同步调相机误同期条件下的电磁特性分析

同步调相机并网运行时,同步控制器的误操作或故障均会导致其误同期,从而产生较大的冲击电流和冲击转矩.为了研究误同期对同步调相机各电磁量的影响,本文建立了300Mvar同步调相机时步有限元场模型.通过对同步调相机机端电压和电网电压之间相角差为0°、45°、90°和180°时的并网合闸过程进行计算,研究了同步调相机定转子电流和电磁转矩随相角差的变化规律.分析了不同合闸角对同步调相机气隙磁密波形以及定转子铁芯饱和的影响.研究结果可为同步调相机的运行安全性提供技术支持.     

输电线不同类型短路对同步调相机转子损耗及温升的影响

同步调相机可为特高压直流换流站提供无功功率,以保持系统电压稳定,防止直流换相失败。交流系统发生短路导致系统电压降低时,调相机会向系统提供大量无功功率。然而,高无功大电流会导致调相机转子损耗和发热增加。为了研究调相机承受系统短路故障的能力,该文将调相机的电磁场、温度场模型与电网模型耦合,计算了输电线路发生单相、两相和三相短路故障时,调相机转子槽楔和铁心的损耗分布,揭示了各部分损耗密度随转子径向深度的变化规律;在此基础上计算了三种短路故障下调相机转子的温度分布,获得了转子最大温升出现的位置;在考虑转子最高容许温度的条件下,揭示了调相机短路持续时间与短路故障类型之间的关系。该研究为提高调相机在系统故障情况下的工作能力提供了理论依据。     

同步调相机故障对上海庙——临沂特高压直流输电系统影响的研究

800 kV上海庙—临沂特高压直流输电工程受端（沂南换流站）配置有3台同步调相机,为换流站提供紧急动态无功支撑。近年来,山东省外同步调相机多次故障跳机,限制了同步调相机功能的发挥,须评估同步调相机故障对特高压直流输电的影响。基于PSACD仿真平台及现场设备实际参数,建立上海庙—临沂分层接入特高压直流输电工程的计算模型,评估了同步调相机甩负荷、失磁、出口短路故障及故障时同步调相机投运台数对特高压直流输电的影响,研究发现：甩负荷及失磁故障影响较小;升压变压器高压侧短路一般会导致直流换相失败,低压侧短路会导致直流功率大幅跌落但一般不会导致换相失败;同时投运2台及以上调相机可减少故障严重程度,加快故障恢复。研究结果可为现场有针对性地开展运维检修提供指导。     

含同步调相机的交直流混联系统稳定研究

针对交直流混联系统发生故障时出现无功不足和电压跌落的问题,需要在交直流混联系统交流侧加装同步调相机,对其提供强无功支撑,保证系统稳定运行.对含同步调相机的交直流混联系统稳定性进行了研究,将在不同故障下的交直流混联系统逆变侧接入同步调相机前后逆变侧母线电压情况进行对比,研究同步调相机接入对母线电压的补偿效果.建立了含同步调相机的交直流混联系统数值仿真模型,仿真结果表明加装同步调相机可提高交直流混联系统的稳定性,提升系统故障恢复能力.     

天山换流站调相机电力系统稳定器配置研究

同步调相机对于直流工程及电力系统的电压稳定具有重要意义,研究其电力系统稳定器配置的方法,对其在进相运行时有重要意义.首先对同步调相机中的主要控制环节设备建立数学模型;然后以发电机稳定为目标,研究在各种无功出力下阻尼变化趋势,建立同步调相机运行模型;最后论证了同步调相机配置电力系统稳定器的必要性和可行性.算例表明,与不配...     

