解锦辉[1]2001年在《交流整流型充电发电机运行稳定性研究》文中进行了进一步梳理运行稳定性是交流整流型充电发电机不可忽视的一个问题。如何合理选取电机的参数、避免振荡现象的出现是一个非常重要的课题。 本文根据潜艇用十二相交流整流型充电发电机的特点，建立了十二相同步发电机—整流器—负载系统的数学模型，利用小型样机通过仿真计算和试验研究分析了系统参数(包括发电机参数、负载参数、原动机参数等)对系统运行稳定性的影响，从而为合理设计充电发电机提供参数选择的依据。 十二相整流发电机系统阶次高(一般在11阶以上)、拓扑结构变化多、仿真计算量大。由于十二相发电机中四个Y绕组的中点电位不等，电机内部没有公共参考点，从而在判断整流元件导通时，不能象叁相同步发电机整流系统那样认为阳极电位最高或阴极电位最低的整流元件导通，本文采用了以线电压代替相电压建立十二相整流发电机的数学模型，从而解决了十二相发电机无公共参考点的问题。 利用小型样机的研究结果，对实艇用920kW充电发电机进行了改进设计，解决了双机并联大幅度功率振荡问题。
戴朝辉[2]2007年在《710KW充电发电机励磁系统的设计与仿真》文中进行了进一步梳理潜艇的技术水平是衡量一个国家军事、工业、科技水平与综合国力的标志。潜艇是能潜入水下活动和作战的舰艇，隐蔽性、自给力、续航力和突击威力是衡量潜艇的技术水平标志。充电发电机是潜艇能源的生命线，它肩负着潜艇动力电源和照明电源的供应。励磁控制系统是充电发电机的重要组成部分，它的特性好坏直接影响到充电发电机运行的可靠性与稳定性。因此，对于潜艇充电发电机励磁系统的研究具有十分重要的意义。本文首先介绍了发电机励磁系统和控制策略的发展现状，对现有的励磁方式和控制方法进行比较和分析，确定了本课题的总体方案。其次，针对充电发电机的性能特点，详细介绍了本次励磁系统设计的基本思想和系统构成，以及系统的性能指标。再次，本文对励磁系统进行了硬件设计和软件设计。其中硬件设计包括：硬件系统结构框图，电源电路图，信号检测与处理电路，功率输出级电路，短路励磁电路，单片机外围电路。软件设计包括：系统所需要实现的功能设计，调节规律的设计以及相应的故障判断与处理程序，电压、电流调节程序等流程图。系统设计中考虑到系统的稳定性问题，对系统采用了多种提高系统可靠性的措施。最后，本文对系统进行了仿真研究。采用MATLAB软件，利用Simulink所提供的平台，完成对电力系统控制的仿真。仿真结果验证了本次设计的可行性。
李文宇, 解锦辉, 杨德望[3]1996年在《现代潜艇充电发电机特点》文中指出本文介绍现代常规动力潜艇应用的交流整流型充电发电机,着重分析该型发电机的性能、设计与结构特点。为电机优化设计提出几点意见与看法。
蒋成玺[4]2013年在《脉冲强磁场电源系统设计及实现》文中指出强磁场作为一种基础研究的重要极端条件，在凝聚态物理、材料科学等研究领域发挥着不可替代的作用。作为获得高场强磁场有效方法的脉冲强磁场实验装置，在全世界范围内受到广泛关注和大力发展。脉冲强磁场电源为脉冲强磁场实验装置提供能量，并影响磁场的强度、波形和质量，是装置的关键和核心部件。本文根据各类脉冲强磁场电源的特点和优劣，并结合华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心（筹）现有条件和规划，选择电容器型电源与脉冲发电机型电源作为脉冲强磁场装置的能量来源，重点研究了这两种脉冲强磁场电源系统的具体设计与实现方案。针对磁体供电要求，以及电容器型电源单模块和多模块并联两种工作状态，分析了电容器型电源主要参数对磁场强度、波形的影响，并提出了12.6MJ/25kV电容器型电源系统的总体设计方案；根据电容器型电源模块可靠性及稳定运行的要求，确定各组成部分的功能及其参数要求，重点设计了脉冲电容器及阻尼电感、放电开关及保护电感、续流二极管及续流电阻、极性转换开关等主要元件的实现方案。