十二相整流发电机二极管开路的故障运行分析

为研究十二相整流同步发电机在整流元件故障工况下的运行性能,针对不可控整流桥提出了适用于故障情况的二极管通断判别方法。基于电路拓扑理论建立了十二相整流同步发电机系统模型,对单个二极管开路的故障工况进行分析,表明单个二极管开路对直流侧供电品质产生影响,并能得出直流电压与负载大小的数值关系。通过样机仿真结果与试验结果的对比分析,证明了所提分析方法的有效性,为判断多相整流同步发电机二极管开路故障时容错运行的可行性提供理论依据与实用措施。     

航空高压直流电源系统多相电机的容错控制

根据航空高压直流供电系统中270V的供电要求以及飞机对安全性要求的特殊性,研究了当多相发电机出现故障时整流系统的容错控制策略,以双Y移30°永磁同步发电机的一相开路为例,采用一种基于定子幅值最小的容错控制方法对电机进行电流优化,并利用滞环PWM电流控制技术对整流系统进行控制,保证一相开路后的双Y移30°永磁同步发电机整流系统在负载变化和电机的转速发生突变的情况下保证输出的直流电压迅速恢复到270 V并保持恒定。通过在Simulink上建立发电整流系统的仿真模型,得出的仿真结果证明了方法的可行性。     

十二相整流发电机系统二极管故障时场路耦合仿真分析

为研究十二相整流发电机系统在二极管故障时的运行情况,建立了基于有限元的场路耦合仿真模型。根据所建立的模型,分别对十二相整流发电机系统中二极管开路故障和短路故障进行了研究,得到两种二极管故障状态下系统的负载电压、相电流的运行特点,阐明了二极管开路故障和短路故障对系统产生的影响。将仿真结果与实验结果进行对比,验证了模型及分析的合理性、准确性。研究为二极管开路时系统容错运行的可行性以及二极管短路时系统保护方案制定提供了理论参考。     

基于不同拓扑结构的十二相同步发电机整流电压波形分析

传统中小功率十二相整流型同步发电机电压等级较低,整流装置通常采用4套不控整流单元并联结构。随着舰船中压直流综合电力技术的发展,整流发电系统的容量和电压等级大幅提升,十二相整流单元采用两并两串的拓扑结构可以适应发电机绕组较高的电压设计值,同时整流端中性线可引出用于电力推进调速装置的均压控制。分析了两并两串拓扑结构的不同联接组合型式,重点对两种可行的拓扑结构下的直流侧电压波形进行了解析计算,并通过仿真与试验验证了理论分析的正确性,证明了(Y1//Y3)+(Y2//Y4)拓扑结构为最优组合方式,具有最佳的直流电压品质。     

基于Kriging模型的双十二相高速永磁发电机优化设计

由于具有供电品质高和容错性能好等优点,多相整流发电系统已逐步取代传统直流发电机供电系统和三相整流发电机供电系统.针对双十二相高速永磁发电机(high-speed permanent magnet rectified generator,HSPMRG)进行优化设计,通过样本点采集(design of experiment...     

十二相同步发电机降阶等效模型研究

十二相同步发电机整流系统能够提供高品质直流电能,但是发电机模型复杂,解析分析困难。为此,推导了十二相整流发电机的等效三相降阶模型和状态空间平均模型,简化了模型复杂程度,提高了仿真计算效率。等效三相发电机模型能够同时适用于大、小扰动,经突加突卸负载、调整励磁电压以及突然短路验证,能够正确反应十二相电机运行特性。状态空间平均模型在小扰动时能够准确模拟十二相电机计算结果,进一步提高计算效率,并为整流发电机系统的理论分析奠定了基础。最后,在PSCAD中建立了十二相电机的三相等效模型和平均模型,通过对其进行大、小扰动仿真对比,验证了降阶后模型的正确性。     

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。     

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。     

新型十二相永磁无刷直流发电机容错性能研究

阐述了新型十二相永磁无刷直流发电机的结构原理,系统分析了该无刷直流发电机的相绕组开路故障工作模式和容错特性。建立了永磁无刷直流发电机的有限元仿真模型,并完成场路耦合分析。先对容错特性的工作和故障状态进行理论分析,再通过建模仿真和原理样机试验结果验证了新型十二相永磁无刷直流发电机具有较强的相绕组开路故障容错特性。     

