参数辨识.     

六相交直流同时供电发电机直流侧突然短路电流分析

通过适当处理六相交直流同时供电（双绕组）发电机两套绕组之间的耦合,建立了其d-q-0系统的简化学模型;在此基础上,应用海维赛德运算微积法和叠加原理,分析了其稳态和直流侧突然短路运行,给出了定子和转子的时间常数以及交流侧完整的短路电流表达式;通过适当简化处理,得出了估算交、直流侧最大冲击电流和最大电流到达时刻的计算公式,并与普通三相电机突然短路的最大电流估算公式进行了比较,得出了到达最大电流时刻提前的结论;通过试验验证该文所得结果。该文对两套绕组之间耦合的处理大大简化了双绕组发电机的数学模型,为分析双绕组发电机的其它性能奠定了基础;所得结论和所用方法同样适用于其它结构的双绕组发电机,具有普遍意义。     

同步发电机短路故障分析方法研究

为提高同步发电机励磁绕组匝间短路故障的诊断速度和精度,提出了一种基于“场路结合”算法的故障分析方法。首先,建立了同步发电机励磁绕组匝间短路故障的扩充多回路数学模型。在此基础上,利用有限元分析确定了电感参数表达式,将有限元分析所得电感参数代入回路电压方程即可实现场路结合分析。以1台凸极同步发电机作为平台,进行仿真和实验研究,数据对比表明:场路结合法不仅具有较高的准确度而且可以提高计算效率,可以为励磁绕组匝间短路保护提供依据。     

采用原子分解法的同步电机参数辨识

为了准确辨识出同步电机参数,提出一种基于原子分解的新算法。首先构建相关原子库并将原子离散化参数连续化,运用进化匹配追踪算法,快速从同步电机突然短路电流中提取基波电流、直流电流、倍频电流;然后从分解的各原子信号特征参数中推算出同步电机参数。通过截取稳态短路电流的采样信号,辨识出同步电机的同步电抗和短路初相角值。以理想突然短路电流和含噪声的短路电流为例,仿真进行了对信号的原子分解,获得了相似度较好的重构信号。较之经验模态分解(EMD)和Prony算法,所提出的方法对含噪声信号短路电流的分解效果更佳。实测算例表明,应用原子分解方法可准确地提取同步电机参数,且有较好的抗噪性能。     

基于小波变换和Prony算法的同步电机参数辨识

将小波变换应用于同步电机瞬态参数测量，通过对采集到的同步电机三相突然短路电流进行小波变换，降低了信号的采集噪声，分离出了短路电流中的直流分量和基波电流分量，辨识出电机的瞬态参数和非周期分量时间常数，并提出利用扩展的Prony算法辨识电机的超瞬态参数。仿真分析和实机试验表明了所提出的方法是有效的。     

大型发电机突然三相短路试验数据分析和动态参数辨识

高速采样和高精度数字化自动测试仪器应用于大型同步发电机测试,需要计算机辅助分析程序自动分析数据和辨识电机的参数。为了提高参数辨识精度,本文提出了一种全新的动态参数辨识方法,即根据短路电流中衰减分量的性质,推导出优化组合模型分时段采用非线性最小二乘回归方法直接辨识发电机参数的原理。另外,还根据IEEE Std-115和GB／T-1029有关发电机突然三相短路电流波形处理方法实现对短路电流上下包络线的拟合以计算大型同步发电机的动态参数。并开发了利用突然三相短路试验数据辨识大型同步发电机动态参数的计算机辅助分析软件。通过实际电机的测试数据处理,验证了软件及算法的实用性。     

THE DIRECT FITTING METHOD FOR MEASURING THE PARAMETERS OF SYNCHRONOUS MACHINE USING DIRECT CURRENT DECAY TEST

ABSTRACT

In this paper the direct fitting method, which applies the equivalent circuit parameters of a synchronous machine to directly match the DC decay curve, is introduced. Experimental results show that the direct fitting method is better than the indirect fitting method used in the past.     

基于自定义模型的变压器纵差动保护PSCAD仿真

为了减少变压器的继电保护设计、整定计算存在的误差,提出一种根据内部漏抗参数等值计算与短路阻抗实际参数测定相结合的方法,利用曲线拟合技术,得出变压器在不同故障条件下的精确等值短路阻抗参数。在此基础上,采用FORTRAN语言接口技术,在PSCAD/EMTDC中,结合实际数字式变压器保护装置建立了主保护及后备保护的精确短路阻抗自定义模型,并利用等值系统模型对变压器线圈内部不同位置的对地短路、匝间短路、相间短路分别进行了仿真计算。结果表明,采用新型的拟合方法及自定义元件能准确地模拟并分析变压器内部故障及继电保护装置的动作行为,为继电保护的原理设计及实际应用提供科学依据。     

同步电机三相突然短路试验结果的计算机分析法

本文提出用曲线拟合原理来分析同步电机三相突然短路试验的电枢电流波形的方法,并讨论了分开电流波形中各分量的算法。方法精度较高,适用于计算机辅助分析。用本法分析了一实际的试验结果,并与常规方法进行了比较,以说明本法的优点。     

用直流衰减法试验测定同步电机参数的直接拟合法

提出用同步电机等效电路参数直接拟合直流衰减曲线的直接拟合法来求电机的参数.介绍了直接拟合法的原理及其实现过程。实验证明,直接拟合法比以往的间接拟合法精度有所提高.     