在电容器型电源系统研制过程中，对该电源系统的主要元件和整个系统的性能和参数进行了测试和分析，验证了设计方案的可行性，并通过对模块阻抗的测试，建立了精确的电容器型电源模块模型，为后续分析奠定模型基础；针对电容器型电源放电瞬间因线路寄生参数引起的瞬态过电压问题，分析了引起瞬态过电压的具体因素，并设计了相应的阻容吸收支路，实验表明该阻容吸收支路能有效抑制瞬态过电压幅值。在脉冲发电机型电源系统设计方面，分析了现有的100MVA/185MJ脉冲发电机系统和磁体需求，优化了脉冲整流器系统的直流侧参数，提出了135MVA脉冲整流器系统的整体设计方案；根据系统特点提出了由晶闸管开关和机械开关并联组成的Crowbar支路作为直流侧故障保护方案；以规划50T/100ms磁体作为负载，仿真分析了脉冲发电机型电源系统的整体工作情况，验证了该设计方案的可行性。在脉冲发电机型电源系统纹波分析及控制策略研究方面，分析了单线圈和双线圈磁体的供电方式和影响平顶磁场纹波的主要因素，以磁场纹波最小化为目标，提出了交流电压，出口电抗器，线路阻抗等参数的系统配置原则；针对双线圈磁体等效电路，提出了全电流平顶、无电流平顶、半电流平顶叁种控制策略，分析了各自的优缺点和适用场合，并通过实验验证了无电流平顶控制策略的有效性；针对阶梯波单线圈磁体，分析了在串联12脉波与串联24脉波整流器两种拓扑电路下，两个整流器触发角不对称运行方式时产生的磁场纹波，并给出了纹波最小要求下的最优触发角分配曲线。
杨士伟[5]2015年在《脉冲发电机整流型电源的混合无功和谐波补偿系统设计》文中研究指明脉冲发电机整流型电源是脉冲强磁场装置的重要供电方案之一,由于磁体负载和相控整流器本身特性使该系统交流侧存在大量无功和谐波,造成了脉冲发电机容量不能有效利用,并增加了系统控制难度,因此需要对脉冲发电机整流型电源系统交流侧进行无功和谐波补偿。本文针对脉冲发电机整流型电源系统运行过程中交流侧出现的电压降落、畸变以及频率变化的特点,提出了多模块静止无功发生器并联和多组分时段投切单调谐滤波器组合的混合补偿方案。该混合补偿方式能够很好的补偿系统中交流侧存在的无功和谐波、不会出现无功倒送现象、补偿效果好、速度快、经济性好、且能够适应脉冲发电机出现的频率变化情况。针对武汉强磁场实验室脉冲发电机整流型电源系统,本文建立了混合补偿装置的数学模型,研究了单调谐滤波器配置方案以及多模块静止无功发生器之间的控制方式,由此,提出了脉冲发电机整流型电源系统混合补偿的控制策略。对3组容量均是7MVar的单调谐滤波器和5台容量均是200kVar的多模块SVG并联装置进行了参数选型。针对该混合补偿方案,建立了脉冲发电机整流型电源系统在50T双线圈磁体和100T外线圈磁体不同应用情况下混合补偿的Matlab/Simulink仿真模型,进行了仿真研究,验证了混合补偿方案的可行性。根据脉冲发电机整流型电源系统的混合无功和谐波补偿方案的要求,设计了静止无功发生器的系统拓扑图和控制系统实现方案。搭建了一台容量200kVar的静止无功发生器装置样机,并给出该装置硬件电路和控制软件详细实现方案。对SVG装置进行实验研究,通过仿真以及实验结果对比分析,证实其能够很好进行无功补偿。
