考虑直流侧线路电阻时十二相发电机整流系统突然短路研究

本文根据功率平衡的原则，将十二相发电机整流供电系统直流侧线路电阻折算到相应的交流侧各相绕组。在此基础上导出了相应的定子短路时间常数的表达式。借鉴文献[1]的结论，进一步导出了考虑线路电阻时十二相发电机整流系统直流侧突然最大短路电流的计算公式，说明了线路电阻对短路电流的影响。通过数字仿真及试验进行了验证。     

多相混联式整流发电机系统直流侧短路电流

针对多相混联式整流发电机系统直流侧突然短路的问题,以十二相整流发电机系统为例,分析了十二相整流输出端不同联接方式,并推导了交流侧短路电流的解析表达式和不同串并混联方式下的多相整流系统直流侧短路电流,进而获得了各种联接方式下直流侧短路电流的解析表达式,总结归纳出了相应联接方式下的直流侧和交流侧短路电流比值范围,结果表明,即使均采用"两并两串"方式,但不同串并组合时的直流侧短路电流峰值是不同的;通过有限元仿真和样机试验验证了理论分析结果的正确性,为舰船电力系统开关保护装置的合理选择和设计提供了指导,研究方法可推广至其他多相整流发电机在任意混联拓扑输出方式下的直流侧短路电流分析。     

十二相同步发电机整流系统直流侧突然短路的研究

分析十二相同步发电机整流系统在空载下的直流侧突然短路,论证了直流侧短路时相当于交流侧而言,相当于十二相对称短路,据此导出了交直流侧短路电流及电磁转矩的表达式,并给出了交直流侧最大短路电流及冲击电磁转矩的实用计算公式,为系统保护装置的设计提供了理论依据。     

十二相整流同步发电机系统异桥相间短路的故障分析

十二相整流同步发电机系统在移动平台已得到广泛应用。出于对系统安全运行问题的全面考虑,该文分析了该系统中一种特殊的定子内部短路故障——异桥相间短路。考虑到故障相所在的两组三相绕组之间故障附加回路的特殊拓扑结构及其对整流桥换相模式的影响,该文对原有的十二相整流发电机多回路数学模型进行了扩充,用来计算异桥相间短路的定、转子绕组及整流桥直流侧负载电压、电流等电气量,并通过样机实验,验证了计算结果的准确性。基于仿真与实验结果,分析了十二相整流发电机定子绕组异桥相间短路故障的电气特点,特别指出其短路回路电流等故障量随直流侧负载电阻增大而减小,为这种特殊故障的危害评估及保护研究提供了依据。     

十二相整流同步发电机同组星形连接绕组的相间短路故障

十二相整流同步发电机系统的安全可靠运行意义重大,分析了该系统中4Y移15°的定子绕组可能出现的一种内部故障——发生在同组星形连接三相绕组之间的内部相间短路。首先建立了十二相整流发电机同组星形连接绕组内部相间短路的多回路数学模型,考虑了故障附加回路对电机气隙磁场和系统回路拓扑结构的影响,实现了故障前后定子和转子绕组以及整流桥直流侧各处电压、电流的数字仿真。继而在特制的样机上进行了不同负载工况的故障实验研究。通过对比分析实验与仿真结果,说明了数学模型的正确性。最后结合仿真结果与理论分析,总结了十二相整流发电机同组星形连接绕组相间短路的故障特征,尤其是短路回路电流的特点及其影响因素,为故障的危害评估、检测或保护研究提供了依据。     

12/3相双绕组感应发电机直流侧突然短路电流分析

通过适当简化分析，表明12／3相双绕组感应发电机直流侧突然短路不需要考虑辅助励磁绕组，等效为单独的十二相功率绕组直流侧突然短路，据此导出了交直流侧短路电流表达式。在此基础上，针对大容量的感应发电机，给出了估算交、直流侧最大冲击电流的简化计算公式，并论证其最大电流的到达时刻小于交流周期的二分之一，且随负载的增加其最大电流的到达时刻有所提前的结论。通过实验和仿真对比验证了该文所得结果的正确性，为系统保护装置的设计提供了理论依据。     

