能量變換器運行特性與系統(tǒng)故障的研究.pdf

1、能量變換器（Powerformer）作為發(fā)電機領域的新型高壓發(fā)電機，引起了國內外的廣泛關注。其創(chuàng)新之處是用高壓交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜做定子繞組，這種革新結構使其能夠輸出高電壓，從而可以直接并網，省去了常規(guī)電廠中多個重要元件的同時，也使電廠在整體上具有造價低、效率高、維護方便等優(yōu)點。 本文首先介紹了能量變換器的發(fā)展背景和國內外的研究現(xiàn)狀，詳細分析了研究能量變換器運行特性和系統(tǒng)故障下穩(wěn)定性的意義。 其次，本文運用電機和電

2、磁場理論建立了發(fā)電機運行特性的數(shù)學模型，給出了有限元求解二維電磁場的方法。為滿足運行特性的計算要求，將電機內電磁場的有限元計算與外部電路相結合，計算出了能量變換器的空載特性、短路特性、調整特性和外特性，并由空載特性和短路特性計算出直軸同步電抗xd和短路比SCR，通過和實驗結果的對比，證明了數(shù)值仿真的正確性，從而為能量變換器的實際應用提供了參考依據(jù)。 然后，本文對能量變換器動態(tài)運行特性進行了分析，給出了能量變換器動態(tài)運行時的數(shù)學模

3、型與基于Simulink建立的仿真模型。對能量變換器在空載工況下發(fā)生兩相間短路與三相短路進行了仿真，得到了定子電流、勵磁電流以及轉矩的變化規(guī)律。 最后，本文對能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相接地、兩相間、兩相接地以及三相接地故障時的物理過程進行了分析，給出了能量變換器正常運行和故障運行時的電氣接線圖與等值電路，結合等值電路推導了能量變換器相應故障狀態(tài)下的功率表達式，并考慮了勵磁調節(jié)器對能量變換器發(fā)生上述故障的影響，通過仿真分析與對比