刘宇[6]2013年在《小型风力发电系统的研究和设计》文中认为本文主要研究的是20KW主动偏航变桨的风力发电机,采用工控机为主控制器,对控制系统分模块进行控制。核心控制包括叁大部分,偏航控制,变桨控制,以及功率控制。偏航控制和变桨控制实现风力发电机的最大风能捕捉,功率控制用变流器来完成,实现额定功率前的最大功率追踪,以及将主发电机发出电能变换成和电网匹配的电能。本文首先阐述了风力发电的意义以及国内外风力发电的现状,然后分析了风力发电的原理以及对小型风力发电机做了简介。然后就小型风力发电机叁大核心控制,包括偏航控制,变桨控制和功率控制,分别做了重点分析研究。其中,偏航控制采用风向标控制方式。变桨控制采用变桨距控制方式。功率控制采用双PWM变流器,网侧变流器采用电压定向控制策略,稳定了机侧和网侧中间直流母线的电压,控制了输送到电网上电能的功率因素。机侧变流器采用矢量控制策略,实现了最大转矩控制,保证了额定功率前的最大功率追踪。接下来,本文还介绍了利用实验测试平台对整机做风力发电的调试,并且给出和分析了实验数据,描述了调试过程中遇到的问题和解决措施。本文还介绍了风力发电机的现场调试,记录和分析了数据,描述了调试过程中遇到的问题和解决措施。通过调试发现,风力发电机的偏航控制系统和变桨控制系统能稳定快速地运行,功率控制能有效地保证高质量的电能输出。最后,本文还指出了一些需要改进的地方,对小型风力发电机做了一些展望。由于风力发电有着巨大的经济意义。作者希望通过小型风力发电系统的研究和设计,来完善小型风力发电事业,为小型风力发电事业的发展做出一份贡献。
刘正英[7]2015年在《含串联组合型微源的交流微电网电压稳定性研究》文中研究表明本文针对目前交流、直流以及混合型微网结构中所存在的问题,研究了一种含串联组合型微源的交流微电网。该微电网系统内风力、光伏等组合型微源的存在,实现了自然界资源的互补利用。逆变单元串联的结构,使得系统在直流电压较低时也能输出较高的交流电压,同时使系统输出电压的谐波成分大大减少。系统内含有组合型微源和逆变单元组成的多个串联子系统,一定程度上提高了系统运行的可靠性。但由于受到外界自然条件随机性、不确定性等因素的影响,该系统能否稳定而又可靠地运行仍然是一个值得研究的问题,而电压稳定性则是该微电网系统稳定运行不可或缺的一部分。为此,本文对含串联组合型微源的交流微电网电压稳定性进行了研究。首先,给出了含串联组合型微源的交流微电网系统的具体结构,对该结构中所含的几种主要微源进行了介绍,并分析了逆变单元故障及冗余串联子系统的接入方式、微电网的功率传输特性、电压稳定性的改善措施以及风光扰动对含串联组合型微源的交流微电网电压稳定性的影响问题。其次,为了实现串联子系统的功率平衡控制和对直流链电压的稳定控制,采用了载波变幅移相调制方法,并对系统电压特性进行了分析。逆变单元输出串联,流过各微源逆变器的电流相等,各个单元功率的控制实质为对输出电压基波幅值的控制。在总的输出电压基波分量保持不变的约束条件下,可以通过载波变幅移相调制方法来改变各个微源逆变器的输出功率。另外,在孤岛模式下,为了抑制非线性负载对含串联组合型微源的交流微电网输出电压的影响,研究了基于多准比例谐振的微源逆变器输出电压控制方法,并进行了多准比例谐振控制器的设计。最后,搭建了含有光伏、风力微源以及储能系统构成的串联子系统模型、V/f控制模型、Droop控制模型,对含串联组合型微源的交流微电网在孤岛模式下带阻性负载和整流型非线性负载两种情况进行仿真,并分析了其电压稳定性。
何璇[8]2017年在《计及撬棒保护的双馈风力发电机低电压穿越动态特性研究》文中研究说明随着并网风电的增加,风电场对系统的影响也愈发显现。出于电网稳定的需要,风电场应具备一定的低电压穿越能力。双馈风力发电机是目前风电场最主要的机型之一,采用撬棒保护是提高双馈风力发电机的低电压穿越能力主要措施。撬棒保护电路可以有效地抑制转子过电流并保护转子变换器,但也会对双馈风机的动态特性产生影响。为了更好的提高双馈风力发电机的低电压穿越能力,有必要研究撬棒保护对双馈风力发电机动态特性的影响。本文对考虑撬棒保护的双馈风机动态特性进行了详细全面和深入的研究分析,具体研究内容和取得的成果如下:基于空间矢量法得到了双馈风机的动态等效电路图,求得了电压对称跌落的情况下定子磁链的动态特性,提出了用阻抗等效法校正定子衰减时间常数,反映了撬棒电阻对定子磁链的影响。