十二相整流同步发电机定子匝间短路故障计算

十二相整流同步发电机能提供大功率、高品质的直流电源,已广泛应用于舰船、飞机等移动平台中。鉴于对平台安全运行的高可靠性要求,本文对其中十二相电机可能发生的定子绕组匝间短路故障进行了理论和实验研究。建立了十二相整流发电机定子匝间短路的多回路数学模型,既可全面计及短路故障点位置和气隙磁场空间谐波,又能考虑正常及定子匝间故障情况下整流管不同通断状态引起的回路拓扑结构变化。用变步长的数值积分法求解了由时变系数微分方程组构成的数学模型,实现了系统正常及定子匝间短路故障时对发电机定、转子绕组及直流侧负载电压、电流等电气量的数字仿真。在一台特制的4kW十二相样机上进行了负载工况下定子匝间短路实验,实验结果与仿真结果吻合,验证了数学模型的正确性,并据此分析了十二相整流发电机定子匝间短路故障的电气特点。计算结果为十二相电机定子匝间短路故障的检测或保护研究提供了重要依据。     

双绕组交直流发电机直流侧突然短路分析

根据3／12相双绕组发电机的基本磁链方程和电压方程以及等效电路，该文建立了双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的基本电压方程；通过进行适当的近似，用解析的方法分析了突然短路的过渡过程，给出了定转子时间常数的简明表达式和整流绕组交流侧的短路电流表达式以及直流侧最大短路电流的近似计算公式。在此基础上，研究了交流负载对直流侧短路电流的影响并给出了相应的物理解释。模拟试验结果表明：交流侧负载的大小对直流侧短路电流有较大的影响，而功率因数对直流侧短路电流的影响很小，验证了理论分析的准确性。     

3/12相双绕组发电机交直流同时突然短路研究

根据3／12相双绕组发电机的基本磁链和电压方程以及等效电路，该文用解析分析和电路模型仿真两种方法详细研究了交直流同时突然短路的过渡过程，得出了定转子短路时间常数和交流侧短路电流的完整表达式，通过适当的近似，进一步给出了适合工程应用的交流侧短路电流的近似和简明表达式以及直流侧最大短路电流的估算公式。另外，还研究了线路电阻对短路电流的影响，结果表明：在分析和测试交直流同时突然短路时，线路电阻，尤其是直流侧线路电阻必须考虑，仿真和实验验证了该文所得数学模型及分析方法的准确性。     

中压直流综合电力系统发电机并联控制策略

针对中压直流综合电力系统多相整流发电机采用传统直流侧电压—功率下垂励磁控制策略,在轻载工况存在功率分配不均的问题,建立了多相整流发电机等效数学模型,理论分析了功率分配不均问题的产生机理,研究了一种按发电机负载率选择电压反馈输入源的改进控制策略,并构建了并联整流发电机短路测试平台,开展了并联机组直流侧短路电流的理论推导、仿真计算与试验测试.对比结果表明,通过轻载时引入交流侧输入电压作为励磁控制器的电压反馈源,可实现并联发电机组轻载正常建压,短路电流峰值按比例分配,验证了所采用策略的有效性.     

地铁供电系统直流侧矩路暂态过程分析

24脉波整流系统因具有很强的削弱网侧谐波电流的功能,已广泛应用到城市轨道交通电网建设中.精确计算出该牵引整流系统的直流侧短路电流对设计短路时保护器件和相关电力设备是非常重要的.牵引整流系统直流侧短路可分为粘流所直流侧近端短路和牵引网远端短路.通过分析分别建立了近端短路暂态和稳态计算模型以及远端短路暂态计算模型,并通过Matlab对该模型进行了仿真,其结果表明了该模型的正确性.     

