能量變換器運(yùn)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(jī)領(lǐng)域的新型高壓發(fā)電機(jī)，引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)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(jié)構(gòu)使其能夠輸出高電壓，從而可以直接并網(wǎng)，省去了常規(guī)電廠中多個(gè)重要元件的同時(shí)，也使電廠在整體上具有造價(jià)低、效率高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 本文首先介紹了能量變換器的發(fā)展背景和國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，詳細(xì)分析了研究能量變換器運(yùn)行特性和系統(tǒng)故障下穩(wěn)定性的意義。 其次，本文運(yùn)用電機(jī)和電

2、磁場(chǎng)理論建立了發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性的數(shù)學(xué)模型，給出了有限元求解二維電磁場(chǎng)的方法。為滿足運(yùn)行特性的計(jì)算要求，將電機(jī)內(nèi)電磁場(chǎng)的有限元計(jì)算與外部電路相結(jié)合，計(jì)算出了能量變換器的空載特性、短路特性、調(diào)整特性和外特性，并由空載特性和短路特性計(jì)算出直軸同步電抗xd和短路比SCR，通過和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，證明了數(shù)值仿真的正確性，從而為能量變換器的實(shí)際應(yīng)用提供了參考依據(jù)。 然后，本文對(duì)能量變換器動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性進(jìn)行了分析，給出了能量變換器動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)的數(shù)學(xué)模

3、型與基于Simulink建立的仿真模型。對(duì)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(jìn)行了仿真，得到了定子電流、勵(lì)磁電流以及轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律。 最后，本文對(duì)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(shí)的物理過程進(jìn)行了分析，給出了能量變換器正常運(yùn)行和故障運(yùn)行時(shí)的電氣接線圖與等值電路，結(jié)合等值電路推導(dǎo)了能量變換器相應(yīng)故障狀態(tài)下的功率表達(dá)式，并考慮了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)能量變換器發(fā)生上述故障的影響，通過仿真分析與對(duì)比