利用定子磁链的动态响应分析了考虑撬棒保护的双馈风机转子电流动态特性,再根据实际工程中撬棒保护的拓扑结构通过稳态分析等效的方式给出了整流型撬棒保护结构与理想拓扑结构下的转换关系。用空间矢量法描述了单相电压跌落和相间电压跌落,求解了任意时刻电网电压跌落下定子磁链和转子电流的表达式,指出故障相的电压达到峰值时发生单相故障,定子磁链中没有直流分量;在非故障相的电压过零时发生两相故障,定子磁链中没有直流分量。转子电流的自由分量则随电网电压跌落时刻在原点上方呈周期性变化,并指出撬棒电阻对抑制转子电流自由分量有明显的效果。分析了转子过电流和过电压与撬棒电阻取值、电压跌落类型和跌落深度的关系,表明电网电压跌落越深时转子过电流越大,撬棒电阻值越大时转子过电流越小;电网电压跌落越深、撬棒电阻值越大时,转子过电压越大。建立了综合考虑电网各种类型故障的撬棒阻值优化模型,用隶属函数的方式描述了转子变换器的模糊约束,并应用模糊优化的方法对最优撬棒阻值进行求解。算例分析表明了所建立的模型的有效性。本文从理论上深入分析了低电压穿越时双馈风机的动态特性,并通过模糊优化的方式对撬棒电阻进行了整定,最后通过Matlab/Simulink中搭建双馈风机模型进行了仿真验证,表明了本文分析的正确性与撬棒整定值的有效性。
刘陵顺[9]2007年在《定子双绕组感应发电机的设计及控制系统的研究》文中进行了进一步梳理定子双绕组感应发电机是为了适应变速范围较宽的风力发电以及航空、战车等电源系统的新发展而提出的。它的定子设有两套绕组,一套为功率绕组,输出端接有励磁电容、整流器、滤波电容,输出变频交流电或整流直流电压;另一套为控制绕组,接有静止的励磁变换器,可以为发电机连续地提供励磁,解决了感应发电机在转速和负载都大范围变化时,所需要的大范围变化的励磁电流调节问题。通过系统参数的优化设计和一定的控制策略,在宽变速范围和变负载条件下,可以以小容量的励磁变换器有效地控制大容量的电能输出,或者以小电流的励磁变换器有效地控制大电流的电能输出,保持输出电压的幅值恒定,有效地减小系统的成本、体积和重量。两套定子绕组在电气上没有直接连接,只是通过磁耦合,容易达到控制的高性能。本文系统地推导了定子双绕组感应发电机系统在abc和dq坐标下的数学模型和等效电路以及带整流桥负载时的动态数学模型。对电机内部运行的物理过程进行了分析和描述,揭示了通过控制绕组励磁变换器调节发电机无功使功率绕组输出电压稳定的运行机理。给出了电磁转矩方程、运动方程以及基本性能计算式等。采用解析法系统地研究了不同绕组结构形式下如双重单层联接、叁层联接以及四层联接等定子双绕组感应电机槽漏抗及谐波互漏抗的计算问题,归纳总结了一套统一的槽漏抗与不同节距系数之间的数学计算公式,并可以推广到m相电机的计算中;研究了实现两套绕组dq轴互漏抗解耦的条件。所得结论为定子双绕组感应电机设计中绕组分布及参数计算提供了理论依据。研究了变速系统的定子双绕组感应发电机的运动规律。对控制绕组电流变化规律与电机参数、负载大小、转速及变比、功率绕组励磁电容的大小等参数之间的关系进行了详细地探索,提出了通过功率绕组励磁电容的选择来降低控制绕组励磁变换器容量的优化方法。研究了用小容量变换器控制大容量电能输出的优化策略,即电机设计和系统设计同一优化的概念,为了使励磁变换器的容量最小,电机的参数和功率侧的励磁电容容量同时优化。根据电机设计的基本原则,以磁路、电路设计为核心得到了设计计算的公式及设计步骤及性能校核方法。采用一种动态全域映射收缩算子的复合形法编制出相应的计算机辅助设计系统。对一台应用于18kW的270V高压直流输出电压的样机进行了优化设计,分析了主要参数对性能的影响规律,并对其进行了有限元电磁场的分析。