基于有限元场路耦合的十二相整流发电机 系统定子匝间短路分析

为研究十二相整流发电机系统在定子绕组匝间短路时的运行情况,建立了基于有限元场路耦合仿真的十二相整流发电机系统模型,该模型综合考虑了齿槽效应、谐波等的影响,具有较高的精确度,适用于系统的发电机故障和整流部分故障的研究。根据所建立的模型,对十二相整流发电机系统定子绕组匝间短路故障进行了研究,通过分析故障状态下系统的负载电压、相电压、相电流、短路电流等的变化特点,说明定子绕组匝间短路故障对系统产生的影响。通过仿真与实验结果对比,验证了该文所建模型的合理性和正确性。     

六相永磁同步发电机的容错控制

为了实现六相永磁同步发电机缺相后的矢量控制,根据定子磁动势不变原则,以定子铜耗最小为优化目标,分别对不同中性点连接方式下的六相永磁同步发电机缺两相的电流进行求解,对比了两者的优劣性。根据缺相后的变换矩阵,建立了缺两相时的六相永磁同步发电机的数学模型,并由此提出缺相后的解耦容错控制方法。为真实模拟发电机的缺相运行,建立了发电机从正常到缺相的统一模型,并通过切换控制策略,有效减少了缺相后的转矩脉动。仿真结果验证了统一模型的可行性和容错控制算法的有效性。     

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。     

新型十二相梯形波永磁无刷直流发电机

同步电机六相双Y绕组就电机内部而言实质上由十二相30°绕组连接而成。提出永磁同步电机采用十二相梯形波相电势输出,经共阳极连接十二相零式整流电路整流构成永磁无刷直流发电机。利用槽电势星形图分析输出电压特性,得到电枢绕组的设计原则。设计一台2 kW梯形波永磁无刷直流发电机,建立发电机系统场路耦合模型,并进行有限元计算,得到整流二极管导通模态及导通电流特性。样机实验结果与理论及仿真分析一致,表明十二相梯形波永磁无刷直流发电机的整流二极管数目与六相双Y整流电路相同,输出电压脉动相当,但整流二极管平均电流降低一半。     

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。     

带容错逆变器的孤岛微网系统及其稳定性研究

提出了一种应用于孤岛微网的容错逆变器及其控制方法,并对带容错逆变器的孤岛微网系统的稳定性进行小信号建模分析。当容错逆变器某一相桥臂中的功率开关器件故障时,用直流侧电源来替代故障桥臂,使系统在故障发生后依然能够稳定运行。在逆变器的电压-电流控制环中加入虚拟阻抗,以抵消两个微源之间的环流。建立了带容错逆变器孤岛微网系统的小信号状态空间模型,利用特征值分析法对系统状态矩阵的特征根进行分析,研究了逆变器的容错拓扑结构、滤波电容以及虚拟阻抗对系统稳定性的影响。在仿真平台上搭建了带容错逆变器的孤岛微网的仿真模型,仿真结果验证了所提容错逆变器拓扑结构及其控制策略的正确性与有效性,系统在故障状态下仍能保持稳定。     

六相永磁同步发电机整流系统的数学模型

建立了六相整流永磁同步发电机系统的多回路—有限元结合的数学模型。该模型不仅可以考虑磁路饱和及永磁体工作点的变化的影响,也可准确反映整流桥的各种工作状态及换流过程。利用该数学模型对一台六相永磁样机系统的定子绕组和直流负载侧电压、电流等电气量进行仿真计算,可分析六相可控整流永磁同步发电机系统的运行性能。     

外接单相桥的电励磁五相双凸极容错发电机

针对新型的电励磁五相双凸极发电机的结构特点和工作原理,在二维磁场有限元非线性计算分析的基础上,对外接单相桥整流发电电路的发电机发生二极管短路故障时的容错特性进行了理论分析和仿真验证。分析表明:外接单相整流桥的电励磁五相双凸极发电机在发生二极管短路故障时空载运行情况与正常时基本相同,不会由于短路相的影响发生系统崩溃,这与其他发电方式有显著不同;负载运行时输出电压有所下降,但仍有较好的容错性能,可通过提高励磁电流维持正常时的输出功率。     

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。     

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。     

双Y移30°同步发电机的Simulink建模与仿真

本文从双Y相移30°同步发电机的电磁和机械关系出发,推导出理想双Y同步发电机数学模型,并建立了脉冲方式运行且输出频率变化情况下的隐极式双Y移30°同步发电机Simulink仿真模型.进而对双Y相移30°同步发电机依靠轴系释能机械能通过不可控整流为感性负载供电的过程进行了仿真。通过与80MVA隐极式双Y移30°同步发电机实际运行结果对比分析,证实了仿真模型的可靠性和合理性。