提高谐波励磁发电机固有电压调整率的试验探讨

目前三次谐波励磁发电机的固有调压率在±10％左右,对于要求较高的场合(如移动电站之类),尚需进一步提高,最好能达到±5％的水平。这样,可以省去电压自动调节器,使谐波励磁发电制造更加简单、节约材料、降低成本,增加了运行可靠性。因此有关单位对如何提高谐波发电机固有调压率纷纷进行研究。最近一年多来,我们二个单位相结合,从改变磁极形状和调正定子匝数及三次谐波匝数作了一些工作,现将试验情况介绍于后。     

对三次谐波绕组结构几个问题的初步分析

目前,三次谐波励磁发电机采用的付绕组一般有三种:单相谐波绕组、三相谐波绕组、混合谐波绕组。在对调压率要求较高的发电机中,尚配有自动电压调节器,因此,谐波绕组的结构还要考虑使用可控硅时的影响。另外,谐波绕组还具有一些特殊性,现比较分析如下,以供参考。     

斜槽铁心槽样棒的直径及其公差的确定

发电机的线电压波形畸变率是一个重要性能指标。小型同步发电机,气隙小,齿谐波电势对电压波形的影响较大,要消除这个影响的有效办法就是斜槽一个齿距。但是如果斜槽没有工艺保证,误差太大,对谐波励磁的发电机,不但会使其固有调压率产生波动,还会影响三次谐波绕组的设计。 因为定子铁心在压装时,定子槽是靠槽样棒定位,这就要求槽样棒的尺寸准确。中小型电机通常使用梨形槽,按图1所示,槽底是半圆,槽样棒则为圆柱形。     

谐波励磁发电机的励磁调压装置分析

本文对各种谐波励磁发电机励磁调压装置进行了深入剖析和全面总结归类，澄清了种类繁多的励磁电路的本质，并指出其发展过程和趋势。     

航空电励磁同步发电机空载电压谐波分析

研究了航空电励磁同步发电机空载电压谐波产生的机理和降低发电机电压谐波分量的一些措施。以6极、54槽的电励磁同步发电机为例,利用数值解析与二维有限元结合的方法分析了短距系数、分布系数以及定子斜槽对电励磁同步发电机空载电压的总谐波畸变率的影响,并在此基础上估算了一个最优斜槽角度来减少电压的总谐波畸变率。     

谐波励磁的混合励磁发电机比较与分析

为了解决现有一些混合励磁永磁电机的无刷化问题,将谐波励磁应用于混合励磁发电机中,提出两种谐波励磁的混合励磁发电机。分别介绍这两种谐波励磁的混合励磁发电机的结构及其工作原理,从谐波电动势产生的根源和途径、谐波绕组感应电动势的能力、运行效率、绕组用铜量,以及调节方便性等5个方面,针对这两种谐波励磁方式进行详细的比较和分析。分析结果表明,齿谐波励磁的混合励磁发电机具有较明显的优势。最后,研制了一台齿谐波励磁的混合励磁发电机并进行实验,实验结果表明,齿谐波励磁的混合励磁发电机具有较宽的气隙磁场调节能力和较高的运行效率。     

500千瓦12极谐波励磁无刷同步发电机

我厂试制成功的500千瓦12极谐波励磁无刷同步发电机,其原理图如图1所示。外形如图2。一、无刷结构励磁的特点无刷结构励磁方式具有结构紧凑、维护简单、通讯干扰小等优点。由于多了交流励磁机这个放大环节,使控制励磁容量大大下降,因而调压元件可选择得较小,但在励磁方面也带来了一些问题:     

同步发电机交流励磁的控制研究

本文阐述了发电机励磁调压的发展历史、存在问题及未来发展趋势。在总结了发电机数字励磁调节系统研究的基础上,以同步无刷中频发电机为研究对象,对励磁特性进行分析。根据发电机的不同工作状态,建立相应励磁电压的计算机控制系统,应用单片机控制技术实现动态控制,从而达到改善发电机的励磁调压系统的目的。     

