同步发电机有限元磁场计算中端点量迭代的改进算法

基于有限元方法的发电机非线性研究中,存在着大量涉及端点量迭代的计算,因而迭代算法的收敛性问题就显得至关重要。由于端点量对迭代量难以求导,以往文献广泛采用线性端点迭代法,然而该法在大功角运行工况下收敛性较差。为此,本文采用微商代替微分的数值方法形成牛拉法迭代中所需的雅克比矩阵元素,从而成功实现了牛拉法在端点量迭代中的应用。计算实例表明,改进的端点量迭代算法显著地改善了大功角运行工况下迭代的收敛性,是一种高效实用的计算方法。     

基于面向对象技术的变压器空载合闸涌流仿真

本文采用常规方法及四阶龙格库塔法对单相变压器合闸过渡过程进行计算,利用面向对象的Delphi语言以及Access数据库,开发了合闸涌流可视化仿真软件。通过该软件,学生不仅可以掌握变压器合闸过程中的电流与磁通的非线性关系及其影响因素,而且可以了解非线性问题的数值求解方法,为学习“电机学”中后续的非线性问题奠定了基础。     

自起动永磁电机在转子表层结构不对称条件下的堵转电流

为了研究转子表层磁路结构不对称对永磁电机堵转电流的影响,以一台22kW电机为例,利用时步有限元法,系统分析了计及表层磁路结构不对称及磁路附加饱和条件下的堵转电流特点.分析发现:当转子磁极d轴与某相绕组轴线重合时,该相电流有效值比其他两相高10%左右,且正负半波幅值相差接近10%.进一步揭示了转子表层结构不对称是导致三相堵转电流不对称的主要原因,而永磁体存在引起的附加饱和是导致堵转电流正负半波幅值不等的主要原因.通过堵转电流实测验证了分析的正确性.     

汽轮发电机在线故障诊断系统的功能结构及运行模式

除了正确认识故障机理和科学的诊断方法之外，汽轮发电机故障在线诊断功能的实现还要受到现场监测条件的限制。文中介绍一个已投入运行的发电机在线故障诊断专家系统。该系统在现有监测条件下，综合电厂各类职能人员协同参与诊断的优势，采取在线与离线紧密结合的推理运行方式，成功地解决了因监测信息不足而引起的确诊故障困难和漏判某些故障等问题。重点介绍了诊断系统的功能结构、运行模式及数据流程。     

多端电压源型直流系统的功率协调控制技术

为维持扰动后多端电压源型直流系统内功率平衡及各端电网的电能质量,定义自由运行、下垂运行和限流运行3种运行模式。根据直流电压-有功及有功-频率调节特性,分别提出在不同运行模式下采用相应的功率协调控制策略,使系统内各端换流站能够共同参与功率协调,增强系统对有功扰动的承受能力。通过对含风电的多端电压源型直流系统的仿真分析表明,所提出的3种运行模式以及有功协调控制策略有助于系统遭受扰动后有功功率恢复平衡,提高系统运行的稳定性。     

基于时步有限元的永磁同步电机稳态参数改进计算方法

永磁电机的稳态电抗是其重要参数之一。针对永磁电机相对于异步电机结构复杂、饱和严重不均匀,局部饱和严重,难以使用磁路分析的方法准确地求得电抗参数的问题,本文以22kW样机为例,研究了负载运行时交叉饱和效应以及该效应对永磁感应电动势的影响,揭示了使用常规矢量图法测试电抗参数的不足。采用时步有限元方法计算了在负载饱和条件下由永磁体激励感应的有直、交轴分量的永磁电动势,得到改进的矢量图,提出了电抗参数的改进算法。结合使用常规矢量图法的实测数据,对比常规矢量图法和改进矢量图法的计算结果,说明改进矢量图法可以克服常规矢量图不足,提高计算的准确性。     

汽轮发电机稳态分析通用有限元软件的设计

介绍了饱和时汽轮发电机稳态分析通用有限元软件的开发设计.在具体的开发过程中,进一步考虑了定转子的实际结构,对求解区域的离散更加符合实际;采用活动边界和参数化设计实现了不同型号汽轮发电机转子360o范围内旋转的自动剖分;在计算q轴参数时,采用了虚拟绕组,减少了半周期边界节点,提高了计算精度.以QFSN-300-2型汽轮发电机为例,计算了短路特性,得到了短路时典型的磁场分布,计算结果表明用该软件研究大型汽轮发电机的稳态问题是可行的.     

基于有限元和虚位移原理的电机内电磁力密度计算新方法

电机内电磁力密度的精确计算对电机的结构设计及故障诊断具有重要意义,然而目前尚缺乏简便实用的电磁力密度数值计算方法。为此,在有限元分析方法(finite element method,FEM)和局部虚位移法的基础上,按虚功等效的原则建立由等效节点力进一步计算介质内部电磁力密度和不同介质交界面处电磁应力的数学模型,进而推导了二维平行平面场条件下的具体计算公式。实例计算表明,与其它算法相比,该方法在相同剖分下具有较高的计算精度,且计算结果受剖分的影响较小。     

永磁电机微机综合测试系统

为测试永磁同步电机的动态性能和抗退磁能力,开发了基于虚拟仪器的永磁电机综合测试系统.该系统以LabVIEW为上位机软件平台,结合工控机、单片机、I/O控制卡及多种电力电子、微电子器件,实现了整个测试过程的自动控制.除了能得到传统空载、负载及堵转特性并自动生成试验报表外,系统还能通过对动态过程实时数据的分析,得到永磁电机的牵入转矩、失步转矩、齿槽转矩、空载感应电势等参数.此外,测试系统还能模拟永磁电机在运行过程中可能遇到的重负荷多次起动、过载失步、重合闸等容易引起退磁的非正常运行状况,用以考核其抗退磁能力.现场运行一年多的实践显示,该系统可以满足永磁电机出厂试验、型式试验及新产品开发研究所必需的各种测试要求.     

自起动永磁同步电动机堵转饱和效应的时步有限元分析

电动机的堵转电流是反映其起动性能的一项重要指标,对自起动稀土永磁同步电动机的大量实测过程中发现,其三相堵转电流的幅值明显不相等,且随转子堵转位置不同发生变化。本文以现场55kW样机为例,利用时步有限元方法对不同情况下的堵转起动进行计算,通过研究磁通密度的变化与分布,分析转子磁路结构不对称及永磁体引起的饱和对堵转电流的影响,揭示了造成永磁电机三相堵转电流幅值不等的主要原因在于永磁体所引起的饱和对各相磁路作用不均衡,即"堵转饱和效应"所导致。结合现场实测数据,对比转子不同位置、永磁体不同型号下堵转电流的计算结果,说明结论的合理性。