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。     

直线移相变压器整流系统二极管故障运行分析

为研究直线式移相变压器整流系统二极管故障时的运行情况,建立了基于有限元场路耦合仿真的直线式移相变压器系统模型,设计了小功率实验样机,分别对直线式移相变压器整流系统中二极管开路故障和短路故障进行仿真与实验。对二极管开路故障时系统输出电压及短路故障时各绕组的相电流进行仿真分析和实验验证,阐明了二极管开路故障和短路故障对系统造成的影响。研究结果可为二极管开路时系统带故障运行的可行性以及二极管短路时系统保护装置的设计提供了理论参考。     

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。     

核电多相角形无刷励磁系统旋转二极管开路故障特征分析

多相无刷励磁系统是大容量核电机组的首选励磁方式,其整流二极管处于高速旋转状态,在实际运行中二极管故障时有发生,对二极管故障特征的准确把握是实现对其可靠灵敏保护的前提。首先,通过理论分析得到旋转二极管正常运行、一管开路及一相开路时励磁机转子电枢电流的解析表达式。进一步,基于电枢反应磁势对定子励磁绕组作用的分析,得到了3种运行情况下励磁机定子励磁电流的谐波特性。最后,对某11相角形无刷励磁机样机进行了负载工况下二极管正常运行、一管开路及一相开路实验,电枢电流和励磁电流的实验结果验证了理论分析的正确性。实验与理论分析均表明:旋转二极管正常运行时励磁机定子励磁电流主要含直流分量,一管开路时出现基波和各次谐波分量,一相开路时出现各偶数次谐波分量。     

十二相整流发电机缺桥故障运行分析

十二相整流同步发电机系统以其直流供电品质高、容错运行性强等优点被应用于舰船平台。为研究系统缺桥时的故障运行性能,该文基于电路拓扑理论,建立了计及前25次谐波磁势的十二相整流同步发电机仿真模型,通过回路电流法列写模型变拓扑网络方程并进行数值求解,建模简单、计算速度快。对缺桥运行时系统的不对称运行特征及直流供电品质进行了分析,为多相整流电机缺桥容错运行的可行性分析提供了理论依据。通过将4 k W样机四桥正常运行与缺桥运行时的仿真结果与实验结果分别进行对比,验证了该仿真模型的有效性与准确度。     

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。     

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。     

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。     

三相四线制二极管整流桥的动态平均值模型

根据三相四线制发电机整流桥系统的等效电路,应用状态空间平均法推导了四线制二极管整流桥在连续导通模式下的动态平均值模型,给出了换相角的解析表达式.分别应用整流桥的开关模型在Matlab/Simulink软件环境中对平均值模型进行了仿真验证,并应用发电机三相四线制二极管整流桥负载系统对平均值模型进行了实验验证.仿真与实验结果表明,文中的平均值模型能够描述整流桥的主要稳态和瞬态特征,相应直流电压的误差较小,从而验证了模型的有效性.文中给出的平均值模型可以用于此类发电机(变压器)整流桥系统的建模、阻抗特性分析及小扰动下稳定性分析.     

多直流协调的新能源送端地区暂态过电压抑制策略

针对直流闭锁故障导致的高比例新能源多直流送端系统暂态过电压问题,文中首先分析多直流间的交互影响机理,引入多馈出电压交互作用因子,揭示了直流闭锁导致其他健全直流近区域交流系统暂态过电压的根本原因。其次基于直流闭锁故障下调相机不同时间尺度的无功特性与整流侧换流母线电压的定量关系,在改进直流系统整流侧控制的前提下,于整流侧母线处投入调相机并以调相机暂态无功特性对其容量进行配置,降低了调相机所需投入容量。然后整合了调相机与整流器的无功调节能力,据此提出多直流、多无功设备协调配合的暂态过电压抑制策略。最后在PSCAD仿真平台中搭建两直流送端系统模型,验证了所提协调策略对暂态过电压的抑制效果以及调相机容量的配置效果。     