谐波励磁同步发电机空载谐波磁场分析

说明了利用ANSYS有限元分析软件的电磁分析功能对谐波励磁同步发电机空载谐波磁场进行分析,通过对谐波励磁同步发电机的电磁场进行计算,得出了样机的矢量磁位Az、磁力线分布图和磁密分布图。然后对电磁场的计算结果进行后处理,得出了谐波励磁同步发电机的旋转磁场波形、谐波绕组电压波形和谐波绕组空载特性曲线。最后用在谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果的比较说明了方法的正确性,可为谐波励磁同步发电机的设计提供理论依据。     

谐波励磁同步发电机的非线性仿射模型建立

为建立谐波励磁同步发电机(HESG)的非线性仿射模型,根据谐波绕组的结构特点,基于同步发电机电枢双反应理论,推导了三次谐波电势公式.结合转子运动方程、功率方程、励磁绕组电磁方程,得到了HESG的非线性仿射模型方程.基于军用电站的具体参数和相同的励磁调压系统参数,进行了仿真验证,结果表明:在突加额定负载的情况下,相对于传统结构的同步发电机,在向武器装备供电时,HESG的端电压振荡次数少,恢复稳定的时间短,功角变化迅速,更容易满足GJB1488对军用电站供电指标的要求.     

双凸极电机数字调压系统的设计与实现

励磁调压系统是发电机发电系统的核心部分,近年来,发电机励磁调压系统趋向于使用信号处理器来实现数字化.设计了基于DSP的电励磁双凸极电机的数字调压系统,通过实验验证了所设计调压系统的可行性和稳定性,实现了双凸极电机的数字励磁调压.     

影响谐波励磁发电机固有调压率诸因素之间的关系

最近我们对谐波励磁发电机的调压特性做了一些试验,并试用“不变性原理”去寻找影响调压率诸因素之间的关系。现将这些想法与试制结果提出来,以供参考。一、线性化调节系统方程式以及“不变性原理”简述按自动调节和自动控制原理,具有一个调节坐标的线性化调节过程,一般可以用下列矩阵式常系数微分方程式表达:     

谐波励磁同步发电机负载谐波磁场分析

用有限元的计算方法对谐波励磁同步发电机进行电磁场计算及负载谐波磁场分析，得出样机的矢量磁位At、磁力线分布图和磁密分布图。根据处理计算结果，得到谐波励磁同步发电机的旋转磁场波形、谐波绕组电压波形和谐波绕组负载特性曲线。通过谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果的比较说明了方法的正确性，为谐波励磁同步发电机的设计提供了理论依据。     

双闭环系统控制的同步发电机

1前言双闭环系统控制的同步发电机,具有最优的外特性,能无差稳压、且可无级调压;自动短路保护,原动机能照常运转,当短路消除后,发电机自动恢复供电;无触点控制、结构简单、造价低,适合于並激或他激的同步发电机;静态和动态调节性能好。其结构、原理、性能和参数介绍如下。2同步发电机的控制过去,同步发电机的恒压控制采用变励磁附加电阻或变励磁电压,如自动电压调整器、可控硅励磁和三次谐波励磁,有的耗电、笨重;有的造价高;     

交-交变频交流励磁发电机仿真与谐波分析

交流励磁发电机的谐波影响电能质量、网损和发电机自身效率,但常见模型较为粗略,仿真结果不能真实反映交流励磁发电机的谐波状况。为提高交流励磁发电机的仿真精度,真实反映其谐波状况,研究谐波抑制措施,构建了基于Matlab Simulink元件模型和电力系统工具箱元件模型的交-交变频交流励磁发电机的整体仿真模型及滤波器模型,采用该模型对交-交变频交流励磁发电机系统进行了仿真、谐波分析和谐波抑制研究。结果表明,采用基于Matlab 电力系统工具箱相关模块搭建的交-交变频器能够更加真实地反映实际电路的工作情况;在交流励磁发电机转子侧和定子侧加装滤波器具有很好的滤波效果。     