A calculation method of field current of synchronous machines at sudden short‐circuit

The mutual leakage reactance between D‐axis damper and field windings is ignored in conventional D‐axis equivalent circuits. It has been pointed out, however, that the calculated value of the field current differs considerably from the measured value if this reactance is not taken into account. This is due to the difficulty of determining the physically correct damper winding impedance value. A method of determining the equivalent circuit constants using the mutual leakage reactance has been reported previously, where the D‐axis damper winding time constant is measured from the upper and lower envelopes of field current at sudden three‐phase short‐circuit. Yet there are machines for which the upper and lower envelopes of field current are not readily established, and in this case the method is unsatisfactory. The authors describe a method to accurately identify the equivalent circuit constants taking into account the mutual leakage reactance, using a standstill test with a small‐capacity DC power supply (DC decay testing method). The field current at sudden short‐circuit can be simulated accurately using these equivalent circuit constants. The validity of the proposed method is demonstrated by implementation results on two salient‐pole synchronous machines at the same specifications (one with damper winding, the other without). Furthermore, the dependent relation between the armature leakage reactance and mutual leakage reactance, as well as its influence on the calculation of field transient currents, are made clear. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 151(3): 61–70, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20113     

Prony法在同步发电机参数辨识中应用

提出在同步发电机短路试验中应用Prony法实现参数辨识。用Prony法对三相短路电流实测数据进行指数函数的最小二乘拟合,可确定同步发电机的大部分参数。同步发电机参数辨识分4步实现:确定Prony法中的拟合模型阶数、采样总数和采样间隔;对空载三相短路电流进行实测或录波;利用Prony法辨识三相短路电流中各分量对应的特征量;利用所得特征量辨识同步发电机参数。通过对算例发电机进行数值辨识,结果表明该方法的有效性。研究结果显示:取采样时间间隔约为2ms时,辨识效果好;辨识精度与算法中拟合模型阶数、采样时间间隔和采样总数有关,并受信号中噪声的影响,需加以改进。     

9MW海上用半直驱永磁风力发电机电磁特性分析

随着海上用风力发电装机容量的不断增加,大功率永磁风力发电机正成为各国的研发热点。本文针对海上用大功率半直驱永磁风力发电机,进行了电磁设计,并对设计参数进行了详细的分析,包括空载特性、齿槽转矩、负载特性、损耗特性等。同时,针对大功率风力发电机相间突发短故障状态进行了研究,对突发一相短路、两相短路、三相短路下的电压、电流以及永磁体磁场强度等特性进行了分析,保证在突发相间短路下,永磁风力发电机的可靠性。基于以上分析,加工了两台9MW的永磁风力发电机,通过样机的对拖实验对理论分析进行了验证,同时证明了该样机具有良好的电磁特性,为海上用大功率永磁风力发电机的设计与发展提供了有价值的参考。     

永磁同步电动机瞬态电抗参数的计算与测试

本文以250W异步起动永磁同步电动机和900W表面式永磁伺服电机为例,应用Ansoft软件对永磁同步电机进行三相突然短路试验的仿真分析,得出三相电流变化曲线,并通过编写程序对电流变化曲线和反电动势曲线进行谐波分析,使用基波分量值求取永磁电机的超瞬态电抗准确值。最后通过三相突然短路试验得到短路电流波形,得到超瞬态电抗的试验值,与仿真结果进行比较。     

Synchronous Machine Parameters Evaluation with a Hybrid Particle Swarm Optimization Algorithm

This article presents a novel methodology for the determination of synchronous machine parameters from the sudden short-circuit (SCC) test. Records of armature and field currents transient behavior are used to evaluate the d-axis equivalent circuit, including the rotor characteristic reactance, and the traditional synchronous machine parameters. The method is based on the evolutionary computer algorithm, the hybrid particle swarm optimization (HPSO). The developed program has been successfully applied into two large salient pole synchronous machines test data.     

Transient Study of Synchronous Machine Field Characteristic

The type of excitation systems mainly used for synchronous generators are the static excitation system and the blushless excitation system. In both cases, it is important to estimate the field characteristic. The authors derived about new knowledge of three‐phase sudden short circuit and mismatched synchronizing using the electromagnetic transients program (ATP‐EMTP). This paper studied these phenomena.     

增安型无刷励磁同步电动机采用发电机突然短路法进行无火花试验的探讨

讨论增安型无刷励磁同步电动机采用电机惰行时,发电机突然短路法代替电动机空满压起动无火花试验的可行性。     

虚拟仪器技术在同步发电机动态参数辨识中的应用

为了灵活处理复杂的大型同步发电机突然三相短路试验的动态数据,本文给出了如何利用LabWindows/CVI设计软件开发大型同步发电机动态参数辨识虚拟仪器(Ⅵ)的方法,其中重点阐述了通过混合编程原理调用MATLAB中的小波消噪法(wden())去除噪声对动态测试信号的干扰及利用非线性最小二乘回归算法(lsqcurvefit())直接对发电机各试验的数学模型中各分量优化组合后进行参数辨识.通过汽轮发电机QFSN-600-2YH的突然三相短路试验数据应用上述算法辨识了发电机的瞬态参数.     

双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的电磁转矩

根据双绕组发电机与普通三相同步发电机的内在关系,参照三相电机突然短路电磁转矩的分析方法,进行了双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的电磁转矩解析分析,得到了简明的交变转矩、平均转矩及总电磁转矩的解析式,并通过试验进行了验证。所得双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路电磁转矩的计算式简明、准确、物理意义明确,特别适合于工程应用。     

考虑d轴抛载试验中测量噪声的同步发电机d轴参数估计

提出了一种在d轴抛载试验条件下估计同步发电机d轴参数的新方法。首先,利用q轴电压、励磁电流以及它们的数值积分,构建线性回归方程。其次,利用辅助变量法求解带有测量噪声的回归方程的系数。最后,根据回归系数计算d轴参数。算例的测试结果表明,所提方法比现有的图形法和数值优化法有更好的估计性能。