《發電電動機多工況動態轉換約束機理研究》是依託哈爾濱理工大學，由陶大軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：發電電動機多工況動態轉換約束機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陶大軍
- 依託單位：哈爾濱理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
發電電動機是抽水蓄能電站核心設備之一，其工況動態轉換問題一直是研究的重點。本項目在分析發電電動機運行特點的基礎上，採用電機瞬變過程分析的基本理論，結合不同工況轉換的具體物理過程和邊界條件要求，建立發電電動機多工況動態轉換運行全過程耦合數學模型和物理模型，探尋工況動態轉過程中電機功率、電壓、電流、功率因素等外部電氣量的變化規律。同時，通過工況動態轉換間物理過程的分析及瞬態電磁場的計算，揭示工況動態轉換過程中定子線棒在動態電磁力作用下的相對位移特性，以及導致線棒內銅排與外絕緣間分層的剪應力作用規律。綜合分析電機內外影響因素，給出多工況轉換動態過渡過程穩定裕度的確定依據，從而提出多工況轉換過程中動態穩定裕度判定方法，系統研究影響動態穩定裕度相關因素，給出影響動態穩定裕度電氣量的變化規律。為我國大容量發電電動機工況動態轉換提供理論參考，對抽水蓄能電站安全、穩定、高效運行具有重要的現實意義。
結題摘要
本項目針對抽水蓄能電站發電電動機動態轉換問題，在分析其運行特點的基礎上，採用電機瞬變過程分析的基本理論，並結合不同工況轉換與運行的具體物理邊界條件要求，完成了項目任務書中的全部研究工作。總結分析了發電電動機靜止變頻器起動系統的故障類型，通過對靜止變頻器逆變橋臂斷路故障時磁動勢的研究，提出了逆變橋一橋臂斷路容錯運行的可行性，建立了發電電動機靜止變頻器起動時步有限元模型，在實驗驗證時步有限元模型的基礎上，對靜止變頻器逆變橋一支路橋臂斷路起動過程進行了有限元計算，得到了不同時刻故障後轉速、轉矩的變化規律，驗證了逆變橋一支路橋臂斷路容錯能力。根據故障時刻轉子位置提出了改進容錯導通控制方案，有限元計算結果驗證了改進方案的有效性。揭示了發電電動機不同工況運行條件下的阻尼繞組電流特性規律，套用已建立的模型，針對發電電動機半阻尼結構下空載運行工況進行了時步有限元仿真，全面分析了阻尼條數目、直徑、槽距比、極靴形狀等一種或多種因素對阻尼繞組電流及轉子鐵心阻尼槽口附近磁密的影響，揭示了空載工況下阻尼繞組電流、各次諧波及阻尼槽壁磁密的分布規律，給出了不同因素作用下阻尼繞組電流變化規律，為阻尼繞組最佳化及電機轉子損耗的評估提供參考。通過有限元仿真分析得出半阻尼結構下畸變率與槽距比、阻尼條數目、直徑、阻尼繞組中心偏移等影響因素之間的相關規律,並與試驗結果進行了對比分析，得出空載電壓波形中主要諧波隨各結構參數變化的規律，為電機諧波消除及電機最佳化設計提供參考依據。分別推導出了單相接地短路、相間短路及兩相接地短路的磁動勢及電磁力的數學表達式，揭示了發電電動機發電工況下非正常運行電磁力的數學規律，分析了負載電流、電磁轉矩等參量非正常運行下的變化規律，給出了三種外部短路故障下氣隙磁密變化規律和渦流分布規律，計算出了空載和負載兩種工況運行時故障條件下阻尼繞組電磁力的作用規律。通過對發電電動機轉子結構形變的分析，提出了適應高速運行或頻繁動態轉換運行的發電電動機轉子結構，為發電電動機安全穩定運行及設計提供了參考。
