千兆瓦静态励磁发电机高频轴电流调谐滤波器研究北大核心

在大型发电机广泛应用的静态励磁系统晶闸管换相引发幅值较高的高频轴电压脉冲,使得轴电压成为影响大型发电机安全可靠运行的主要问题之一。文章在现场实测1 000 MW发电机轴电压的基础上,建立了基于Matlab Simulink Power System的大型静态励磁发电机轴电压仿真模型,分析得出静态励磁系统输出共模电压基频及其奇次高频谐波轴电压应为大型汽轮发电机轴电压的防治重点,研究提出了一种选择滤除千兆瓦静态励磁发电机高频轴电流的调谐滤波器,仿真表明该滤波器对所选择的高频轴电流滤除效果良好。     

大型汽轮发电机轴电压和共模电压仿真建模研究

针对励磁变二次侧星形连接的传统轴电压仿真模型不能揭示励磁变三相对地电容不平衡导致轴电压增大的局限性,首次建立了励磁变二次侧角形联结的大型发电机静止励磁的轴电压数值仿真模型,对静止励磁轴电压主要成分及其防治措施进行了仿真分析,并与1000MW发电机轴电压现场实测比对,得出静态励磁系统输出共模电压高频奇次谐波是大型汽轮发电机的主要轴电压源的结论。对励磁变二次侧角形联结的大型发电机的共模电压及轴电压进行了仿真,发现励磁变三相对地电容不平衡将导致共模电压畸变及轴电压增大,并仿真研究了相应的抑制策略。     

静态励磁引起的发电机轴电压成分辨析

发电机轴电压有多个可能的影响因素,静态励磁是其中之一。本文介绍了用以分析静态励磁对发电机轴电压在低频和高频两方面造成影响的模型电路,结合在大型汽轮发电机上的轴电压实测录波曲线,强调了静态励磁引起的发电机轴电压成分的波形特征,有助于正确分析轴电压的确实来源。理论分析和测试结果都证明了采取适当的措施可以消除静态励磁对轴电压的影响。本文还简单总结了防止轴电压危害的监视措施及其局限性。     

发电机静态励磁系统产生的轴电压分析和防治

目前,国内、外大型汽轮机组基本上采用静态励磁系统作为发电机转子励磁电流的供电电源,静态励磁系统引起的轴电压对发电机组轴瓦电腐蚀的危害程度也比传统的励磁方式大得多。在重点分析了静态励磁系统的轴电压产生原因及传输机理之后,针对机组实际运行工况进行了相关试验测试,根据试验结果给出了相应的防范措施。目前,这些轴电压防治措施已经在国、内外大型机组上得到广泛应用。     

汽轮发电机中静止励磁轴电压的分析与抑制

采用静止励磁的大型汽轮发电机,整流输出的共模电压施加在轴系对地电容上,产生一种交流轴电压。该轴电压大于20 V时,容易击穿油膜,产生电腐蚀,严重损伤轴承。为了抑制这种轴电压,提出了一种对称互补RC模块的方法。该模块由转子汽机端、励磁端无源RC接地电路与整流输出侧的对称滤波器构成。汽机端RC接地电路主要消除直流和低频轴电压;励磁端RC电路主要抑制高频轴电压脉冲。当接地电刷故障时,对称滤波器起后备保护作用,综合运用可以将各种轴电压降低到无害水平。通过对一台 600 MW汽轮发电机励磁系统和轴系建模仿真,将采取不同防范措施后的仿真结果进行对比分析,验证了该方法的有效性和可靠性。     

基于混合励磁电机的直驱式风电系统

介绍了一种新型的基于混合励磁同步发电机的直驱式风力发电系统. 针对混合励磁直驱式风力发电系统的特点,提出了一种新的控制策略,实现了最大风能跟踪.在同步旋转坐标系建立了混合励磁同步发电机和三相并网逆变器的数学模型,通过控制混合励磁同步电机的励磁电流来稳定三相并网逆变器的直流母线电压,并通过控制混合励磁同步发电机的转速来实现最大风能跟踪.网侧变换器采用电网电压定向的矢量控制,实现了dq轴电流解耦控制.仿真结果表明:该控制策略使三相并网逆变器有良好的动、静态性能,且实现了风能的最大跟踪.     

