不对称负载对汽轮发电机磁场畸变及功角的影响

大型汽轮发电机是电力系统的重要组成部分,其稳定性直接影响了电力系统的安全运行。在建立二维电磁场时步有限元模型的基础上,对一台1 407 MVA汽轮发电机的空载、额定负载及不对称负载运行工况进行深入研究。分析了汽轮发电机不同运行工况下磁场的变化,给出了发电机负载不对称工况下磁密偏移角度的计算方法,通过磁密偏移角度来定量的研究发电机磁场畸变的变化规律。研究了在汽轮发电机负载不对称工况对应的不同负序含量下发电机内功率因数角及功角的变化规律。研究结果表明汽轮发电机在带不对称负载时,不仅磁场发生偏移与畸变并且内功率因数角、功角均随负载不对称发生相应变化,得出的仿真结果与理论分析结果相一致,为发电机在负载不对称工况下磁场的研究及故障判断提供一定的理论基础。     

核电汽轮发电机负序运行转子槽楔涡流损耗研究

为了研究发电机不同工况下转子槽楔涡流损耗,以1407MVA大型核用半速汽轮发电机为例,通过建立该发电机二维电磁场数学模型,基于时步有限元法计算发电机由负载不对称引起稳态负序运行时转子槽楔上感生的涡流损耗。建立动态分析的场—路耦合时步有限元模型,分别计算当发电机外部发生单相短路、相间短路、两相接地短路故障后瞬间和故障稳定后的转子槽楔涡流损耗,得到不同外部短路故障下转子不同位置的槽楔暂态和稳态涡流损耗分布。对比研究了发电机额定运行和空载运行时外部短路故障后槽楔涡流损耗的变化规律。分析结果表明外部短路故障后,负序电流会使发电机转子槽楔产生涡流损耗,威胁着发电机的安全运行,其中单相短路故障影响最为严重。     

不对称拓扑的单调谐混合有源滤波器研究

针对非线性负载引起的谐波污染问题，提出一种不对称拓扑的单调谐混合有源滤波器（Hybrid Active Power Filter,HAPF）。该不对称拓扑结构包含一个三相电压型变流器与两相LC式无源滤波器。通过分析新拓扑的工作原理和特点，构建滤波等效电路，利用含无源滤波器的两相电流构造不对称第三相电流的控制量，实现对电网三相谐波电流的有效抑制和滤波器直流电压的控制，直流侧电压采用比例积分（Proportional Integral,PI）控制其稳定。利用仿真和实验对拓扑电路及控制策略进行验证，实验结果验证了所提出的拓扑结构及控制方案的可行性。     

三相变压器不对称运行的分析

探讨了三相变压器在三相电源不对称及三相负载不对称情况下的运行。以Ｙ,ｙｎ０连接的三相变压器为例,讨论了有零序分量时三相变压器的不对称运行,以各序准确等效电路为基础,利用对称分量法及叠加原理对此做了详细的分析,并推导出计算三相变压器原、副边相电压及相电流的矩阵表达式,并进行了计算机程序设计。最后,以一台变压器的实验和计算结果相对照,证明了该分析方法是正确的。     

MATLAB在水电厂开关站仿真建模中的应用

作者以MATLAB中电力系统模块的结构和功能,结合某一水电厂开关站为仿真原形,在MAT LAB的Simulink环境下,建立了单台水轮发电机组及多台水轮发电机组并联运行、多路负载的开关站的仿真模型,并仿真了线路三相短路时,线路和水轮发电机的电流和电压的变化情况。通过对仿真结果进行分析,取得了较满意的仿真结果。     

虚拟同步发电机特性的三相逆变器小信号建模及分析

现有的虚拟同步发电机特性的三相逆变器小信号稳定性分析中,对于线路和负载通常采用稳态方程,且忽略了电压电流内环控制器的动态特性,导致分析结果产生一定误差。为了更准确地分析其动态特性,首先建立了虚拟同步发电机特性的三相逆变系统的小信号模型;与Matlab/Simulink中实际虚拟同步发电机三相逆变系统的仿真模型对比分析了负载扰动下的过渡过程,验证了所建小信号模型的准确性。然后通过计算参与因子表,分析了状态变量和特征根的关联程度。进而研究了负载参数、线路参数、虚拟机参数以及调节器PI参数对系统特征根的影响规律,并对距虚轴较近的一对共轭特征根进行特征根灵敏度分析,揭示了负载、线路、虚拟机以及调节器等参数对该特征根对应模态的贡献度。最后,通过Matlab/Simulink模型和小信号模型在多组参数下的扰动测试,结果表明特征根对应的响应特性与两种模型仿真的过渡过程吻合,验证了各参数对系统主特征根的影响规律。该小信号模型可以作为虚拟同步发电机特性的三相逆变器动态特性分析的有效工具。     