多相永磁同步电机磁场解析建模与容错性能分析

为了快速、准确计算多相永磁同步电机(PMSM)在一相或多相绕组故障发生时的容错运行能力,基于傅里叶级数分析方法,在二维极坐标系下建立了多相内转子表贴式永磁同步电机（SPMSM）绕组缺相不对称运行下的空载、负载磁场解析计算模型,并对气隙磁密、空载反电动势(EMF)以及电磁输出转矩等性能参数进行准确计算。设计制作一台44极48槽12相船舶用内转子SPMSM,并通过有限元分析和试验测试对磁场解析模型的准确性进行了验证。在此基础上,为了提高多相电机的容错能力,以最小等值相电流为优化目标,建立了多相电机驱动系统一相绕组开路故障容错控制策略,并以电磁输出转矩、转矩脉动等性能参数为考核指标,对12相SPMSM的容错性能进行了深入分析,进一步提高电机驱动系统的可靠性。     

12相同步电动机模型与调速控制策略

对12相同步电动机的数学模型进行了分析,结果表明,在合理假设的基础上,4套绕组输入电流、电压以及磁链的d-q轴分量是相等的,即4套绕组对总的电磁转矩的贡献是相同的。进一步推导得到了气隙磁链定向控制12相同步电动机调速系统的气隙磁链观测器。在此基础上,提出了12相同步电动机调速系统的控制策略：将总的转矩电流均分为4份,每份将是单Y绕组的给定转矩电流,再根据三相同步电动机气隙磁链定向控制方法,得到相应的脉冲触发顺序,使负载电流跟踪给定值变化,完成调速控制要求,该理论分析将为进一步的系统实现提供重要的依据。     

带反电势负载的三相发电机整流系统直流脉动分析

目前应用广泛的交流发电机整流系统向负载供电时，通常在直流侧带反电动势和RC滤波器以改善直流输出电压的谐波特性。该文基于d-q坐标系下同步发电机的基本磁链和电压方程，经过合理的简化处理，建立了三相交流发电机整流系统的等效电路模型，把交流电机看作带内部阻抗的正弦电压源。利用整流器开关函数导出了直流输出电压的数学模型，引入直流电压脉动系数的定义来描述输出电压的特性。通过实验研究分析了带RC滤波器和反电动势负载时输出电压的谐波及脉动系数，与计算结果对比验证了文中方法的正确性。     

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...     

一种新的电压型PWM整流器无源控制器设计

为克服现行电压型PWM整流器无源控制器存在的缺点(如负载变化、电源不平衡时存在较大的直流电压稳态误差,系统的响应速度不理想等),基于整流器在两相同步旋转dq坐标系中的欧拉一拉格朗日EL(Euler-Lagrange)数学模型和无源性,通过阻尼注入方法,提出了一种由状态期望稳定平衡点x*、状态x及状态误差xe设计无源控制器的新方法.采用新方法设计的电压型PWM整流器无源控制器,可实现整流器有功电流和无功电流的解耦,使整流器具有更好的动、静态性能,对电源相位、负载扰动具有强的鲁棒性.仿真实验结果表明用新方法设计的电压型PWM整流器无源控制系统性能(如输入电流总谐波扰动THD、直流电压稳态误差、直流电压动态误差、直流电压上升时间及功率因数)优于现行的电压型PWM整流器无源控制系统.     

交直流混合供电的三/十二相电机定子漏电抗计算

交直流混合供电的三/十二相电机因其显著的优点将被广泛应用于独立供电系统中,该电机定子上有两套绕组,一套三相绕组提供交流电,另一套十二相绕组整流后提供直流电.该电机定子槽中放置了四层不同线圈的导体,并且多套三相绕组同时工作时的气隙磁势也比普通三相电机复杂得多.利用解析的方法分析了三/十二相电机定子漏电抗的计算,导出了相关的公式,并计算了某三/十二相电机的定子漏电抗参数,利用这些参数计算值,对三/十二相电机的突然短路进行了仿真研究,仿真结果较好地吻合了实际样机的试验结果,验证了所计算的参数值的正确性.     

三相电压型PWM整流器的无源性功率控制

根据电压型PWM整流器主电路结构,建立了整流器在两相同步旋转dq坐标系中的功率EL (Euler-Lagrange)数学模型。基于整流器的无源性,采用新的阻尼注入方法设计无源功率控制器。该无源功率控制器使整流器实现功率解耦控制,具有更好动静性能,优于现行的其它功率控制策略。特别是在负载扰动的情况下,应能保持功率快速响应、直流输出电压几乎不变的特性。仿真实验证明了新的整流器无源功率控制器设计方法的可行性。