十二相同步发电机整流系统的数字仿真（I）──数学模型

本文对十二相同步发电机整流系统的动态运行进行了数字仿真研究,建立了以整流系统运行状态的分析为基础,用于描述十二相同步发电机—整流桥—负载系统动态过程的状态空间形式的数学模型。该模型既符合实际,又便于计算机仿真。本文提出的仿真方法也适用于三相、六相同步发电机整流系统。     

考虑直流侧线路阻抗时十二相发电机整流系统突然短路的研究

根据十二相同步发电机的数学模型,对考虑直流侧线路阻抗的十二相发电机整流供电系统直流侧突然短路过程进行了数字仿真及试验验证.分析了线路电阻和电感对短路电流的影响.     

同步发电机气隙磁场非正弦时整流系统性能的研究

提出了一种发电机气隙磁场非正弦分布时整流系统的近似电路模型和仿真方法;分析了气隙磁场非正弦分布对系统交直流电压和电流波形的影响．仿真结果表明,合理控制气隙磁场谐波含量有利于提高轻负载下整流电压的品质．由此提出：带整流负载的多相同步发电机采用气隙磁场非正弦分布的转子结构和集中整距的定子绕组（即所谓方波电机）是合理的     

带整流负载的同步发电机阻尼绕组的性能研究

应用仿真与试验相结合的方法,研究了同步发电机阻尼绕组对同步发电机整流系统运行稳定性、交直流电压和电流波形及换相过程等诸多方面的影响,由此提出该类发电机可采用不带阻尼绕组而在ｑ轴方向增设适当短路绕组的转子结构形式,以减小发电机及系统的短路电流．     

基于电压波形相似度测量的十二相不控整流装置故障诊断

为实现十二相整流发电机整流装置故障准确定位,首先对正常和故障情况下的整流二极管两端电压进行解析分析,得到两种情况下整流二极管两端波形的解析表达式;其次,建立了十二相不可控整流装置的仿真模型,仿真验证解析表达式的正确性,并指出了整流二极管在故障前后的电压波形变化规律;再次,基于向量夹角余弦提出了十二相不可控整流装置故障诊断算法,并通过动态滑动窗口算法解决了电压波形的相位对齐问题;最后,以十二相同步整流发电机整流装置中整流二极管两端的实际电压波形试验验证了该方法的有效性。     

突加负载对同步发电机整流系统直流侧电压的影响

为了研究发电机整流系统输出直流母线电压随突加负载的变化机理,基于交流发电机突加静态平衡负载的分析方法,给出了发电机整流系统直流侧突加负载时的瞬时电压表达式。首先,给出了发电机整流系统等效电路模型;然后,将直流侧负载等效到整流桥的交流侧,并利用整流桥本身的特性,推导了突加负载时直流侧瞬时电压表达式;最后,通过交流发电机突加静态平衡负载的理论计算结果检验了相应PSCAD仿真模型的可行性,并在此基础上,建立了发电机整流系统直流侧突加负载的PSCAD仿真模型,仿真结果验证了所提计算方法的正确性。     

某型发电机可靠性试验系统研究

为了对某型发电机进行可靠性试验,根据试验需求,设计了带能量反馈的试验系统。该系统与发电机输出带纯电阻性负载方案相比,大大节约了试验的耗电量,并利用仿真软件PSCAD/EMTDC建立了试验系统的仿真模型,对系统在不同扰动下的动态特性进行了仿真研究。仿真结果与试验结果相吻合,说明所建试验系统模型的正确性,也得出了该试验系统具有良好的运行稳定性的结论。     

装备分布式虚拟维修训练仿真负载平衡研究

基于HLA的装备分布式虚拟维修训练过程极易产生仿真节点负载失衡,以往的负载平衡研究多关注资源利用率,仿真运行过程中可能会因节点负载的不均衡进行频繁的负载调度,影响仿真运行效率.针对此问题,以保证仿真节点的高效运行为首要目的,将负载平衡定义为不存在超载节点即为平衡,提出了一种动静结合的复合式负载平衡调度方法.研究了复合式负载平衡系统的体系结构,采用最小连接调度法实现了节点静态负载的粗粒度平衡,引入仿真运行比率分量参数表征负载量值,进而设计了动态负载平衡算法对仿真运行过程进行实时监控和调度.实验结果表明,改进后仿真平衡调度频率明显下降,实现了资源利用率和仿真效率的平衡兼顾,取得了良好的效果.     

十二相同步发电机整流系统试验研究通过专家评审

由我院四系承担的海军课题“十二相同步发电机整流系统试验研究”,于1991年5月4日,顺利通过了专家评审。评审会受海装舰艇部的委托,由海军039工程办主持。评审专家分别来自清华大学、华中理工大学、701所、711所、712所、719所、武昌造船厂等单位。与会专家对该系统及试验结果进行了认真、全面地审议,认为:该课题对德     

变换器短路故障时整流发电机的暂态电流计算

考虑直流变换器侧短路故障时,整流发电机带直流变换器运行可以等效为整流发电机突加RLC负载,其暂态电流计算直接关系到直流故障诊断和保护。通过将RLC负载从直流侧等效至交流侧后,将暂态电流计算等效为同步发电机串联RLC后三相短路电流计算;在得到了暂态电流的表达式后,通过类比同步发电机三相短路电流的初值、终值和时间常数计算,近似得到了暂态电流的解析表达式,并给出了电流峰值和峰值时间。通过仿真验证了该解析表达式的有效性,可以用于对直流故障诊断和保护方法的确定。     

