同步发电机阻尼绕组和磁路饱和对低频振荡阻尼的影响

采用特征值分析法研究同步发电机阻尼绕组以及磁路饱和对低频振荡阻尼的影响。建立了同步发电机三阶以及考虑阻尼绕组的六阶小扰动线性化模型,并在模型中考虑了磁路饱和效应。为详细分析同步发电机阻尼绕组和磁路饱和对低频振荡阻尼的影响,采用了简化的单机无穷大系统。计算表明,在分析低频振荡问题时:同步发电机三阶模型不宜用于分析进相或轻载运行的机组,这一结论和是否安装电力系统稳定器(PSS)以及是否忽略磁路饱和无关;忽略磁路饱和的同步发电机三阶模型在额定工况附近具有比较高的准确性;磁路饱和对六阶模型的影响较小,但是对于含PSS的进相运行机组,不宜忽略磁路饱和;为得到准确的结论,建议在同步发电机模型中考虑阻尼绕组和磁路饱和的影响。     

同步发电机饱和模型及短路故障仿真分析

针对传统线性模型不适合分析短路故障状态下同步发电机的问题,提出用空载曲线拟合的方法,同时考虑同步发电机主磁路交叉饱和的影响,建立磁链、电流混合模型的发电机饱和模型。通过对三相对称短路故障下的同步发电机进行仿真分析,验证了该饱和模型的正确、有效性。     

交流励磁发电机参数变化时的解耦励磁控制

考虑电机参数在运行中的变化,提出了计及交流励磁发电机主磁路饱和数学模型及修理后的动态同步轴系励磁控制模型。并对发电机有功、无功、转速的调节特性进行了仿真研究,为实际励磁控制系统的工程设计提供了理论依据。     

考虑饱和的同步发电机数学模型

提出了一种考虑主磁路饱和的同步发电机数学模型,利用本文模型,对同步发电机典型的暂态特性进行了仿真研究,并将其仿真结果与线性模型的仿真结果进行了比较,以说明本文提出的饱和模型的必要性和有效性。     

考虑磁饱和影响的同步发电机励磁电流计算

在考虑同步发电机磁路饱和效应的基础上,提出了发电机励磁电流计算的数学模型.该模型涉及发电机的空载特性曲线、保梯电抗和磁路磁链方程,计算过程比较简便、实用.对于不计饱和特性、直接采用饱和电抗以及采用定子漏抗替代保梯电抗的三种情况分别进行了励磁电流计算,以发电机V形曲线的形式比较了该模型与这三种情况下的计算结果差异,经多台发电机励磁电流的计算和实际测试,验证了该模型的有效性和实用性.     

汽轮发电机非线性特征的机理及其与运行条件的关系

发电机在临界失稳等非正常运行时,会出现比正常运行条件下更复杂的非线性特征,因而为进一步建立适合电力系统分析所用的发电机非线性模型,需要研究发电机非线性特征的机理及其与运行条件的关系。以有限元方法为工具,在对不同运行条件下的非线性特征进行定量分析基础上,一一分析磁场畸变、磁路饱和等非线性特征与功角、励磁电流等运行条件之间的复杂关系。研究发现磁场畸变导致的非线性程度不仅与功角有关,还与励磁电流及电枢电流有关;励磁电流漏磁通导致的转子轭部附加饱和效应同时受到励磁电流和功角的影响;而主磁路的饱和程度取决于端电压和功角的共同作用。通过模型机实测与有限元计算结果对比,说明结论可信。     

考虑主磁路饱和与铁损的异步电机模型

通过推导任意同步旋转坐标系下考虑主磁路饱和与铁损的异步电机状态方程,研究互感与铁损等效电阻随压频比的变化规律,提出了一种互感曲线的工程辨识方法。采用多项式拟合互感与铁损等效电阻曲线描述主磁路饱和与铁损变化,建立了考虑主磁路饱和与铁损的异步电机仿真模型。仿真及实验的动态及稳态结果验证了仿真模型的正确性、有效性与精确性,为异步电机的高性能控制提供了一个更接近电机真实物理行为的实用模型。     

基于饱和同步发电机模型的次同步振荡仿真研究

在阐明电力系统次同步振荡基本原理的基础上,建立了考虑主磁路饱和的同步发电机模型.通过Saber进行时域仿真,对单机--无穷大系统在三相短路时的工况计算分析,由此得出对次同步振荡产生影响的主要因素.     

大型同步发电机进相运行动模试验设计

同步发电机进相运行已成为广泛应用的电网电压调节手段。动模试验是电力系统学科一种重要的研究方法。由于电网安全运行的重要性,现场不可能开展发电机深度进相运行试验。文章提出基于动模试验研究大型发电机深度进相特性的方法,并以某600 MW发电机组为原型机,基于相似原理设计了大型同步发电机进相运行动态模拟的发电机、主变、线路等模型机参数,搭建了发电机进相运行动模系统,开展了不同进相深度工况的发电机进相动模研究,分析了发电机进相动模结果,指出了影响发电机进相动模试验精度的电气参数模拟误差、外串阻抗无饱和现象、模拟系统容量下磁路饱和反映不真实等影响因素。通过建立的模型发电机组进相试验结果与现场实际600 MW进相试验结果的比较,验证了所设计的动模模型的正确性和有效性。     

