Computation of steady state characteristics of self-excited induction generators

Contents In this paper a mathematical model and algorithm are presented to obtain the steady state characteristics of autonomous induction generators. The values of the stator voltage and current, frequency, load current and power are calculated for varying rotor speed, load and terminal capacitance.

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Übersicht In der vorliegenden Arbeit werden ein mathematisches Modell und ein Programm für die Berechnung des stationären Betriebs von autonomen Asynchrongeneratoren vorgestellt. Spannung und Strom, Frequenz, Laststrom und Leistung werden bei Änderung der Drehzahl, Last und Kapazität bestimmt. Untersuchungen wurden durchgeführt, um die theoretischen Ergebnisse zu überprüfen. Die gemessenen und berechneten Werte wurden miteinander verglichen und eine gute Übereinstimmung festgestellt.

     

Comparative analysis of single-phase self-excited induction generators of various rotor cages

Electrical Engineering - The paper deals with a simulation study of influence of conductive material of the rotor squirrel cage on output characteristics of single-phase self-excited induction...     

Methods of calculating currents of induction,self-excited generators with two distributed windings

A simplified way of calculating the current frequency of induction self-excited generator with two distributed windings on the stator is suggested. It is shown that iron losses do not influence the current frequency of the generator; therefore, to simplify calculations, it is possible to neglect them.     

异步电机的非线性建模与仿真

本文提出了一种基于静止直角坐标系的简单、实用的非线性感应电机模型,具有相对简练的表达方式和令人满意的精度.模型利用虚拟的"线性磁链",引入非线性饱和因子考虑电机磁链饱和影响,并用并联电阻计入涡流和磁滞损耗.在电机设计信息未知的情况下,所述模型参数可以很容易地使用传统的电机实验(空载和短路)获取.文中还介绍了使用该模型进行仿真的方法,适合用C/C 语言或simulink中的S函数编程实现.数值仿真和实验结果验证了模型的实用性和有效性.     

双馈感应风力发电机故障穿越特性及其控制

风电场低电压穿越能力对接入系统的暂态稳定性有着重要影响。分析双馈感应风力发电机的励磁控制原理,在此基础上研究风电机组基于电流解耦的矢量控制策略以及故障期间转子侧变流器Crowbar(撬棒)滞环保护方案和网侧变流器的电压支撑技术。运用PSCAD/EMTDC仿真工具研究常规同步发电机和双馈风力发电机2种类型机组在短时间和长时间短路故障时的暂态响应特性,并探讨变流器参数对风电机组性能的影响。结果表明:变流器紧急应对措施可以使风机迅速恢复控制能力,从而通过灵活地调节其转子磁链矢量的幅值和相角使电压快速重建;此外,选择合适的直流侧电容容量将增强不对称故障情况下网侧变流器抵抗负序电流的能力。     

基于RT-LAB的双馈风电场动态建模

风电场动态等值模型需要与风电场动态详细模型进行比较,以评估其等值效果。RT-LAB仿真平台具有强大的计算能力,能保证大规模风电场模型的仿真计算。在RT-LAB仿真平台上建立了包含48台2 MW双馈机组的风电场动态详细模型,研究了双馈机组空载并网前后控制策略、电机模型及其切换。对风电场按最大功率跟踪控制发电和按调度指令发电以及机组并网、解列的工况进行了仿真分析。结果表明该模型能较好地反映风电场动态特性,对风电场动态等值模型的评估以及风电场控制器的开发具有重要意义。     

双馈异步发电机电刷滑环系统状态监测技术研究现状与发展

电刷和滑环系统对双馈异步发电机的稳定运行至关重要,然而其运行故障时有发生,维修工作需耗费大量的人力和物力.与传统发电机类似,双馈异步风力发电机电刷滑环系统的故障机理相对简单,而对其进行实时、精确、高效的状态监测是一大难点,故本文先简单介绍了发电机电刷滑环系统常见故障类型和故障产生机理,再对当前已有的电刷滑环系统状态监测方法做重点阐述和分析,最后对未来双馈异步风力发电机电刷和滑环系统状态监测的发展趋势和方向做了展望.     