金鸡岭热电厂发电机两种励磁方式的比较

发电机励磁系统原理及运行要求 发电机在运行时为了使转子建立磁场,转子绕组必须通入相应的直流电流,而产生这个磁场的直流电流,称为发电机的励磁电流.供给同步发电机转子励磁电流的电源以及其有关装置统称励磁系统.同步发电机运行的可靠性与其励磁系统有十分密切的关系.在电力系统正常运行的情况下,励磁系统要维持发电机或系统的电压水平,合理分配发电机间的无功负荷,提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性,必须满足以下要求.     

改进式SHEPWM对三电平变频器系统的共模电压和轴电压的抑制作用

降低三电平中点钳位式变频器驱动电机的共模电压和轴电压,减小轴电流,对预防定子绕组绝缘击穿和延长轴承寿命以及减小电磁干扰等具有重要意义。使用改进型特定谐波消除脉宽调制技术,选择消除变频器输出共模电压中的低频分量,再使用共模滤波器滤除剩余的高频分量,在电机端得到了较低的共模电压和轴电压。并对有、无共模滤波器以及在工频电网供电下的共模实验数据进行了对比分析,结果证实该方法简单高效。     

直驱式混合励磁风力发电系统控制策略的研究

介绍了一种新型的基于混合励磁同步发电机的直驱式风力发电系统,提出了一种基于矢量控制的新型控制策略及其实现方法。建立了混合励磁同步发电机和风机的数学模型,通过控制混合励磁同步发电机的励磁电流来稳定三相并网逆变器的直流母线电压,通过控制混合励磁同步发电机的转速来实现最大风能跟踪。网侧变换器采用电网电压定向的矢量控制,实现了dq轴电流解耦控制。采用Matlab/Simulink工具箱,建立了该系统的仿真模型,在不同条件下进行了仿真。仿真结果表明,在风速变化时,通过调节励磁电流,在保持直流母线电压不变的同时,系统可有效地实现最大风能跟踪和逆变并网,从而验证了该控制方法不仅算法简单有效,而且便于实现。     

直驱式混合励磁风力发电系统控制策略的研究

介绍了一种新型的基于混合励磁同步发电机的直驱式风力发电系统,提出了一种基于矢量控制的新型控制策略及其实现方法.建立了混合励磁同步发电机和风机的数学模型,通过控制混合励磁同步发电机的励磁电流来稳定三相并网逆变器的直流母线电压,通过控制混合励磁同步发电机的转速来实现最大风能跟踪.网侧变换器采用电网电压定向的矢量控制,实现了dq轴电流解耦控制.采用Matlab/Simulink工具箱,建立了该系统的仿真模型,在不同条件下进行了仿真.仿真结果表明,在风速变化时,通过调节励磁电流,在保持直流母线电压不变的同时,系统可有效地实现最大风能跟踪和逆变并网,从而验证了该控制方法不仅算法简单有效,而且便于实现.     

1 000 MW发电机保护定值与励磁调节器参数的匹配

为提高1 000 MW发电机组运行的可靠性和稳定性,防止励磁系统出现异常而导致发电机保护误动作,通过工程实例分析了发电机失励磁保护定值与励磁调节器欠励磁限制参数之间的匹配、发电机过励磁保护定值与励磁调节器电压/频率限制参数之间的匹配、发电机定子过电流保护与励磁调节器定子电流限制之间的匹配。     

核电站大型无刷励磁发电机转子温度测量方法分析

主要介绍了核电站百万千瓦级,不同无刷励磁方式下汽轮发电机组转子温度的测量方法。大亚湾核电站、岭澳一期核电站采用三机旋转励磁,通过在励磁机定子的磁极之间装设探测线圈,在励磁机转子轴上安装测量滑环,测量转子电压、电流得到转子温度。在正在建设的岭澳二期项目中,采用机端励磁变压器构成两机励磁系统,通过工厂实验数据和一定算法测量转子实时温度的新方法。该方法实现简单,无需额外装置,测量可靠性高,提高了发电机的安全运行水平,在我国积极发展核电的今天,具有一定的参考意义。     