双轴励磁调相机励磁绕组的优化设计

本文以传统同步调相机提出了一种转子上具有两组非对称励磁绕组结构的双轴励磁调相机,其可以运行在深度进相运行工况,增加无功功率的吸收能力。与传统同步调相机相比,双轴励磁调相机在转子磁极上开槽放入q轴励磁绕组,在d、q轴励磁绕组的作用下,励磁合成磁场可以位于转子任意位置。而d,q轴励磁绕组结构不同会影响励磁合成磁场的大小、分布及谐波含量等,从而影响双轴励磁调相机的性能。本文首先研究了转子q轴励磁绕组槽个数的不同对气隙磁通密度及谐波含量的影响,设计出基波磁通密度较高且谐波含量较低的方案。在此基础上研究了具有不同q轴励磁绕组槽距角的双轴励磁调相机的磁场分布和饱和情况,最后进一步对转子q轴励磁绕组的槽型结构实现优化,得到了一种可以提高基波磁通密度、降低谐波分量的转子结构,从而尽可能大的提高双轴励磁调相机的性能。本研究为大型双轴励磁调相机的设计和制造提供了理论依据。     

励磁变压器励磁涌流引起的调相机跳闸分析

同步调相机对特高压直流电网的安全稳定运行起着不可或缺的作用.结合调相机调试过程中励磁变压器保护误动情况,详细分析了调相机在启动过程中励磁系统产生谐波机理、励磁变压器产生励磁涌流的过程和原因,同时还分析了某厂家针对调相机启机过程研发的励磁变压器启动差动保护和常见差动保护的区别,从而得出励磁变压器差动保护能够保证调相机正常...     

经同步调相机补偿的HVDC电压稳定控制策略研究

要实现高压直流输电线路的安全稳定运行需要为其提供充足的无功功率。提出将同步调相机配置在高压直流输电线路换流站中,对其进行无功补偿以提升扰动或者故障时高压直流输电线路的逆变侧交流电压。基于PSCAD/EMTDC软件搭建了同步调相机与高压直流输电线路模型,对同步调相机的无功补偿能力进行仿真分析,并针对同步调相机补偿过程中出现的电压波动不能立即平稳的问题,提出一种针对同步调相机的励磁机的优化控制策略,实现了电压的快速稳定。     

加装同步调相机对多直流馈入受端电网的影响分析

随着直流的大规模馈入,受端电网运行特性发生显著变化,大量本地机组关停,导致动态无功储备和电压支撑不足问题凸显,电网承受扰动能力下降,因此迫切要求配置同步调相机等动态无功补偿装置。通过仿真软件对电网加装调相机前后的电压稳定裕度、引起直流换相失败的交流故障范围及短路电流水平进行仿真计算和比较分析,全面评估了多直流馈入受端电网中时加装调相机后对系统运行的影响。该研究为同步调相机布点配置和参数选取提供有效参考和依据,有助于推进多直流馈入大受端电网时同步调相机配置工作的开展。     

同步调相机对分层接入特高压直流输电系统的暂态过电压抑制作用研究

目前已有特高压直流工程采用分层接入方式,同时随着新能源发电占比的提高,送端电网面临着暂态过电压的问题,同步调相机可以抑制过电压,有必要深入研究同步调相机对分层接入特高压直流输电系统暂态过电压的抑制效果。建立了含同步调相机的分层接入特高压直流输电系统模型,理论分析了同步调相机对暂态过电压的抑制机理,针对降功率运行、双极运行双极闭锁、双极运行单极闭锁和高低端换流器同时换相失败4种不同工况,研究了不同台数同步调相机对暂态过电压的作用效果,最后提出了基于暂态过电压的短路比增量指标,定量评估了同步调相机对暂态过电压的作用效果。结果表明所提指标可有效定量评估同步调相机抑制暂态过电压的作用效果,当分层接入特高压直流输电系统整流侧交流系统短路比在3~8变化,投入1台同步调相机后整流侧交流系统基于暂态过电压的短路比增量为0.106~0.396,投入2台同步调相机后基于暂态过电压的短路比增量为0.251~0.788,因此,投入同步调相机可等效提高交流系统短路比,有效抑制送端暂态过电压。     

混合级联逆变器在STATCOM中的应用研究

随着多电平逆变器在电力系统无功功率补偿领域的广泛应用,为了对目前应用的静止同步补偿器（STATCOM）进行改进,提出了将2H桥与3H桥混合级联逆变器作为STATCOM的拓扑,运用EPWM进行调制的解决方案。该方案可以省去庞大笨重的变压器,减小功耗,降低输出谐波含量。文章对基于混合级联逆变器的STATCOM的工作原理进行了分析,在完成理论研究的基础上,利用电力电子仿真软件Simplorer进行了仿真研究,仿真结果表明,混合级联STATCOM具有输出波形质量好、动态响应速度快的优点。     

