不对称转子结构双轴励磁电机同步电抗计算

双轴励磁同步电机(双励机)具有高稳定性和深度进相运行能力，对于提升电力系统稳定性、抑制系统过电压具有重要意义。具有两相不对称正交转子绕组结构的双励机转子热负荷低、结构简单，但也导致其磁路结构与传统同步电机有很大不同，进而影响同步电抗的大小。本文建立了双励机的时步有限元模型，分析了励磁方式对励磁磁动势与运行工况对气隙合成磁动势，即对同步电抗的影响。采用两种方法计算了不对称转子结构双励机的同步电抗，对比研究了双励机与传统同步电机同步电抗的差异，揭示了不同励磁方式下双励机同步电抗随功角的变化规律。研究结果可为双励机的精确仿真计算提供理论依据。     

基于ANSYS的永磁同步电机场路结合电磁设计方法

提出了一种基于ANSYS Maxwell 2D的永磁同步电机(PMSM)场路结合电磁设计方法。通过ANSYS Maxwell 2D软件分析计算得出PMSM 2D理想电机模型的空载励磁电动势、负载时的励磁电动势、直轴同步电抗和交轴同步电抗参数,并以此修正基于电路和磁路的电磁设计程序中用来计算空载励磁电动势、负载时的励磁电动势、直轴同步电抗和交轴同步电抗参数的校正系数,从而使得PMSM的设计结果更加准确。通过该方法设计了PMSM并进行了试验。试验结果验证了该设计方法的正确性。     

西门子隐极电机电抗和时间常数及突然短路电流

用额定电流时的主电抗和额定电压（突然短路饱和）时的电枢、励磁和阻尼绕组漏电抗、阻尼绕组谐波漏抗、励磁绕组对直轴阻尼绕组的漏抗,计算出隐极同步电机的超瞬变和瞬变电抗、时间常数以及突然短路电枢和励磁电流,与西门子（Siemens）公司提供的发电机超瞬变和瞬变电抗参数、时间常数、突然短路电流的计算机计算结果完全一致。     

使用双励机提高远距离输电线路的稳定性

本文介绍了双轴励磁同步发电机（双励机）的两种励磁控制方式以及使用双励机提高远距离输电线路稳定性的效果，计算机仿真和动模实验表明：双励机的励磁绕组结构使得双励机具有良好的可控性，能充分发挥励磁控制的作用。使用双励机能大幅度地提高系统的静态稳定功率极限和暂态稳定功率极限，并具有很强的进相运行能力和较好的动态特性。     

西门子隐极电机的电抗、时间常数及突然短路电流

用额定电流时的主电抗和额定电压（突然短路饱和）时的电枢、励磁和阻尼绕组漏电抗、阻尼绕组谐波漏抗、励磁绕组对直轴阻尼绕组的漏抗,计算出隐极同步电机的超瞬变和瞬变电抗、时间常数以及突然短路电枢和励磁电流,与西门子（Siemens）公司提供的发电机超瞬变和瞬变电抗参数、时间常数、突然短路电流的计算机计算结果完全一致,并且阐明了不能用额定电流时的电抗、时间常数和突然短路电流来代替额定电压时的数值。     

永磁电机电枢反应电抗的研究

针对永磁同步电机的电抗参数的变化规律进行研究。介绍并完善等效交直轴磁路法,对不同功率,不同磁路结构的永磁同步电机进行电抗参数的计算,根据计算结果总结电机电抗参数随内功率因数角的变化规律,以及与磁路结构的关系。对多台电机进行电抗参数的测试,在测试过程中对电压积分法进行完善,使得测试方法更为准确,并将测得数据与计算数据进行对比。     

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。     

发电机内电势相角与功角的测量方法及应用

传统的发电机内电势与功角通过实时测量发电机端电压电流以及发电机直轴电抗Xd和交轴电抗Xq计算得到.由于发电机在不同运行状态下Xd,Xq发生变化,产生计算误差.为此,提出一种转子位置测量法,利用发电机组的键相脉冲信号和机端电压来测量发电机内电势相角与功角.该方法不受发电机等效计算模型和同步电抗参数误差的影响,具有较高的精度,适用于电网扰动和暂态过程的实时功角测量.     