特高压柔性直流阀组投入过程中混合型MMC启动充电策略

在基于两个阀组串联构成一极的特高压柔性直流输电系统主接线方案中,为了实现混合型模块化多电平换流器(MMC)阀组的在线投入并简化其操作流程,混合型MMC需具备在直流侧短接情况下完成启动充电的能力。首先分析了直流侧短接时混合型MMC在不控充电阶段的工作原理,发现该阶段所有半桥子模块始终处于旁路状态,其自取能电源无法启动。为解决这一问题,提出了一种基于负向电流支路部分子模块切出的可控充电控制策略。该方法不仅可保证半桥子模块电容能够串入回路中进行充电,而且可维持子模块间的电压均衡,并最终将其电容充电到额定电压附近。最后,在仿真模型以及实验样机上验证了所提策略的有效性以及性能分析的正确性。     

直流牵引供电系统短路计算模型分析

分析了现阶段地铁直流系统短路计算存在的问题,对地铁直流供电系统短路计算模型进行了分析与改进,建立了一套符合保护整定和校验要求的故障计算模型。分析了地铁直流系统稳态短路计算误差产生的原因,从机组等效和拐点电流两方面给出了减小误差的方法,并给出了优化后的程序计算流程。介绍了直流侧出口和远端短路暂态电流的计算模型,在此基础上提出了一种通过超调量来区分出口、近端、远端短路故障的方法,以及近端短路暂态电流的计算方法。仿真验证表明,上述计算模型和方法在计算误差和完整性方面满足保护整定与校验要求。     

新型直流系统绝缘在线监测及选线装置

提出了1种新的直流系统选线方法,根据这种方法开发了新型直流系统在线监测及选线装置,该装置能够计算直流系统的正负母线绝缘电阻和每一支路的绝缘电阻,从而能非常方便的发现各条支路的对地绝缘情况,不存在监测死区和漏洞,具有较高的可靠性。     

基于电压源换流器的柔性配电系统故障限流方案

基于电压源换流器的直流配电系统故障线路电流因电容放电而迅速上升,换流器中大量电力电子器件使系统对故障隔离时间提出较高的要求,而故障限流器接入直流系统不仅能限制直流侧故障线路电流,还能限制交流侧以及换流器中的电流。从系统整体限流的角度出发,提出一种基于全控型晶体管的新型限流模块,根据两极短路的故障暂态过程对限流原理进行详细分析,并给出限流模块参数选择的一般原则及其理论计算方法。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,通过大量的仿真测试、对比,验证该限流方案的有效性。     

具有故障隔离能力的新型MMC子模块及混联桥臂拓扑

针对半桥型模块化多电平换流器不具有直流故障阻断能力,柔性直流输电架空线方案存在较高暂态故障率问题,首先提出了一种三电容钳位型双子模块(TCDSM)拓扑。该拓扑与现有钳位双子模块相比,改善了基于钳位双子单元模块柔性直流输电直流侧短路反向电流故障隔离能力。然后,详细介绍了TCDSM拓扑的工作原理和性能分析,并提出了一种新型混联型桥臂换流站方案。新提出的混联型桥臂方案与钳位双子模块和半桥子模块组成的混联型桥臂方案相比,在不牺牲阻断能力的前提下,运行损耗基本相当,初始建站成本更低,从整体上优化了换流站建设成本。最后,通过仿真和实验结果验证了该拓扑及新型混联型桥臂方案的可行性。     

Feasibility study of AC- and DC-side active filters for HVDCconverter terminals

The authors evaluate the technical and economic feasibility for active filtering of DC-side voltage harmonics and the AC-side current harmonics produced by a HVDC (high voltage direct current) converter. The following designs for the active filter concepts are compared with the existing AC-side and DC-side passive filters used at the Dickinson terminal of the CU HVDC transmission line project: the DC-side active filter consisting of a capacitor coupled current injection source to neutralize the 12th, 24th, and the 36th harmonics actively and the AC-side active filter designed to provide the same fundamental frequency-reactive VARs as the existing passive filters. Controlled currents are injected to filter the 11th and the 13th harmonic current actively. A cost comparison is made between these active filter designs and the cost of the existing passive filter supplied by the United Power Association     

基于MMC的直流电网故障分析和保护方案研究

对MMC型直流输电系统直流侧故障检测方法及保护方案进行了研究。分析直流侧故障特性,提出了一种R-L并联限流结合电流变化率的故障检测方法,提高了故障检测速度。对采用直流断路器的故障处理方式,提出一种可有效解决出口断路器不正确动作时故障隔离问题的后备保护方案。运用PSCAD/EMTDC构建四端直流电网仿真模型,验证了故障检测方法和保护方案的有效性。