凸极同步发电机不同轴系下数学模型的对比与分析

通过对凸极同步发电机在abc轴系和dq0轴系下数学模型进行对比与分析,解决了同步发电机在进行数字仿真时不同轴系下数学模型的选择问题。以航空同步发电机为例,完成了分别采用abc轴系和dq0轴系下数学模型进行的空载启动、带50%额定负载启动、突加突卸负载和带整流器负载等情况下的仿真。主要分析了发电机输出电压中谐波成分,总结出同步发电机在abc轴系和dq0轴系下数学模型进行仿真时各自的特点。在进行凸极同步电机的数字仿真时,可根据对仿真结果精度的要求和具体带负载情况,灵活选择不同轴线下的数学模型。     

移15°双十二相隐极同步整流发电机数学模型的研究

分别在abc坐标系和dq0坐标系下建立了移15°双十二相隐极同步整流发电机的基本数学方程,推导了电机电压、磁链、输出功率、电磁转矩和转子运动方程。在MATLAB/Simulink中建立了移15°双十二相隐极同步整流发电机的仿真模型。对两路输出进行了不平衡负载仿真和试验。仿真与试验结果相比基本一致,验证了移15°双十二相隐极同步整流发电机数学模型的正确性。这为双十二相同步整流发电机运行性能和励磁控制系统的研究奠定了基础。     

同步发电机中不可直接测量量的左逆软测量方法

研究了同步发电机中一些不可直接测量量（功角、 dq轴暂态电势、dq轴电流分量等）的动态软测量问题。首先,建立了适合于软测量分析的同步发电机模型,该模型充分包含了同步发电机中的一些可直接测量量（如有功功率、无功功率、电流幅值等）,且是一类特殊的非线性微分 — 代数子系统。接着,针对所建立模型的特殊性,给出了适合此模型的推广的左逆软测量算法。然后,具体针对同步发电机的4阶实用模型设计了软仪表,实现了模型中所有不可直接测量量的软测量。最后,基于MATLAB/SimPowerSystems软件进行了数值仿真,用6阶次暂态模型模拟真实的同步发电机,验证了所提出的方法的有效性。     

表面插入式永磁同步发电机低电压调整特性

对表面插入式转子三相永磁同步发电机(PMSG)的负载特性进行了研究。用解析法推导出了实现零电压调节的条件。使用有限元分析计算磁场分布,根据磁场分布分析饱和对同步电抗的影响。实验结果表明:用饱和的双轴模型可对发电机的负载特性进行更精确的预测。     

同步发电机调节特性分析

文章运用数学推理的方法找出了同步发电机的励磁电流与负载电流及负载性质之间的关系,确立了同步发电机调节特性曲线的具体形状。通过理论分析,证实了有些书刊里给出的发电机调节特性曲线的错误之处。进一步分析,很容易发现它与变压器外特性曲线及同步发电机外特性曲线都属于同一类曲线族。     

同步发电机不同实用模型的大扰动特性对比研究

为了研究同步发电机3种实用模型对电力系统大扰动特性和暂态稳定极限的影响,采用dq0坐标系下的实用模型与abc坐标系下的电网模型联立求解的方法,推导了发电机与电网接口关系的方程,建立了以实用模型为基础的单机双回线无穷大系统,并以经过试验验证的场路网耦合时步有限元模型作为标准响应,对各实用模型进行校验。采用上述模型对300 MW同步发电机进行仿真计算表明:3种实用模型的大扰动特性存在明显差异,且暂态稳定极限都较为保守;额定励磁下,实用模型与时步有限元的暂态稳定极限最大相差8.8%。研究结果为电力系统仿真中合理选择发电机模型提供了重要参考。     

同步发电机整流系统的时域模型与瞬态计算

同步发电机整流系统的时域数学模型和瞬态特性对分析电力系统在扰动下的瞬态电磁响应有重要意义。以模式分类为基础,提出一种整流器统一数学模型,适用于整流器的各种工作模式。通过与实测数据对比证明该模型和计算方法的正确性。将整流器统一模型和同步发电机、负载的模型一起构成了同步发电机整流系统的时域模型,编制程序模拟系统的两种瞬态电磁特性。所得结果可用于进一步研究小型独立电力系统的数学模型和瞬态电磁特性。     

绕线式三相异步电动机改作同步发电机运行的实验研究

阐述了绕线式三相异步电动机改作同步发电机运行的原理，并通过运行特性试验和理论分析，得出了在转子绕组发热允许的情况下，除带负载的能力不够大，其它特性均与同步发电机相接近，可以代替同步发电机作电源。     

绕线式三相异步电动机改作同步发电机运行的实验研究

阐述了绕线式三相异步电动机改作同步发电机运行的原理，并通过运行特性试验和理论分析，得出了在转子绕组发热 情况下，除带负载的能力不够大，其它特性均与同步发电机接近，可以代替同步发电机作电源。     

直驱永磁同步风力发电机的控制器设计

推导出了永磁同步发电机在dq坐标系下的数学模型。根据直驱永磁同步风力发电机的结构特点,将滑模变结构控制理论应用于直驱永磁同步风力发电机中,设计出了速度环的变结构控制器,实现了发电系统的最大风能跟踪控制。最后,建立了基于Matlab的仿真模型并进行了仿真分析,仿真结果表明所设计的控制器具有良好的控制性能和鲁棒性。     

