【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及直流電源系統，特別涉及一種雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法。
技術介紹
1、隨著電力電子技術的快速發展，多相整流發電機以其發電效率高、容錯能力強、傳輸穩定性高等優點，被廣泛用于航空電源系統、船舶電力系統、風力發電系統等直流電源系統領域。整流發電機直流側輸出電壓波動是發電系統電能質量的重要指標，穩定的電壓是用電負載正常工作的重要保證。然而，整流發電機帶有脈沖功率負載時，隨著脈沖負載持續周期性強烈的動態變化，發電機的端電壓會隨之急劇變化，對整個發電系統的穩定性造成負面影響。電壓紋波不但影響電壓輸出質量，其引起的溫升會加速電解液的蒸發，從而降低電容壽命和系統可靠性。為了減小突變負載對發電機的動態沖擊并抑制直流電壓紋波，此時，濾波電容就起到了關鍵作用。濾波電容在發電機整流電路中不僅能濾除直流電中不需要的交流成分，還起到儲能的作用，保持輸出電壓的穩定性，提高供電質量。
2、目前現有的整流發電機直流側電壓的分析均基于理想情況，實際上在整流發電機運行時，受濾波電容寄生參數esr的影響，電壓紋波及瞬態電壓和理想值存在誤差，且特殊的多相整流發電機移相角對瞬態電壓也存在影響，導致整流發電機的電壓分析結果不準確，進而使得整流發電機的負載產生波動，對用電系統產生影響。
技術實現思路
1、鑒于上述現有技術的不足之處，本專利技術的目的在于提供一種雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，旨在解決現有技術中整流發電機直流側電壓的分析，受濾波電容寄生參數esr的影響，電壓紋波及瞬
2、為了達到上述目的，本專利技術采取了以下技術方案：
3、一種雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，包括：
4、步驟1、基于特殊移相角及濾波電容寄生參數esr的帶脈沖功率負載的雙三相整流發電機，建立整流發電機等效瞬態教學模型；
5、步驟2、基于整流發電機等效瞬態教學模型，獲取整流發電機直流側電壓影響波形圖，根據波形圖對整流發電機電壓進行有限元分析，得出濾波電容esr對整流發電機穩態影響及瞬態電壓特性。
6、進一步地，所述整流發電機等效瞬態教學模型中，脈沖負載躍變瞬間，移20°雙三相整流發電機直流側瞬時輸出電壓為：
7、
8、其中：udc1′——直流側輸出瞬時電壓；
9、——超瞬態電勢；
10、ωr——轉子角速度；
11、ωb——基頻角速度；
12、xt＝xt11(β1)+xt12(β1,β2)——換相電抗；
13、xt11(β1)′——瞬態換向電抗；
14、β1、β2——整流器點火角；
15、p＝d/dt——微分算子；
16、idc1、idc2——兩相整流器的輸出電流；
17、xt11(β1)——一相整流器的換相電抗；
18、xt12(β1,β2)——兩相整流器的交叉換相電抗；
19、re——交流側等效電阻；
20、us′——交流側瞬時相電壓；
21、ul′——交流側瞬時線電壓。
22、進一步地，所述步驟1中，首先利用解析法，忽略交流線路電感器中的電壓降，從交流相電壓獲得udc計算表達式：
23、
24、其中，udc——為整流器直流輸出電壓；
25、um——交流相位平衡正弦電壓的峰值；
26、n——整流器相數(n>2)；
27、忽略任何時刻直流電壓之間的電壓差，輸出直流電壓udc可以由各相整流器的輸出電壓表示為：
28、
29、其中，udc1,udc2——兩套三相繞組的直流輸出電壓；
30、由兩相不控整流器并聯可以得到udc＝udc1＝udc2，負載輸出電壓ul＝udc。可以通過應用n＝3的情況來獲得表達式
31、
32、其中，us——交流相電壓有效值；
33、ul——交流線電壓有效值。
34、進一步地，所述步驟1中，為進一步分析帶脈沖功率負載的整流同步發電機運行時直流側電壓的變化情況，當脈沖功率負載發生躍變時，根據整流特性，將直流側電阻rdc折算到交流，折算后的交流側電阻為rac，獲得負載電阻折算等效模型：