基于SBPF的链式STATCOM不对称控制策略

系统电压不平衡时,链式静止同步补偿器（STATCOM）应保持稳定运行,以提高系统功率因数及电压稳定性。但传统功率解耦控制的链式STATCOM在系统电压不平衡条件下,其运行性能会严重恶化。为此,提出一种新的采用星形联接的链式STATCOM的控制策略,将选择性带通滤波器（SBPF）与功率解耦控制相结合,实现链式STATCOM的不平衡控制及快速响应性能。仿真结果显示,所提的控制算法能显著提高链式STATCOM在系统电压不平衡时的运行稳定性及补偿效果。     

电网电压不平衡下星形级联H桥STATCOM的三相直流电压偏离控制策略

电网电压不平衡下,星形级联H桥STATCOM的三相直流电压通常被控制为相等。然而,为了应对电网的负序电压,三相调制波会变得不平衡。不平衡的调制波会减少STATCOM输出电压的阶梯数,同时还会使得三相直流电压的二次脉动不平衡,由此增加了输出电流的高频与低频的谐波含量。不仅如此,输出电流中还需要注入负序分量用来重新分配三相有功功率实现三相直流电压均衡,由此不利于电网的电能质量。为了提高电流的质量,在电网电压不平衡下将三相直流电压调节为不相等值,从而保证三相调制波的平衡且三相调制最大。基于这个思想,通过正负序分离,在满足电流平衡的前提下推导出三相直流电压参考值。同时,为了维持三相直流电压的稳定,推导了由三相直流电压偏差所产生的输出零序电压,由此分析STATCOM三相输入的功率流,发现由负序电压和零序电压产生的功率相互抵消,这就意味着STATCOM的三相直流电压可以自稳定,无需注入额外的负序电流用来实现三相直流电压稳定。最后,搭建400 V/±5 kvar的星形级联H桥STATCOM样机,验证了提出方法的可行性与有效性。     

静止同步补偿器滤波电感的选择

作为静止同步补偿器(STATCOM)的关键参数,滤波电感对补偿器的性能有着综合性的影响.为了合理选择滤波电感,以提供静止同步补偿器的设计参考依据,分析了滤波电感对补偿器的器件选择、结构设计、谐波特性、抗干扰能力及功率损耗等方面的影响.从装置的谐波特性和经济性来考虑,滤波电抗的标么值的合理范围为0.2～0.5.     

Combined use of tap-changing transformer and static VAR compensator for enhancement of steady-state voltage stabilities

Both tap-changer transformers and static VAR compensators can contribute to power systems voltage stabilities. Combining these two methods is the subject of this paper. Effect of the presence of tap-changing transformers on static VAR compensator controller parameters and ratings required to stabilize load voltages at certain values are highlighted. The interrelation between transformer off nominal tap ratios and the SVC controller gains and droop slopes and the SVC rating are found. For any large power system represented by its equivalent two nodes system, the power/voltage nose curves are found and their influence on the maximum power/critical voltage are studied.     

电力机车在电力系统中形成谐波的潮流计算与分析

电气化铁路的投运使得山西电网谐波问题愈加严重,本文以丰沙大铁路为研究对象,分析了Y/Δ-11牵引变换相接线输入系统的谐波源相位关系,建立了考虑系统电压相位和电压畸变的韶山Ⅰ型电力机车谐波模型,应用电流注入法研究了三相不平衡系统的谐波及负序分布问题,用所编程序计算了山西雁同电网在电力机车不同运行方式下的谐波和负序。     

An experimental study of the operating characteristics of an asynchronous motor with pulse supply

