无刷励磁机旋转整流组件对强励和短路工况适应能力的研究

论文摘要

旋转整流器是无刷励磁系统中最为重要的环节之一,必须保证其工作在正常状态。当旋转整流器遇过电压、过电流及其它非正常情况,除了机组保护装置给予保护,把功率二极管元件损坏率降到最小程度外,很难保证元件的绝对不损坏(开路或短路故障)。当旋转整流器功率二极管一经损坏就应立刻报警,尤其是一管短路故障危害更严重,必须立即根除。但有时由于某种原因,短路没能及时切除,则会给系统带来很大的损害。对于二极管短路时各整流组件运行情况的分析,将是本文要研究的问题之一。本文以某电站的无刷励磁机组为课题背景,首先介绍了汽轮发电机励磁方式、无刷励磁系统的发展概况及同步发电机带半导体整流系统国内外的研究现状。然后采用模式分类法,仿真分析了额定和强励情况下整流组件的运行情况。此法将整流器根据运行情况分成若干种整流工作方式和运行模式,在每种整流工作方式下,确定期间的模式转换路径和转换条件。在仿真时首先判断整流工作方式,再根据模式转换条件确定运行模式,然后列出各种模式下的状态方程进行仿真计算。由于模式分类法对于二极管短路情况的仿真非常困难,因此采用MATLAB软件自带的整流模块建立无刷励磁机组的PSB (Power System Block)模型,从而可以省去模式分类中整流方式及运行模式的判定,进而仿真分析了二极管短路及励磁机电枢发生两相或三相短路时整流组件的运行情况。最后,利用建立的PSB模型仿真分析了考虑二极管缓冲电路时的各种情况。本课题的研究,对励磁机旋转整流组件发生故障对电机运行及各项性能的影响的分析具有非常重要的意义。同时,亦为无刷励磁产品的开发与设计提供了有效的依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景、意义及国内外研究现状
• 1.1.1 本课题研究的背景和意义
• 1.1.2 课题国内外研究现状
• 1.2 汽轮发电机励磁系统的发展概况
• 1.2.1 汽轮发电机励磁系统概述
• 1.2.2 我国汽轮发电机励磁系统发展的历史
• 1.3 无刷励磁系统的发展概况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 额定及强励工况下整流二极管运行情况仿真分析
• 2.1 引言
• 2.2 励磁机整流系统
• 2.2.1 励磁机整流系统的数学模型
• 2.2.2 励磁机整流系统的运行分析
• 2.2.3 各模式状态方程
• 2.2.4 系统数字仿真计算
• 2.3 无刷励磁同步发电机系统的运行和分析
• 2.3.1 系统一般状态方程
• 2.3.2 给定模式下系统状态方程
• 2.3.3 系统仿真
• 2.4 本章小结
• 第3章 整流二极管短路工况仿真分析
• 3.1 引言
• 3.2 无刷励磁机组PSB 模型的建立
• 3.2.1 同步发电机的SIMULINK 模型
• 3.2.2 同步发电机的PSB 模型
• 3.2.3 无刷励磁机组的PSB 模型
• 3.3 旋转整流器二极管短路工况的仿真分析
• 3.3.1 一个二极管短路情况的仿真分析
• 3.3.2 二个二极管短路的情况分析
• 3.3.3 二极管短路后开路的情况分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 励磁机整流轮的旋转电枢发生两相和三相短路时的运行情况分析
• 4.1 两相短路时的运行情况分析
• 4.2 三相短路时的运行情况分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 考虑整流二极管的缓冲电路时各整流组件运行情况的分析
• 5.1 引言
• 5.2 二极管未短路的情况
• 5.3 二极管短路的情况分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