具备内部故障仿真能力的永磁同步发电机电磁暂态建模与仿真方法

对永磁同步发电机(PMSG)内部定子绕组故障的精确建模与仿真有助于设计有效的状态检测系统和控制保护策略。首先对PMSG内部故障特征进行分析和详细的数学推导,给出了适合电磁暂态(EMT)建模的状态空间形式的动态方程。进而提出了一种PMSG内部故障EMT建模与仿真方法,并推导出其等效电路。利用MATLAB对推导出的方程进行了数值计算迭代求解,并在PSCAD/EMTDC中搭建了PMSG测试模型,与数值计算结果进行分析和对比验证。分析结果表明,PMSG内部故障会在短路路径中产生较大的循环故障电流,但是从发电机外部特性很难判断是否发生内部故障。对比验证结果表明,所建立PMSG内部故障EMT模型可准确反映内部故障特征,验证了所提建模方法的正确性。     

电力系统故障模拟的图形化建模方法

提出并建立了一种以图形建模为基础的电力系统分析软件设计框架.文中重点阐述了电力系统图形建模、潮流拓扑自动生成、电力系统故障模拟计算等技术实现方法.在构建的电力系统图形化建模平台上,利用IEEE标准算例及其它典型数据,对多个电力系统模型进行了稳态仿真,以及以潮流分析为基础的精确故障模拟分析.经检验,该方法在运算速度、精度以及收敛性等多个方面均能够满足实际工程需求,展示了图形建模技术在电力系统应用领域的广泛前景. .     

基于变频器受控源模拟的双馈风机等效仿真

风电场功率波动频繁且运行方式多变,对电网电能质量及继电保护整定产生不利影响。若进行相关研究,需建立风电机组的电磁暂态模型。以兆瓦级双馈风电机组为研究对象,在分析双馈风机控制原理的基础上,提出一种基于变频器受控源模拟的双馈风机等效建模方法,风机控制系统中的变频器交流侧采用受控电压源,直流侧采用受控电流源模拟。风机控制输入信号设定值阶跃变化及电网电压不对称暂态特性响应的仿真结果,均验证了该方法的有效性。由于无需计及开关元件的快速频繁通断,仿真时间大为缩短,且模拟风机台数越多,仿真效率越高。     

余热锅炉汽包水位晃荡噪声的动态建模仿真研究

为建立完整的余热锅炉系统动态仿真模型,并基于此模型开发先进水位控制器,采用概率统计和时间序列分析的方法,对现场采集的汽包水位晃荡噪声信号进行了分析,去除汽包水位均值和趋势以获得真实的汽包水位晃荡噪声,建立了相应的汽包水位晃荡噪声仿真AR模型;模型的仿真结果表明:AR模型从功率谱上对信号数据进行了匹配模拟,且使用该模型作为噪声模块在时域上对汽包水位晃荡噪声信号进行了成功匹配.     

A wavelet-based approach for protection of generators against unbalanced currents

This paper presents a new wavelet-based negative-phase sequence (unbalanced currents) protection scheme for synchronous generators. The scheme utilizes the three line voltages and the three line currents available at the generator terminals. Wavelet transform concept is presented. The principle of operation of the algorithm is introduced. Feature extraction technique is derived. Data window necessary for the algorithm is ten samples based on 1200 Hz sampling frequency. Generated data from the simulation of a model power system using emtp were used in the matlab software to test the performance of the technique. The performance under different system conditions is discussed. The results show that the new approach provides robust and accurate classification for a variety of power system conditions.     

基于RTDS的电弧接地故障自定义建模及仿真分析

电弧接地故障建模仿真对于电气设备的研制和电力系统安全运行的分析具有重要意义。基于实时数字仿真仪(RTDS)平台对电弧接地故障进行建模仿真。对Cassie电弧的连续系统数学模型进行数值逼近,将其转换成离散系统数值递推模型;在RTDS的CBuilder开发环境中创建了可控的Cassie电弧元件模型。通过与Matlab标准模型的测试对比实验,以及电力系统的中性点不接地系统的单相电弧接地故障应用实验,验证了自建元件模型的正确性和有效性。所建电弧模型填补了RTDS仿真模型的空白,采用的建模方法具有普适性,为类似的研究提供参考借鉴。研究成果可以应用于电力系统实时电弧故障仿真以及继电保护设备的实时闭环混合仿真检测。     

Matrix converter induction motor drive: modeling,simulation and control

This paper presents a model in Simulink, which consists of a three-phase matrix converter, an induction motor, a field-oriented controller, and a power supply. A simplified Venturini's modulation algorithm is used in the simulation model. This algorithm provides unity fundamental displacement factor at the input regardless of the load displacement factor and can be easily implemented in closed loop operation. Simulation results are presented for both input and output sides of the converter. These results demonstrate a high-performance matrix converter-fed induction motor drive with unity input displacement factor.     