利用具有全局优化搜索能力的改进遗传算法对系统参数的优化结果进行了验证。优化结果表明,该优化方法可以在1:2.5的转速变化范围内,负载从空载到额定负载变化,控制绕组与输出功率的容量比可以降到1/3左右,效率可达90%以上,这对于降低控制绕组的容量和铜耗,提高效率,降低系统运行的成本及体积、重量是很有意义的,对于风力发电、航空、战车等变速范围较大的场合有一定的工程应用价值。研究了低压大电流发电系统的特殊设计方法。充分利用定子双绕组感应发电机系统有两个定子绕组的特点,提高控制绕组与功率绕组的匝数比来提高控制绕组的电压,使控制绕组励磁变换器的电流降低。同时省去功率侧的励磁电容器和控制侧的滤波电感,构成高电压小电流的新型励磁控制系统,降低了系统的成本、体积和重量。建立了定子双绕组感应发电机的系统仿真模型,研究了1:2.5的宽变速运行的励磁变换器自励建压问题,对整流型负载下的稳态特性、动态特性、变速运行特性以及纯阻性负载下的变速运行进行了系统地仿真研究,对两种负载的运行性质进行了对比总结,系统仿真结果与样机计算结果吻合。建立了基于dSPACE试验平台的定子双绕组感应发电机系统的实时试验模型;对优化设计的18KW、270V高压直流输出的样机系统进行了1:2变速比范围的试验研究,对额定转速下系统的变载运行规律以及励磁电容改变时的变速运行规律进行了试验研究,得到了与仿真结果及理论设计结果相吻合的结果,验证了所发现的控制绕组电流变化规律的正确性以及所提优化策略的正确性。
欧阳静[10]2017年在《高渗透率微电网负荷冲击暂态分析及应对策略》文中进行了进一步梳理新能源是解决能源短缺、减轻环境压力的重要途径。光伏、风力等分布式电源(distributed generation,DG)出力具有随机性和不确定性,多数DG以电力电子接口的形式接入微电网,导致微电网系统惯性小,抗干扰能力差。另一方面,感应电机拖动负荷和电动汽车整流型负荷在接入微电网时,会大量消耗无功、并注入谐波电流,产生负荷冲击,对微电网的稳定运行产生影响。一个微电网中总的DG装机容量与负荷总容量的比值为该微电网的渗透率。并网模式下的微电网可以通过公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)依靠大电网的支持来抑制波动和冲击,但高渗透率微电网的PCC点对微电网内的波动平抑与动态平衡能力有限,要靠微电网系统自身来实现平衡。研究高渗透率情况下负荷冲击给微电网的电能质量造成的影响,分析负荷冲击前后潮流分布的变化规律,揭示负荷冲击及故障传播的机理,得到应对负荷冲击与电压波动的策略,对提高微电网稳定性和消纳分布式能源的能力具有重要意义。本文围绕高渗透率微电网负荷冲击暂态分析及应对策略展开研究,主要研究成果如下:1)负荷冲击过程中的电能质量暂态信号的频率、幅值、相位随时间变化,包含的暂态现象复杂,针对负荷冲击冲程中的暂态电能质量信号分析难题,提出了一种基于统计特征矢量符号值(statistic feature vector symbolic,SFVS)和谐波补偿迭代希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)的暂态电能质量信号分析方法,并将其用于高渗透率微电网中负荷冲击过程的暂态信号分析。算例与实验结果表明,该方法计算准确,能够准确提取出电能质量信号中暂态分量,得出电能质量暂态信号的瞬时幅值、瞬时频率及波形突变时刻。2)针对微电网系统潮流计算中拓扑结构复杂、叁相不平衡及弱环网问题,提出一种基于增广回路关联矩阵的方法,建立微电网系统潮流计算节点电抗矩阵,再结合分布式电源运行特性建立了微电网系统潮流计算模型;采用Zbus潮流计算方法对潮流计算模型进行求解,同时针对该方法处理PV节点能力较弱的问题,在迭代过程中利用PV节点的电压偏差对无功功率进行了修正。