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汽轮发电机模型机的时步有限元动态特性仿真与试验研究

作　者: 李峰
导　师: 刘晓芳
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 电机与电器
关键词: 同步发电机 时步有限元 动态过程 Prony分解 时间常数
分类号: TM311
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文以课题组承担的十一五国家科技支撑计划《大电网安全分析建模理论和技术研究》项目中“发电机不同简化模型的精度和特殊运行方式下建模的研究”项目为依托开展研究。研究目的是为进一步建立电力系统仿真所用发电机精确模型提供理论基础和技术支持。主要成果如下：1.以实验室7.5kw模型机组为研究对象,搭建了励磁扰动、三相空载突然短路、BC相问突然短路、C相对中性点突然短路等扰动过程的试验平台。2.在充分考虑了同步发电机磁路饱和、磁场畸变、以及动态过程中转子阻尼绕组涡流等复杂非线性因素的情况下,详细阐述了采用场-路-网耦合时步有限元方法对不同扰动进行数学建模的具体过程,通过仿真与实测的对比,验证了该模型的正确性和准确性,并利用Prony方法结合传统空载三相突然短路励磁电流解析表达式辨识出时间常数Ta和Td。3.对单机-变压器-双回线-无穷大系统大扰动进行仿真计算,找出极限切除时间并研究了短路点不同切除时刻电磁转矩对功角摆动的影响。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 研究意义  9-10
  1.2 研究现状  10-11
    1.2.1 同步发电机稳态分析  10
    1.2.2 同步发电机动态分析  10-11
  1.3 本论文研究的主要内容  11-13
第2章 同步发电机非线性模型机组动态试验平台的搭建  13-21
  2.1 同步发电机非线性模型机组动态试验平台的功能及特点  13-17
    2.1.1 汽轮发电机模型机的结构特点  13-14
    2.1.2 水轮发电机模型机的结构特点  14-15
    2.1.3 核电发电机模型机的结构特点  15-16
    2.1.4 试验平台的测试功能  16-17
  2.2 7.5KW汽轮发电机模型机与300MW汽轮发电机结构对比  17
  2.3 实验机组及主回路  17-20
  2.4 实测结果对比  20
  2.5 本章小结  20-21
第3章 基于时步有限元的模型机数学建模  21-31
  3.1 有限元计算基础  21-23
    3.1.1 模型机静态磁场数学模型  21
    3.1.2 给定端点条件下有限元计算过程  21-23
  3.2 时步有限元数学建模  23-30
    3.2.1 仿真内容  23-24
    3.2.2 场-路-网祸合时步有限元数学模型  24-30
  3.3 复杂非线性因素的计及  30
  3.4 本章小结  30-31
第4章 汽轮发电机模型机有限元仿真与稳态试验的对比研究  31-38
  4.1 空载特性  31-34
    4.1.1 试验接线及试验过程  31-32
    4.1.2 空载特性仿真与实测对比  32-34
  4.2 短路特性  34-36
    4.2.1 短路试验  34-35
    4.2.2 短路特性仿真与实测对比  35-36
  4.3 负载稳态特性仿真与实测对比  36-37
  4.4 本章小结  37-38
第5章 汽轮发电机模型机时步有限元仿真与动态试验的对比研究  38-59
  5.1 发电机励磁扰动  38-40
    5.1.1 试验接线及试验过程  38-39
    5.1.2 时步有限元仿真与实测对比分析  39-40
  5.2 发电机机端三相空载突然短路  40-45
    5.2.1 试验接线及试验过程  40-41
    5.2.2 仿真实测对比分析  41-45
  5.3 带载三相短路仿真结果分析  45-46
  5.4 发电机BC相间短路  46-51
    5.4.1 试验接线及试验过程  46-47
    5.4.2 时步有限元仿真与实测对比分析  47-51
  5.5 发电机C相对中性点短路  51-55
  5.6 简单电力系统大扰动仿真  55-58
    5.6.1 系统大扰动暂态稳定性分析  55-56
    5.6.2 发电机——变压器——双回线——无穷大系统  56-58
  5.7 本章小结  58-59
第6章 结论与展望  59-60
  6.1 结论  59
  6.2 有待进一步研究的工作  59-60
参考文献  60-63
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  63-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 发电机、大型发电机组（总论） > 汽轮发电机
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