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。     

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。     

基于PMU的同步发电机在线参数辩识研究

针对同步发电机离线参数测量方法不能精确反映发电机运行特性,提出利用相量测量装置PMU实现对发电机运行参数的实时采集,从而实现发电机运行时参数的在线参数辨识。阐述了同步发电机5阶、3阶以及2阶数学模型及参数表示的物理含义;提出了利用PMU实时采集发电机机端电压、电流以及励磁电压、电流,在WAMS系统主站利用GA算法实现对发电机参数的在线辨识。辨识结果证明了发电机参数在线辨识的可行性和有效性,具有较高的理论价值和实际价值。     

基于EMD/SVM的飞机发电机动态特性建模分析

在深入研究经验模态分解(EMD)和支持向量机(SVM)算法的基础上,结合两者优势建立了飞机发电机动态特性模型。首先利用EMD方法对输入模型的信号进行去噪处理,然后在突加突卸负载的条件下利用SVM方法建立发电机动态特性模型。实验结果表明,该模型能较好地反映飞机发电机调压的动态过渡过程,验证了该方法的正确性和有效性。     

同步电机半同步起动条件的仿真分析

本文根据同步电机的基本方程,详细推导了同步电机半同步起动的双机耦合模型。然后,利用该模型进行了仿真计算,分析了发电机的初始速度、励磁、驱动转矩以及连接线路的电阻对超动成功的影响。最后,分析了保证起动成功的各条伯之间的配合关系。     

基于二维云模型同步发电机PID励磁系统仿真

云模型可以实现定性概念与定量之间的转换,集成了概念的模糊性与随机性,可以解决非线性与不确定性问题。针对船舶电力系统中励磁系统非线性、时变性、不确定性的特点,将云模型应用到同步发电机励磁控制中,设计出二维云模型PID励磁控制器。其过程是将同步发电机端电压差及其变化率进行概念表示,形成前件二维云模型,然后根据PID三个参数信息构造成后件云模型,并制定出二维云模型双条件多规则的映射语言形式,实现对PID参数的模糊推理自整定。与可控相复励无刷励磁系统进行对比,仿真实验结果表明了二维云模型PID励磁控制系统模型具有更好的鲁棒性和自适应能力。     

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。     

具有阻尼和惯性的电流下垂控制研究

针对虚拟同步发电机控制策略的优良特性,研究了其在电流下垂控制中的应用。采用电流下垂控制算法取代虚拟同步发电机的有功/频率调节和无功/电压调节控制策略,保留其机械转动所具有的惯性和阻尼特性,舍弃其定子电气模块,使逆变器不仅具有电流下垂控制的优越性能,而且具备虚拟同步发电机的阻尼和惯性特征,增强电网频率和电压幅值的稳定性。通过在电压/电流双闭环控制器中引入虚拟阻抗,提升并网逆变器的鲁棒性。仿真实验结果验证了所提出控制策略的可行性和有效性。     

基于分数阶PID控制的永磁直驱电机仿真研究

研究了将一种基于分数阶PID控制的新型控制器引入到永磁直驱同步电机控制当中,取代基于传统工程设计的PI调节器,改善电机的调速性能。在dq同步旋转坐标系下建立了永磁同步发电机组数学模型,通过PWM控制技术得到发电机侧变流器所需的驱动信号,实现功率的传输,运用Matlab/Simulink工具箱对PMSM系统进行仿真。结果表明,验证了所提控制方法的正确性,相对传统PI调节器,分数阶PID控制器的控制系统动态性能优良,鲁棒性好。     

光伏虚拟同步发电机建模与仿真研究

为提高光伏虚拟同步发电机建模的准确性,给出了计及光伏输出最大功率点跟踪、储能、并网逆变器于一体的光伏虚拟同步发电机的建模方法。首先,考虑光伏阵列及蓄电池储能的输出特性,分直流和交流两部分建模,得到其各自的输出功率数学模型。其次,结合光伏输出最大功率点跟踪和储能的双环控制,提出一种分层协调的虚拟同步发电机控制策略,给出光伏虚拟同步发电机四种运行模式,并综合交直流输出特性,获得光伏虚拟同步发电机四模式运行的等效输出静态模型。最后,通过Matlab/Simulink平台搭建了光伏虚拟同步发电机的仿真模型。仿真结果验证了所建模型的准确性及控制策略的有效性。     

基于物理模型的同步电机参数可辨识性研究

针对实际辨识过程中出现的参数辩识结果不稳定及多解的情况,提出并研究了基于物理模型的同步电机参数的可辨识性.根据模型可辨识性的概念及分析方法,结合三相同步电机的物理模型特点,推导了三相同步电机的观测方程和忽略定子暂态的状态方程,然后基于该状态方程和观测方程,推导了三相同步电机的传递函数矩阵,最后根据可测输入、输出所对应的传递函数,构造了传递函数系数与待辨识参数之间的关系,实现了基于物理模型的三相同步电机参数的可辨识性分析.仿真结果验证了理论分析的正确性,即仅利用暂态和次暂态过程的测量数据就可以辨识三相同步电机的所有电抗参数.