The fundamentals of design procedure of performance data of controlled asynchronous motors (AMs) supplied with pulse voltage are stated in this article. The proposed model is based on a L-shaped equivalent circuit for each of harmonics, on which the curve of applied to a phase voltage is displayed. It is proposed to find the increase of magnetic iron loss caused by hysteresis in proportion to the peak value of the pulse voltage. The influence of PWM voltage on magnetic hysteresis loss is determined by using a coefficient depending on the effective values of fundamental and higher harmonics of the EMF and voltages, as well as the coefficient taking into account the increase of electrical resistance of iron due to the skin effect. In a similar way, it is proposed to take into account magnetic losses in the rotor that are occasioned only by the influence of higher harmonics. It is proposed to determine the increase of resistance and decrease of the inductance of short-circuited rotor of the influence of currents of higher harmonics by the well-known Interelectro methodology. The resulting values of consumption current, power factor, effective power, and consumption power of an asynchronous motor with pulse voltage are calculated taking into account the total effect of currents and voltages of fundamental and higher harmonics. Based on the methodology that we have laid out, a program was written and modeling was carried out of the operational characteristics of an asynchronous motor with a power of 180 W supplied by a PWM inverter with a fundamental frequency of 50 Hz. In addition, the harmonic composition of pulse voltage was obtained by processing the oscillograms taken from phase windings of the motor supplied by the frequency converter. To experimentally check of the proposed model, an experimental plant for loading the asynchronous motor was assembled and the operational characteristics of asynchronous motor with the fundamental harmonic of 50 Hz were determined. The experimental results showed satisfactory convergence with the calculated results that makes it possible to recommend the proposed methodology to evaluate the energy indices of frequencycontrolled asynchronous motors.     

Modeling and enhanced control of DFIG under unbalanced grid voltage conditions

This paper presents a mathematical model of a doubly fed induction generator (DFIG) based on stator voltage orientation (SVO) in the positive and negative synchronous reference frames under unbalanced grid voltage conditions. The oscillations of the DFIG electromagnetic torque and the stator active and reactive powers are fully described during grid voltage unbalance. A new rotor current controller implemented in the positive synchronous reference frame is proposed. The controller consists of a proportional integral (PI) regulator and a harmonic resonant (R) compensator tuned at twice the grid frequency. Thus, the positive and negative sequence components of DFIG rotor currents are directly regulated by the PI + R controller without the need of involving positive and negative sequence decomposition, which indeed improves the dynamic performance of DFIG-based wind power generation system during small steady-state and relatively larger transient network unbalances. The theoretical analysis and the feasibility of the proposed unbalanced control scheme are validated by simulation studies on a 1.5-MW wind-turbine driven DFIG system. Compared with conventional single PI current control design, the proposed control scheme results in significant elimination of either DFIG power or torque oscillation under unbalanced grid voltage conditions.     

链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制策略

直流侧电容电压平衡是链式静止同步补偿器安全稳定运行的前提。针对直流电容电压不平衡现象做出分析,提出了一种叠加有功电压矢量的直流电容电压平衡控制策略。通过上下层分层控制和叠加有功电压矢量调整控制信号,使得有功功率能按需分配以弥补各级联模块间损耗的差异。上层控制通过解耦实现总体有功、无功功率控制,下层控制通过叠加有功电压矢量实现电容电压平衡控制。该策略物理意义明确、算法简洁、与其他控制量无耦合。通过基于Matlab的时域仿真和实验证明了该策略的正确性、有效性和可行性。     

基于新型统一电能质量控制器的光伏电站故障穿越技术

近年来,光伏电站低电压穿越技术得到了快速发展,但受限于光伏并网系统电压检测速度影响,光伏电站故障穿越的快速性等问题亟需解决。文中提出一种适用于光伏电站故障穿越的的新型统一电能质量控制器(UPQC)接入结构及控制方法。该型UPQC能够在高电压故障时,通过补偿使光伏电站出口电压稳定在额定值,系统具备高电压穿越的能力,并兼有谐波补偿功能,有助于光伏电站快速响应电网电压波动情况,提升光伏电站故障穿越能力。UPQC可以配合光伏电站在低电压故障时输出无功功率,帮助光伏电站在指定的时间内发出电网需要的无功功率,并且能够在高电压故障时吸收电网无功功率,加速电网电压恢复过程,综合提升光伏电站穿越能力。最后,文中给出100 MW光伏电站运行仿真结果,验证了所提电力电子补偿系统的有效性和可行性。