具有电压和功角稳定的双励机非线性最优励磁控制

在坐标变换和状态反馈控制的基础上，结合动力系统方法，推导设计了同时考虑电压与 功角稳定的双轴励磁同步发电机(双励机)的非线性最优励磁控制器。对单机-无 穷大系统仿真结果表明，采用非线性最优励磁控制的双励机，不仅调节精度高，而且动态品 质好，能较大幅度地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性。     

混合励磁永磁发电机电抗参数研究

针对混合励磁永磁同步发电机的特殊磁路结构,介绍了一种用以计算交、直轴电抗参数的计算方法。利用该方法计算了1台7.5 kW、1 500 r/min的混合励磁永磁发电机的交轴电抗和直轴电抗,利用试验测试电抗参数对计算结果进行了验证。结果显示,所提混合励磁永磁同步发电机交、直轴电抗参数计算方法计算精度较高,为混合励磁永磁同步发电机结构参数和电抗参数的合理设计提供了帮助。     

基于绕组函数法的分数槽集中绕组永磁同步电机电感参数研究

利用绕组函数法量化分析分数槽集中绕组永磁同步电机相对于整数槽绕组电机的自感与互感特性,并推导出通用性规律,得出不同每极每相槽数时分数槽集中绕组永磁同步电机电感参数与同极数整数槽绕组的比值规律。利用有限元分析工具对该类绕组永磁同步电机的交直轴同步电抗进行分析,总结内置式转子磁极结构、带极靴表面式转子磁极结构分数槽集中绕组永磁同步电机的凸极率特性,并通过实验对计算结果进行验证。     

三段圆弧极靴大型凸极同步电机的稳态电抗计算

介绍了用电磁公式和有限元两种方法计算具有３段圆弧极靴磁极的大型凸极同步电机稳态电抗,并以北京十三陵抽水蓄能电机为例进行了实算。首先,通过直轴和交轴磁场和磁路的计算确定同步抗ｘｄ和ｘｑ;而后通过有限元计算;从负荷运行状态下的磁场中获得同步电抗;最后对不同方法的结果进行了对比分析,并对直,交轴的耦合电抗也进行了分析计算。     

永磁同步电动机电抗参数研究

永磁同步电动机电抗参数是电机性能分析和优化设计的重要依据.由于永磁同步电动机转子磁路结构多种多样,与普通同步电机有很大差别,电抗参数用现有计算方法难以计算准确,不仅导致延长研制过程、加大研制费用,而且使设计优化和性能仿真缺乏科学依据.本文利用ANSOFT软件对永磁同步电动机的交、直轴电枢反应电抗参数进行计算,计算结果与试验测试结果吻合较好,在此基础上总结出永磁同步电动机电抗参数的变化规律,为永磁同步电动机设计提供了依据.     

水轮发电机瞬态电抗的数值计算

用直轴运算电抗的频率特性和二维正弦电磁场的有限元解法,求得了水轮发电机的直轴瞬态电抗。为计及励磁绕组的端部漏磁,用归算法把端部漏磁导并入了直线部分。为保证励磁绕组每匝的感应电流相等,对励磁绕组施加了串联约束。最后通过实例计算,比较了施加与不加串联约束对瞬态电抗值的影响。     

基于直观线性化模型的同步发电机电磁力矩解析

含阻尼绕组同步发电机电磁力矩系数的传统算式忽略直轴阻尼绕组与励磁绕组的互感,且不考虑自动励磁调节(AVR)的作用。为提高电磁力矩系数计算的准确性,细化关于AVR和阻尼绕组对机组稳定性影响的认识,基于计及阻尼绕组作用的c1-c12模型,采用微振荡法建立了计及AVR以及直轴阻尼绕组与励磁绕组互感的同步发电机电磁力矩系数表达式。基于这些表达式,按是否与AVR有关,将电磁力矩划分为固有分量和受控分量,对交、直轴阻尼绕组,励磁调节主通道等对机组同步能力特别是阻尼能力的影响以及低频振荡的机理进行了详细分析。分析表明,AVR总是削弱机组阻尼;在AVR作用下,交轴阻尼绕组的阻尼作用得到增强,而直轴阻尼绕组反而可能提供负阻尼;外部电抗和有功负载的增大导致固有阻尼能力下降;AVR削弱阻尼的强度不仅与其增益有关,而且随着固有阻尼能力的下降而增强。根据c1-c12模型与Phillips-Heffronk1-k6模型下阻尼力矩系数之差,给出了k1-k6模型等效阻尼系数算式。     