高速混合励磁发电机的结构及调压性能

针对高速永磁发电机在负载或转速变化时难以维持输出电压恒定的问题,提出了一种新型混合励磁发电机。详细介绍了其结构与调压原理,建立了发电机的等效磁路模型,推导了空载调压范围的解析公式;利用三维有限元方法深入分析了发电机磁场的分布规律与调节能力;研制了一台10 k W混合励磁原理样机,试验结果表明新型混合励磁发电机能够满足调压要求,并验证了该发电机结构和分析方法的合理性。     

基于双谐波绕组的混合励磁发电机励磁控制系统

为了解决不同运行工况下混合励磁同步发电机端电压恒定的问题,设计了一种基于全桥变换器拓扑的励磁控制系统。励磁系统采用以电枢绕组电压为外环、定子谐波励磁绕组电流为内环的双闭环控制策略,以谐波无刷混合励磁同步发电机端电压为反馈信号,通过调节定子谐波励磁绕组电流,以维持发电机端电压恒定。阐述了双谐波绕组的混合励磁发电机的基本结构和工作原理,设计了励磁控制系统的软硬件,并测试了励磁控制系统的性能。实验结果表明：调节定子谐波励磁绕组电流,可以很好的调节发电机的端电压;通过励磁控制系统的自动调节功能,实现了发电机在不同负载情况下的输出电压恒定。     

交-交变频交流励磁发电机仿真与谐波分析

交流励磁发电机的谐波影响电能质量、网损和发电机自身效率,但常见模型较为粗略,仿真结果不能真实反映交流励磁发电机的谐波状况.为提高交流励磁发电机的仿真精度,真实反映其谐波状况,研究谐波抑制措施,构建了基于Matlab Simulink元件模型和电力系统工具箱元件模型的交-交变频交流励磁发电机的整体仿真模型及滤波器模型,采用该模型对交一交变频交流励磁发电机系统进行了仿真、谐波分析和谐波抑制研究.结果表明,采用基于Matlab电力系统工具箱相关模块搭建的交-交变频器能够更加真实地反映实际电路的工作情况;在交流励磁发电机转子侧和定子侧加装滤波器具有很好的滤波效果.     

基于多环调压控制的混合励磁航空变频交流发电系统

变频交流发电系统在航空电源上越来越受到重视。发电机转速的变化带来了发电机参数的变化,对发电机调节技术带来了挑战,现有的适合恒频发电系统的调压技术不能满足变频发电系统的需要。本文将发电机电压、励磁电流、发电机频率和负载电流四个量作为反馈量,构成多环反馈,用于新型的混合励磁无刷交流发电系统中,分析了混合励磁无刷交流发电机的特性。对发电系统进行了变频调压实验,实验结果表明,设计的发电机调压器减小了动态调节时间,适合于变频交流发电系统。     

定子分布励磁双凸极无刷直流发电机电磁特性研究

定子集中励磁双凸极电机与不控整流电路构成的双凸极无刷直流发电机具有调压方便、可靠性高的特点,但其存在三相磁路不对称的固有问题,进而影响三相电势波形与输出电压脉动。深入研究定子分布励磁的电励磁双凸极发电机,对比了分布励磁与集中励磁双凸极发电机结构特点与运行原理,用有限元方法分析了分布励磁双凸极电机的电枢反应、电感特性和磁场分布,并对多相电机及其绕组形式和发电模态进行了研究。研制了原理样机,实验结果与仿真分析一致,表明分布式励磁双凸极无刷直流发电机在合理的绕组结构和整流方式下具有良好的发电性能,解决了传统双凸极无刷直流发电机的整流输出电压脉动大和相电流不对称的问题。