Generalized analysis of saturated AC machines

Contents Existing methods of including the effects of main flux saturation in electrical machine theory are not satisfactory. A new general model is derived using space vectors and it is shown that due to saturation some additional and modified terms will also appear in the new two-axis equations. This is due to the interaction between the two axes.

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Eine verallgemeinerte Analyse der gesättigten Wechselstrommaschinen

Übersicht Bekannte Verfahren zur Erfassung der Sättigung im Hauptpfad elektrischer Maschinen sind nicht befriedigend. Unter Anwendung von Raumvektoren wird ein neues allgemeines Modell aufgestellt und es wird gezeigs, daß die Sättigung zusätzliche und veränderte Glieder in der Zweiachsentheorie zufolge hat, was von der gegenseitigen Beeinflussung der beiden Achsen herrührt.

     

基于振动信号的双馈异步发电机滑环装置故障诊断方法研究

电枢滑环系统是双馈异步发电机励磁系统的重要组成部分,但运行中时常出现因滑环面损伤而导致的电刷滑环接触不良现象,严重影响电机励磁稳定性。针对这一问题,提出了基于振动信号的滑环面损伤故障诊断新方法。简要分析了电刷滑环系统振动法原理、振动传播途径及故障机理。搭建电刷滑环仿真运行实验平台,实时采集系统故障运行前后的振动信号。应用小波能量谱法进行滑环接触面故障诊断。通过对比分析故障前后振动信号的小波能量谱分布及占比情况,找出发生振动异常的频带,为电枢滑环接触面的故障诊断提供依据。     

感应电机不对称短路的瞬态

首先建立对称运行和不对称短路时感应电机的瞬态模型,然后利用磁链守恒原则确定感应电机不对称短路时定、转子电流的初值,并用实例进行数值求解。全文为普通和双笼感应电机不对称短路的瞬态分析建立了理论基础。     

适用于对称故障仿真的特高压柔性直流换流站动态相量建模

随着多项特高压柔性直流工程投运,建立高效而准确的模型用以研究特高压柔性直流换流站运行特性很有必要。为此提出了基于模块化多电平换流器的特高压柔性直流换流站的动态相量解析模型,该模型能准确描述稳态及发生对称故障时特高压柔性直流换流站的动态特性。首先通过研究高低端换流器交直流侧的相互作用关系,重新建立了多换流器与交直流系统的接口模型。然后结合考虑内部谐波特性的换流器模型,建立了特高压柔性直流换流站的动态相量解析模型。通过对已建立动态相量模型中交流侧状态空间方程的修正,进一步扩展了其在交流系统发生对称故障下的适用性。最后基于PSCAD/EMTDC中的电磁暂态仿真模型,验证了所建模型在稳态和故障下的正确性和高效性。     

Three-phase modeling of unbalanced distribution systems during open conductors and/or shunt fault conditions using the bus impedance matrix

This paper presents a digital simulation technique for unbalanced three-phase distribution systems subjected to a shunt or a series fault. The method is also applicable to multiple faults which involve a shunt fault at one location and blown fuses or open conductors at another. The method utilizes the phase frame representation of network elements. The imbalance conditioned by large single-phase loads, untransposed feeders, conductor bundles, etc., is reflected in the polyphase impedance matrix. Consequently, line removals, additions, impedance changes, conductor and phase openings can be simulated by modifying the base-case impedance matrix. Thus, the proposed method makes it possible to analyze any type of single or multiple fault occurring anywhere in the system.     

Transient simulation technique for studies of self-excited generator systems

This paper presents a digital simulation technique which may be used to study the operations of self-excited generator systems with arbitrary external switching network configurations and to analyze the system transient responses under various system conditions. Using this technique, a mathematical model of the self-excited generator system can be formulated in a generalized, detailed, and compact form. Results from the numerical verifications presented in the paper also illustrate the convenience of this simulation technique.