汽轮发电机计及双因素非线性影响的功角特性

为研究磁路饱和与磁场畸变双因素非线对汽轮发电机功角特性的影响,利用有限元方法获得发电机的有功和无功功角曲线,揭示计及双因素非线性的电抗随功角变化的规律,然后将分运行区间的饱和电抗用于功角特性解析法计算。研究结果表明,汽轮发电机计及双因素非线性后,极限功角小于90°,极限功率下降,无功功率减小;随着功角的增大,直轴电抗先增大后减小,交轴电抗变化不大,两者差值可达到14%;与直接用有限元方法计算的功角特性进行对比,用分运行区间电抗的计算结果非常吻合,而用空载特性修正的饱和电抗的计算结果相差较大。研究结果可为同步发电机静态稳定极限的确定和暂态稳定的判断提供参考。     

进相试验中凸极同步发电机静态稳定限制的数值分析

为研究凸极同步发电机进相试验中进相无功及功角的限值问题,建立了两种不同进相试验条件下凸极同步发电机静态稳定功率方程。通过对两个功率方程的数值分析,揭示了凸极同步发电机静态稳定极限功率和极限功角随试验电压及电气参数的变化规律,以及发电机饱和对静态稳定的影响。研究结果表明,凸极发电机低负荷时的进相深度主要取决于其q轴电抗;相同条件下d、q电抗越小发电机允许的进相无功和其极限功角越大;进相试验电压对极限无功影响较大,但对极限功角影响很小;利用发电机不饱和参数计算出极限无功和功角比较保守,以此为依据进行进相深度的控制可以保障机组的运行安全。     

永磁同步电动机电枢反应电抗计算方法研究与测试差异分析

永磁同步电动机的电枢反应电抗参数不仅关系到电机性能的好坏,还与伺服系统的控制精度密切相关,本文基于有限元法研究永磁同步电动机电抗的计算方法,重点研究交叉饱和对电机电抗的影响规律。首先计算不考虑交叉饱和时的电枢反应电抗,然后把矢量法和保存磁导率法相结合,在考虑直、交轴磁路的交叉饱情况下计算电枢反应磁场,从而得到直、交轴电枢反应电抗随电机内功率因数角的变化曲线,最后通过迭代确定直、交轴电流值和直、交轴电枢反应电抗。通过对表面式和内置式永磁电机电枢反应电抗计算,研究不同转子结构下交叉饱和对电枢反应电抗的影响规律,并分析了产生这种影响的原因。最终对直、交轴电枢反应电抗的计算值和测试值进行对比并得出几条重要的结论。     

凸极同步发电机运算电抗频率特性及饱和瞬态电抗的有限元计算

本文首先采用二维涡流场的有限元解法计算了一台大型(无阻尼绕组)水轮发电机直轴运算电抗的频率特性,其中通过在有限元方程中加约束条件使励磁绕组每匝感应涡流相等.然后通过令频率为无穷大和作定、转子端部修正后确定直轴瞬态电抗的不饱和值,最后计算了在不同短路电流下发生三相突然短路时的饱和值及饱和系数,绘制了相应的曲线.     

凸极同步发电机输出功率影响因素的分析

不饱和隐极同步发电机的特点是直轴同步电抗与交轴同步电抗相等,但在凸极同步发电机中,由于两者不相等,功角特性的表达式有所不同。结合凸极同步发电机的稳态条件,利用发电机的模型推导直轴同步电抗、交轴同步电抗、电枢电阻对其有功功率、电磁功率计算公式,并结合银盘电站发电机的参数使用MATLAB软件进行仿真分析,仿真结果与理论分析相吻合,得出影响凸级同步发电机输出功率的结论。