在IEEE13测试系统和7节点微电网系统对所提方法进行了验证,结果表明文中提出的潮流计算方法对含分布式电源的微网系统潮流计算迭代次数少,计算精度高;同时利用欧盟低压微电网系统对不同渗透率微电网中负荷冲击对潮流分布的影响进行了研究,从拖动负荷与EV充电负荷对不同渗透率微电网的负荷冲击前后潮流分布可以看出,渗透率越高,负荷冲击对微电网电压幅值的影响越大;负荷接入点处电压波动最大,靠近PCC侧由于大电网的支撑,影响依次减小,而距离PCC点较远的节点由于线路R的原因更容易受到影响;PV型分布式电源有利于微电网应对负荷冲击,减少电压波动。3)针对微电网内分布电源的电压穿越问题,提出了一种基于瞬时值预测控制算法的并网逆变器电压穿越控制策略,该策略可以在一个载波周期内实现对微电网电压的检测,能够对微电网电压进行快速精确的检测,在故障时刻通过对功率角与逆变器输出电压的闭环控制来实现有功输出及无功补偿的动态调节,为实现电压穿越提供了有利条件,该策略适用于以电力电子接口接入微电网的分布式电源。以DSC数字信号控制芯片TMS320F28XXX为主控单元,富士2MBI100VA120-50 100A/1200V IGBT模块搭建逆变桥,采用文中提出基于瞬时值预测控制算法的并网逆变器电压穿越控制策略,搭建实验样机进行算法验证。样机实验显示在系统电压发生波动时,并网逆变器能够很好地实现低电压及高电压穿越和恢复,有功和无功的调整可在几个工频周期内完成,而且该算法对电网“孤岛”现象也能够实现瞬时跟踪。4)针对负荷冲击及微电网内部功率平衡的储能应对策略问题,建立了考虑PCC点功率约束的高光伏渗透率微电网的储能系统优化配置模型,并提出了一种基于电压灵敏度系数的模型优化方法,可实现微电网内关键节点识别及配置模型简化。该模型考虑了微电网拓扑结构、线路参数、环境温度、辐照度等多种因素,模型的最优解为满足微电网内所有节点电压波动符合国家电能质量标准的储能装置最小功率容量和最优节点配置方案。该策略可用于应对光伏出力波动、负荷冲击情况下储能配置,有利于评估微电网系统对光伏电源的接纳能力。最后,通过欧盟低压微电网算例和本实验室的微电网实验平台的结果证明该方法的有效性。本文提出了高渗透率微电网负荷冲击过程的暂态信号分析方法,潮流分布计算方法及微电网系统内电压波动应对策略,该研究成果为微电网电能质量分析与治理的研究提供了理论工具与基础,有利于微电网的源荷配置与系统设计,实现自平衡控制的微电网系统。本文的内容可在交直流混合微电网、微电网的自治自愈策略方面做进一步研究。
参考文献：
[1]. 交流整流型充电发电机运行稳定性研究[D]. 解锦辉. 哈尔滨工程大学. 2001
[2]. 710KW充电发电机励磁系统的设计与仿真[D]. 戴朝辉. 沈阳工业大学. 2007
[3]. 现代潜艇充电发电机特点[J]. 李文宇, 解锦辉, 杨德望. 船电技术. 1996
[4]. 脉冲强磁场电源系统设计及实现[D]. 蒋成玺. 华中科技大学. 2013
[5]. 脉冲发电机整流型电源的混合无功和谐波补偿系统设计[D]. 杨士伟. 华中科技大学. 2015
[6]. 小型风力发电系统的研究和设计[D]. 刘宇. 中南大学. 2013
[7]. 含串联组合型微源的交流微电网电压稳定性研究[D]. 刘正英. 兰州理工大学. 2015
[8]. 计及撬棒保护的双馈风力发电机低电压穿越动态特性研究[D]. 何璇. 华中科技大学. 2017
[9]. 定子双绕组感应发电机的设计及控制系统的研究[D]. 刘陵顺. 南京航空航天大学. 2007
[10]. 高渗透率微电网负荷冲击暂态分析及应对策略[D]. 欧阳静. 浙江工业大学. 2017
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