舰船综合电力系统中压直流发电机组并联运行试验研究

针对舰船综合电力系统原动机性能差异造成的发电机组并网难题,首先构建了全尺寸中压整流发电机组双机并联试验系统,并通过稳态运行、推进调速和突加负载试验,验证了中压整流发电机组并网方案的可行性;然后,测试了并网机组在静态和调速、加载等暂态条件下的功率分配差度。试验结果表明:采用该并网方案和励磁控制策略的中压整流发电机组能够在工程允许的功率分配差度范围内可靠并联运行。     

励磁突变对无刷励磁同步发电机整流系统负载电流的影响

分析了无刷励磁同步发电机整流系统突加/突卸励磁时的过渡过程,得到了影响负载电流上升和下降时间的主要时间常数,并对理论分析结果进行了仿真和实验研究,仿真结果与理论分析吻合良好.实验波形所反映的变化趋势亦与仿真及理论分析结果较为符合.     

十二相同步发电机带桥式整流负载时的换相电抗

本文分析了十二相(四Y移15°绕组)同步发电机带桥式整流负载时的换相过程,给出了十二相和六相(双Y移30°绕组)同步发电机等效换相电抗的计算公式。     

变频驱动电机系统的参数匹配性及静态稳定性分析

基于变频驱动异步电机系统小扰动下的数学模型,采用Hurwitz判据及根轨迹法分析了异步电机参数、变频器参数、滤波器参数以及不同运行工况等对系统稳定性的影响规律,并通过仿真和实验证明了理论分析的正确性,最后基于Middlebrook输入输出阻抗判据对该类级联系统的静态稳定性进行了研究,即从物理上对系统失稳进行了分析,结果表明:滤波环节的引入是导致系统静态稳定性下降的主要因素。     

大容量储能发电机并联运行励磁控制算法

大容量储能发电机作为脉冲电源，整流后通过逆变器向大功率脉冲负载供电。采用储能发电机直流侧并联方式工作，可以有效提高系统带载能力与可靠性。当并联运行的储能发电机转速不同时，根据转速合理分配电机释放功率可以有效提高系统工作效能，因此需要设计一种具有功率调节功能的励磁控制算法。在电压、电流双闭环控制的基础上，引入功率前馈控制，推导并求解了前馈功率与励磁电流关系以及控制参数，并根据电机初始转速设计了功率分配算法。仿真试验结果表明，功率前馈控制在励磁控制过程中起主导作用，有效分配储能电机释放功率大小，提高了励磁电流响应速度，抑制了负载功率扰动对励磁控制系统的影响。     

单相电压型PWM整流器控制系统设计与仿真

针对传统的不控整流和相控整流中存在的谐波污染问题,采用直接电流控制中的滞环电流控制策略,设计了单相全桥电压型PWM整流器的控制系统,建立了系统的SIMULINK模型并进行了仿真.仿真结果表明该控制系统结构设计合理,参数选取适当,能实现有效控制.     

自适应反步滑模控制在火箭炮伺服系统中应用

针对实际系统运行过程中所存在的转动惯量和负载力矩变化大等各种不确定因素,提出了一种新型的自适应反步滑模位置控制器(ABSMC)。首先对于模型中的不确定参数,采用自适应鲁棒算法进行有效估计,通过对模型的等价变换和选择适当的Lyapunov函数,最终给出系统的自适应控制器和不确定参数自适应律的设计方法。仿真和实验结果表明,该控制器能够有效抑制抖振,系统跟踪误差小,跟踪性能好,对参数摄动及外界负载扰动具有较强的鲁棒性。     

带三相四线制二极管整流桥负载的同步发电机的等效电路模型

带三相四线制二极管整流桥负载的发电机始终处于非对称运行状态。为了进行系统性能的解析分析,将发电机的d、q轴变量分解为低频和高频分量分别处理,忽略了转子回路对高频电流的电阻及阻尼绕组对低频分量的作用,假定交、直轴超瞬态电抗相等,建立了同步发电机的等效电路模型,并给出了稳态时等效发电机的Park方程、相量图及稳态量的计算方法。分别通过发电机整流桥硬件系统的试验及在EMTDC软件环境下详细模型的仿真对等效电路模型进行了验证,结果证明了其正确性。所给出的等效电路模型可应用于此类系统的性能分析与小扰动稳定性研究。     

船舶综合电力系统绝缘电阻在线检测方法

当前采用中压直流供配电的船舶综合电力系统,在发电机端和负载端均存在接地电阻,对其电网绝缘电阻的在线检测产生较大影响。为此,提出一种改进注入法在线绝缘检测方案,通过外加电源和负载状态量获取的方式,排除系统接地电阻带来的影响。首先,在整流发电机接地电阻处,分别正向和反向并联直流电源,采用电源叠加法得到系统绝缘电阻解析表达式;然后,利用实时获取的变频器接地电阻柜的开关状态,折算直流母线实时的绝缘电阻值;最后,搭建了全系统仿真模型并进行了验证。研究结果表明：所提方案测量精度满足工程需求,为综合电力系统母线绝缘的在线检测提供了理论基础。     

基于Matlab/Simulink的三轴随动跟踪平台仿真

在分析三轴随动跟踪平台控制原理和算法设计的基础上,运用Matlab/simulink仿真工具对其建立数字仿真模型。通过调节仿真模型系统参数,探索出具有精确指向的最优系统参数,以指导跟踪平台的设计与调试,优化和改善随动平台的跟踪性能。最后给出了仿真模型和随动平台在静态精度和动态精度方面的比较结果。仿真计算和实际应用结果表明,精度基本一致,验证了数字仿真模型建立的可行性和有效性。