MATLAB在水电厂开关站仿真建模中的应用

作者以MATLAB中电力系统模块的结构和功能，结合某一水电厂开关站为仿真原形，在MATLAB的Simulink环境下，建立了单台水轮发电机组及多台水轮发电机组并联运行、多路负载的开关站的仿真模型，并仿真了线路三相短路时，线路和水轮发电机的电流和电压的变化情况。通过对仿真结果进行分析，取得了较满意的仿真结果。     

三相负载连接中实验现象异常的探析

做三相对称负载星形连接无中线时,发现两中性点间电压不为零,有中线时中线电流不为零.导致这一现象的原因是供给负载的三相电源电压不对称,负载阻抗不对称.分析了异常现象产生的原因,提出了防范措施.     

基于双VSR的风电机组并网控制策略

针对兆瓦级永磁同步发电机组并网的控制要求,基于三相电压型脉宽调制（PWM）整流器的数学模型,重点研究了直接电流控制双闭环级联结构的三相电压型PWM整流器和基于SVPWM的三相电压型PWM整流器的控制系统设计,提出基于双电压型PWM整流器（VSR）的风力发电机组的并网控制策略,并建立该控制策略的等效电路模型.通过对该并网控制策略等效电路模型的仿真分析,验证了PWM整流器的升压整流特性;同时,该等效电路输出的三相交流相电流总谐波畸变率仅为1.64%,电流波形正弦度良好.仿真结果验证了该并网控制策略的可行性．     

采用电场分割法的电流耦合人体通信等效电路模型

针对电流耦合人体通信信道传输特性缺少简单、快速、有效的理论分析方法,提出了一种基于电场分割的电流耦合人体通信等效电路模型。以人体手臂为对象,按轴向、径向与环向进行几何分割,再根据电导、电容定义及4阶Cole-Cole模型计算分割后各区域的等效阻抗,进而获得人体手臂的等效电路模型。利用回路电流法计算分析10 kHz～10 MHz频率下等效电路模型,结果显示人体手臂信道电压增益随频率、发送电极夹角增大呈上升趋势,而随信道长度增加呈下降趋势。最后,采用COMSOL Multiphysics建立有限元仿真模型,仿真结果表明在10 kHz～1MHz频率范围内其与等效电路计算结果误差较小,变化规律一致,有效证明了等效电路模型在低频电流耦合人体通信的适用性和正确性。     

电力系统谐波对发电机的影响分析

电力系统中的非线性负载日益增加,给电网带来了严重的谐波污染,影响发电机运行.基于此,建立发电机在谐波影响下的T型等效电路模型,针对该模型进行机端电压和定、转子电流波形分析;并研究发电机在谐波影响下的稳定电磁转矩和脉动电磁转矩,分析谐波对发电机的转矩危害;叙述谐波对发电机的其他影响,并通过实际发电机实验完成理论验证.     

电容自励式无刷单相同步发电机的空载电势

介绍一种电容自励式无刷单相同步发电机空载电势的计算方法。其特点是将单相发电机的空载运行视为一相接电容负载而其余两相开路的三相同步发电机,通过对三相发电机不对称运行分析,便可得到其空载电势的计算公式。本方法简便实用,所导公式的规律性强。实测结果与用本方法计算值相符。     

大型汽轮发电机非全相运行磁密分析

针对非全相运行工况,以一台1 407 MVA核电汽轮发电机为例,建立了单机无穷大系统动态分析的场-路-网耦合时步有限元模型,分析计算了发电机额定并网运行时变压器高压侧一相断开和两相断开的非全相运行工况下,汽轮发电机定转子齿部磁密分布情况及其规律,并将其与正常负载运行时汽轮发电机定转子齿部磁密分布情况及其规律作对比。最后,提取气隙磁场密度并分析其变化规律,结果表明非全相运行后,并且除基波最大值下降外其他各次谐波最大值都增大,气隙磁密畸变较为严重。该研究为大型汽轮发电机设计与制造、安装和维修、运行与操作等工程实践提供基础理论参考。     