基于磁脉冲压缩的DBD高频双极性纳秒脉冲发生器的设计及其放电特性

作为高压高重复频率脉冲电压发生器的开关器件,磁开关的耐压、通流能力以及寿命远高于半导体开关,因而适用作为介质阻挡放电(DBD)激励电源的开关。为研究双极性高频下DBD等离子体放电特性,提出高频双极性磁脉冲压缩系统。首先,阐释通过全桥逆变电路、脉冲变压器和磁开关产生双极性脉冲的原理,并叙述该系统关键器件的设计;其次,利用PSpice仿真软件研究电路关键参数对输出波形的影响规律,测试电阻性负载电压波形,并与仿真结果进行对比分析。测试结果表明,通过双极性磁脉冲压缩系统,能够在负载两端输出的纳秒脉冲电压具有以下参数:幅值在5~13k V可调,上升沿100ns左右,重复频率可高至几千Hz。最后,针对高频双极性下的放电现象进行研究,结合DBD放电模型和放电图片探索高频双极性脉冲电压下放电特性与频率的关系,充实了高频放电理论研究。     

交流励磁机系统模型与静态励磁系统模型大干扰稳定性分析

选择交流励磁机系统IEEE—AC2A模型与静态励磁系统IEEE—ST1A模型进行仿真研究,仿真结果表明系统受大干扰后,静态励磁系统在抑制功角摆动、维持发电机机端电压和维持系统频率的能力上优于交流励磁机系统,为励磁系统建模,励磁系统选型,励磁系统大干扰稳定性分析等相关研究工作提供了可借鉴的经验。     

自动电压控制(AVC)在DCS中的实现与应用

自动电压控制(AVC)是电网安全、优质和经济运行的重要手段.针对现有的无AVC功能的励磁系统,通过分散控制系统(DCS)中的软硬件,接受电网调度能量管理系统(EMS)来的电压指令实现相关的调节逻辑,输出脉冲指令来增减励磁电流,改变发电机无功,从而实现电网自动电压控制.这一方法不仅有效降低电网电压波动幅度和频率,而且简单实用、节约成本,减轻了操作强度.     

Transient excitation boosting at Grand Coulee Third Power plant:power system application and field tests

Transient excitation boosting (TEB) has been installed on the Grand Coulee Third Power Plant hydrogenerators (three 600 MVA units and three 700 MVA units). The authors describe the application and implementation of transient excitation boosting based on direct detection of a critical disturbance. Using telemetry, a signal is sent to inject a decaying pulse into the excitation systems of large generators with very powerful static exciters. This open-loop control improves interarea transient stability. TEB is initiated for outages of the 3100 MW Pacific HVDC intertie, and results in a decaying pulse input to the generator voltage regulators. TEB temporarily raises Pacific Northwest transmission voltages which increases voltage-sensitive loads. The increased load brakes Northwest generators which are accelerating because of the loss of HVDC intertie power. Transient stability of the parallel Pacific AC intertie is thus improved. Power system-wide commissioning tests were conducted on May 7, 1991. The tests are described and test results compared with simulation results     

A passive EMI filter with access to the ungrounded motor neutral line: direct connection of a general‐purpose inverter to a three‐phase grounded voltage source

This paper proposes a small‐sized passive EMI filter for the purpose of eliminating high‐frequency shaft voltage and ground leakage current from an AC motor. The motor is driven by a general‐purpose PWM inverter connected to a three‐phase grounded voltage source. The passive EMI filter requires access to the ungrounded neutral point of the motor. This unique circuit configuration makes the common‐mode inductor effective in reducing the high‐frequency common‐mode voltage generated by the PWM inverter with a carrier frequency of kHz. As a result, both high‐frequency shaft voltage and ground leakage current can be eliminated very efficiently. However, the common‐mode inductor may not play any role in reducing the low‐frequency common‐mode voltage generated by the diode rectifier, so that a low‐frequency component still remains in the shaft voltage. Such a low‐frequency shaft voltage may not produce any bad effect on motor bearings. The validity and effectiveness of the EMI filter are verified by experimental results obtained from a 200‐V 5‐kVA laboratory system. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 159(2): 80–87, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20243