基于虚拟同步发电机的逆变电源控制策略研究

针对采用常规下垂控制方法的逆变电源存在稳定时电压和频率的偏移,不能完全满足电网运行要求的问题,采用了一种新的逆变电源控制方法即虚拟同步发电机(VSG)控制策略。建立了虚拟同步发电机的模型,参考同步发电机控制理论,重点设计了功频控制器和励磁控制器,搭建了以大容量汽轮发电机模拟电网的逆变器并网发电系统。通过Matlab/Simulink仿真验证了虚拟同步发电机中转动惯量的作用和虚拟同步发电机的并网调节特性,仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的逆变电源在外特性上近似等效为一个同步发电机,具有良好的调频调压性能,能很好地适应电网的运行要求。     

虚拟同步双馈风机对同步机作用路径及低频振荡影响分析

针对具有虚拟同步控制的双馈感应发电机机对系统低频振荡产生影响的问题,基于虚拟同步双馈风机的内电势运动方程,通过建立两机系统的线性化模型,分析了虚拟同步双馈风机对同步机作用的路径和物理过程,并采用阻尼转矩法阐明了虚拟同步双馈风机对同步机低频振荡的影响机理,最后进行了仿真验证。仿真结果表明:虚拟同步双馈风机内电势的相位受同步机内电势相位和幅值的变化而变化,继而直接影响同步机有功功率,或通过影响同步机端电压幅值变化的支路间接影响同步机有功功率,它们是虚拟同步双馈风机影响同步机阻尼的主要途径,此外,增大虚拟惯性时间常数和阻尼系数可以改善同步机低频振荡的阻尼,而增大电压控制带宽则会使同步机低频振荡的阻尼恶化。     

基于极点配置的新能源并网附加阻尼控制策略

大量新能源经电力电子装备接入电网改变了电力系统的阻尼特性,导致同步发电机低频振荡问题凸显,对系统安全稳定运行构成威胁。虚拟同步发电机作为一种新型的变流器控制技术,有必要对新能源基于该技术接入系统的阻尼特性进行深入分析。首先,建立虚拟同步发电机控制器的数学模型与同步发电机模型。其次,以新能源并入单机无穷大系统为研究对象,基于小信号分析法分析该策略与同步发电机的运行特性耦合机理。最后,提出一种新能源并网的附加阻尼控制策略,并基于电力系统极点配置法,设计附加阻尼控制器以改善系统阻尼特性并抑制系统低频振荡,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

灰色预测励磁控制同步发电机动态过程仿真

为了更准确地研究灰色预测励磁控制对发电机行为的影响,基于非线性派克模型构建了考虑PSS作用的同步发电机灰色预测励磁控制系统模型,并以单机无穷大系统为对象对其控制效果进行了仿真。与采用线性化模型相比,采用非线性派克模型可保证灰色预测控制输入数据的非负性,简化预测算法。考虑调速系统和PSS的作用后,能更加准确和全面的了解灰色预测励磁控制系统的控制效果。仿真结果表明,在大小扰动下,无论是否具有PSS,同步发电机励磁系统中引入灰色预测控制后均可明显地改善系统的稳定性。     

同步电机模型对暂态稳定性的影响分析

采用电力系统综合程序不同精度的同步电机数学模型,基于潮流进行暂态稳定仿真计算。通过对仿真实例计算得到暂态稳定结果,分析和比较电机数学模型对暂态稳定性研究的影响。     

基于自整定PID的同步发电机励磁系统建模仿真

励磁系统是同步发电机的重要组成部分,也是一个典型的反馈控制系统,文章分析了同步发电机的励磁系统,建立了基于matlab的同步发电机和自整定PID励磁仿真模型,并与传统PID算法进行了比较,仿真结果证明了系统的可行性和优越性。     

基于Koopman算子与卡尔曼滤波的同步发电机动态状态估计

动态状态估计是监测同步发电机动态行为的重要手段,准确的动态状态估计结果对于指导电力系统安全运行与高效控制具有重要意义。从数据驱动的角度出发,提出了基于Koopman算子与卡尔曼滤波的同步发电机动态状态估计方法。该方法首先利用汉克尔动态模态分解算法从发电机动态响应数据中提取Koopman算子,进而以提取的Koopman算子为基础构建同步发电机状态空间模型,并利用卡尔曼滤波对同步发电机状态变量进行动态估计。该方法无须事先构建发电机模型及参数,实现了完全数据驱动的动态状态估计。仿真实验结果表明,在发电机模型及参数失配的情况下该方法估计精度明显高于传统以模型为基础的估计结果,具有较好的自适应性和鲁棒性。     

独立运行的异步化同步发电机参数优化设计

针对独立供电系统中异步化同步发电机的参数设计问题.依据柴油发电机组中异步化同步发电机的数学模型及最优化理论,使用坐标方式下降法和空间角度二分法下降法相结合的搜索方法进行参数优化.参数优化结果表明:考虑到异步化同步发电机外形尺寸的约束及输出电能质量的要求时,在规定的转差率范围内发电机主要感抗值变化不大;复励变压器的感抗优...     

永磁直驱风力发电机无传感器矢量控制研究

在背靠背直驱永磁风力发电系统中,无传感器控制技术一直是研究的热点.在双Y移30°六相永磁同步发电机数学模型的基础上,设计了一个基于饱和函数的新型滑模变结构观测器,用于估算电机的转子位置和速度.利用估算的结果,实现了永磁直驱同步风力发电机组的无传感器矢量控制.仿真和实验结果表明该设计的滑模变结构控制器对负载扰动具有很强的...     

基于交叉饱和主磁路的同步发电机数学模型

在同步发电机派克方程的基础上,利用同步发电机的空载特性曲线,建立用电压、电流、磁链表示的考虑主磁路交叉饱和的同步发电机数学模型.通过仿真研究论证该模型的正确性,该模型适用于研究同步发电机处于非正常工况等主磁路饱和程度变化较大时的运行行为,能够比较准确地分析主磁路饱和程度变化对于同步发电机运行行为的影响,相比线性模型具有准确性高和适用范围广的优点.