汽轮发电机电磁场有限元分析应用

应用有限元计算方法实现汽轮发电机电磁场分析,可以直接观看电机磁力线和磁密分布情况,结合图表处理得到磁密波形、电压波形及空载特性曲线,对电压波形进行谐波分析,提取基波和谐波,从而方便地算出波形畸变率、电话谐波因数．以一台65MW汽轮发电机作为实例,对有限元计算结果及样机试验数据对比分析,验证了有限元计算结果的准确性,为汽轮发电机设计引入有限元计算方法提供了有价值的参考．     

汽轮发电机失磁异步运行的耦合场有限元分析

为了准确模拟汽轮发电机失磁故障发生后的运行状态,建立了场、路、运动直接耦合的时步有限元分析模型,把电机的电磁场方程和定转子的等效电路方程进行联立求解,得到失磁故障过程中定子端电压、定子电流、转速、有功功率等变量随时间变化的波形,以及转子中涡流场的分布;通过间接耦合实现了失磁过程中转子的温度场计算.对1 000 MW汽轮发电机励磁绕组失磁进行了时步有限元分析,并通过转子温升计算和有功、无功功率波动结果可知：汽轮发电机失磁后,转差率、有功功率及转子铁心温度均在限定值内,但定子电流值过大,应采取及时的保护措施.     

2.1MW水冷双馈风力发电机的设计研究

本文主要针对2.1MW水冷双馈风力发电机进行设计与试验分析,通过建立发电机电磁场二维有限元计算模型进行多物理场耦合仿真,给出空载、双馈运行模式下的电磁场分布,三相突然短路、两相突然短路的电流、转矩突变趋势,并且采用路算与有限元方法对发电机稳态温度场进行计算.同时,文中对生产的样机试验数据与计算结果进行对比分析,为大容量水冷双馈风力发电机的设计改进提供设计与实用参考.     

大型感应电机定子绕组故障建模与仿真

介绍一种分析三相感应电机定子绕组故障的新模型,该模型由原始的相轴线模型经过变换得来,可应用于电机定子三相参数不对称的状态,编写适合三相感应电动机定子对称与不对称运行状态的仿真计算程序,通过实例对感应电动机的定子匝间短路和单相短路时的运行过程进行仿真计算,并对仿真结果进行分析.     

带零线电流判据的零线断线检测新方法

当三相低压供电系统零线断线时,用户侧的中性点位移电压将发生偏移,可能烧毁大量用户设备。利用负载电压或中性点位移电压识别零线断线的方法在输电线路较长以及三相负载不平衡度较大时会误检。为了解决上述问题,理论分析了三相配电系统正常运行和零线断线时中性点位移电压、零线电流和负载不平衡度的特征关系。基于零线断线时中性点出现位移电压但没有零线电流的特征,提出了带零线电流闭锁判据的识别零线断线新方法,提高了零线断线检测的准确率,实例计算结果说明了方法的有效性。     

带零线电流判据的零线断线检测新方法北大核心

当三相低压供电系统零线断线时,用户侧的中性点位移电压将发生偏移,可能烧毁大量用户设备。利用负载电压或中性点位移电压识别零线断线的方法在输电线路较长以及三相负载不平衡度较大时会误检。为了解决上述问题,理论分析了三相配电系统正常运行和零线断线时中性点位移电压、零线电流和负载不平衡度的特征关系。基于零线断线时中性点出现位移电压但没有零线电流的特征,提出了带零线电流闭锁判据的识别零线断线新方法,提高了零线断线检测的准确率,实例计算结果说明了方法的有效性。     

风力异步发电机输出功率-转速特性的计算

根据三相异步发电机的相量图、T-型等效电路和功率图,分析接电网运行三相异步发电机的输出功率-转速特性的计算方法。给出了15kW异步发电机和YL160-4电机作发电机运行时的计算和实验特性曲线,两者的吻合程度很好。