十二相整流同步发电机定子匝间短路故障计算

发布时间：2018-05-01 11:39

  本文选题：十二相同步发电机 + 整流负载　； 参考：《电工技术学报》2014年03期

【摘要】：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。
[Abstract]:Twelve phase rectifier synchronous generator can provide high power, high quality DC power supply, and has been widely used in ship, aircraft and other mobile platforms. In view of the high reliability requirement for the safe operation of the platform, a theoretical and experimental study on the inter-turn short-circuit fault of the stator winding of the 12-phase motor is carried out in this paper. A multi-loop mathematical model of stator inter-turn short circuit of 12-phase rectifier generator is established, which can fully take into account the location of short-circuit fault point and the spatial harmonics of air-gap magnetic field. The topology changes of the rectifier caused by the different on-off states of the rectifier can also be considered under the normal and inter-turn faults of the stator. The mathematical model composed of differential equations with time-varying coefficients is solved by the numerical integration method with variable step size. The load voltage of generator stator winding and DC side is realized when the system is normal and stator inter-turn short circuit fault. Digital simulation of electrical quantities such as current. An experiment of stator inter-turn short circuit under load condition is carried out on a special 4kW 12-phase prototype. The experimental results are in agreement with the simulation results, and the correctness of the mathematical model is verified. Based on this, the electrical characteristics of the stator inter-turn short circuit fault of the twelve phase rectifier generator are analyzed. The calculated results provide an important basis for the detection and protection of stator inter-turn short circuit faults of 12-phase motor.
【作者单位】： 清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51277103)
【分类号】：TM31

【参考文献】

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3 孙宇光,王祥珩,欧阳蓓,王维俭;凸极同步发电机定子绕组内部故障的瞬态计算及有关保护方案的分析[J];电工技术学报;2001年01期

4 马伟明，胡安，王令蓉;基于电压波形分析的十二相整流装置故障诊断[J];电工技术学报;1997年06期

5 孙宇光,王祥珩,桂林,王维俭;三峡发电机定子绕组内部故障暂态仿真计算[J];电力系统自动化;2002年16期

6 温洪,张晓峰;潜艇十二相充电发电机的数学模型[J];船舶工程;2000年04期

7 王祥珩;高景德;金启玫;;凸极同步电机回路参数的计算[J];电工技术学报;1988年04期

8 王善铭,王祥珩,李义翔,苏鹏声,马伟明;交直流混合同步发电机独立供电系统的仿真[J];清华大学学报(自然科学版);2000年01期

9 桂林,王祥珩,孙宇光,王维俭;大型发电机主保护配置方案的优化设计[J];清华大学学报(自然科学版);2005年01期

10 吴新振,王祥珩,罗成;多相异步电机谐波电流与谐波磁势的对应关系[J];清华大学学报(自然科学版);2005年07期

【共引文献】

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3 王瑞鲜;洪书娟;;六相异步电机的ANSOFT有限元分析[J];变频器世界;2012年04期

4 张皓,续明进,付永礼,周瑾;一种可提高电压利用率的波形变换实现方法[J];北京印刷学院学报;2000年01期

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7 黄滨,张晓锋,蒋心怡,杜建明;舰船电力系统转换供电重投入的过渡过程研究[J];船电技术;2000年05期

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2 桂林;王维俭;孙宇光;王祥珩;;每相两分支水轮发电机主保护设计之特点[A];2007中国继电保护及自动化行业年会论文集[C];2007年

3 任果;贾宏杰;;感应电动机负荷参数对厂用电切换方式的影响[A];2007中国继电保护及自动化行业年会论文集[C];2007年

4 王立明;张敬南;;六相双Y绕组同步电动机的模型与仿真[A];2008全国制造业信息化标准化论坛论文集[C];2008年

5 桂林;王维俭;孙宇光;王祥珩;易先举;周强;;三峡右岸发电机主保护配置方案设计研究总结[A];中国水力发电工程学会继电保护专业委员会成立大会暨学术研讨会学术论文集[C];2005年

6 桂林;王祥珩;王维俭;张学深;;三峡电站1号发电机内部故障主保护配置方案的研究[A];中国水力发电工程学会继电保护专业委员会成立大会暨学术研讨会学术论文集[C];2005年

7 桂林;王祥珩;王维俭;张学深;;三峡发电机内部故障主保护及TA配置方案的研究总结[A];中国水力发电工程学会继电保护专业委员会成立大会暨学术研讨会学术论文集[C];2005年

8 王祥珩;孙宇光;桂林;王维俭;;发电机内部故障分析软件的理论基础——多回路分析法[A];中国水力发电工程学会继电保护专业委员会成立大会暨学术研讨会学术论文集[C];2005年

9 王善铭;桂林;王祥珩;;发电机内部故障仿真分析软件的基本原理[A];中国水力发电工程学会继电保护专业委员会成立大会暨学术研讨会学术论文集[C];2005年

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3 孙宇光,王祥珩,欧阳蓓,王维俭;凸极同步发电机定子绕组内部故障的瞬态计算及有关保护方案的分析[J];电工技术学报;2001年01期

4 桂林;王祥珩;王维俭;;三峡电站发电机内部故障计算及保护灵敏度分析[J];电力设备;2000年Z1期

5 陈松林,王维俭,王祥珩,郑玉平;汽轮发电机定子绕组内部故障规律和保护方案的研究[J];电力系统自动化;2000年04期

6 屠黎明,胡敏强,肖仕武,刘万顺;发电机定子绕组内部故障分析方法[J];电力系统自动化;2001年17期

7 桂林,王祥珩,孙宇光,王维俭;大中型发电机主保护方案和配置的定量化设计——发电机内部短路仿真软件的应用[J];电力系统自动化;2003年24期

8 王祥珩;发电机内部短路分析研究最新进展[J];电力系统自动化;1999年11期

9 高景德,王祥珩;交流电机的多回路理论[J];清华大学学报(自然科学版);1987年01期

10 王祥珩,高景德,金启玫;凸极同步电机回路参数的计算[J];清华大学学报(自然科学版);1987年01期

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本文编号：1829216