35、rdc為直流側rl突變后同resr并聯總阻值的變化量，折算到交流側后的總阻值為rac。假設發電機整流系統中沒有損耗，根據能量守恒原則，可得整流發電機交直流側的輸出功率相等：
36、
37、其中，pac——交流側輸出功率；
38、pdc——直流側輸出功率；
39、交流側等效負載rac與直流側突變負載rdc之間的關系為
40、
41、rac≈0.9685rdc
42、此時，雙三相同步發電機整流系統交流側的等效電阻為
43、re＝r+0.9685rdc
44、其中，re——交流側等效電阻；
45、rdc＝δ(rl//resr)
46、其中，rl——脈沖負載等效電阻；resr——濾波電容寄生參數電阻。
47、進一步地，所述整流發電機等效瞬態教學模型中，考慮阻尼繞組作用；d軸超瞬態電抗和q軸超瞬態電抗分別為：
48、
49、
50、其中，xaσ——電樞反應漏抗；
51、xsσ——定子漏抗；
52、xad——直軸電樞反應電抗；
53、xaq——交軸電樞反應電抗；
54、xkdσ——直軸阻尼繞組漏抗；
55、xkqσ——交軸阻尼繞組漏抗；
56、xfdσ——勵磁繞組漏抗；
57、d軸超瞬態磁鏈和q軸超瞬態磁鏈分別為：
58、
59、其中，ψkq為交軸阻尼繞組磁鏈；ψfd為勵磁繞組磁鏈；d軸超瞬態電勢和q軸超瞬態電勢分別為：
60、
61、式中，ωr——轉子角速度；
62、ωb——基頻角速度。
63、進一步地，考慮由換相重疊引起的平均壓降，引入換相電抗xt和瞬態換向電抗xt′；等效模型中發電機交流側端電壓方程變為：
64、
65、其中，——超瞬態電勢；
66、δ＝arctan(ed″/eq″)——功角；
67、p＝d/dt——微分算子；
68、xt＝xt11(β1)+xt12(β1,β2)——換相電抗；
69、
70、β1＝δ+α1；β2＝δ+α2
71、其中，β1、β2——整流器點火角；
72、α1、α2——整流器觸發延遲角；
73、xt11(β1)——一相整流器的換相電抗本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，其特征在于，所述整流發電機等效瞬態教學模型中，脈沖負載躍變瞬間，移20°雙三相整流發電機直流側瞬時輸出電壓為：
3.根據權利要求2所述的雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，其特征在于，所述步驟1中，首先利用解析法，忽略交流線路電感器中的電壓降，從交流相電壓獲得UDC計算表達式：
4.根據權利要求2所述的雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，其特征在于，所述步驟1中，為進一步分析帶脈沖功率負載的整流同步發電機運行時直流側電壓的變化情況，當脈沖功率負載發生躍變時，根據整流特性，將直流側電阻Rdc折算到交流，折算后的交流側電阻為Rac，獲得負載電阻折算等效模型：
5.根據權利要求2所述的雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，其特征在于，所述整流發電機等效瞬態教學模型中，考慮阻尼繞組作用；d軸超瞬態電抗和q軸超瞬態電抗分別為：
6.根據權利要求2所述的雙三相整流發電機直流側瞬時電壓
...【技術特征摘要】
1.一種雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，其特征在于，所述整流發電機等效瞬態教學模型中，脈沖負載躍變瞬間，移20°雙三相整流發電機直流側瞬時輸出電壓為：
3.根據權利要求2所述的雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，其特征在于，所述步驟1中，首先利用解析法，忽略交流線路電感器中的電壓降，從交流相電壓獲得udc計算表達式：
4.根據權利要求2所述的雙三相整流發電機直流側瞬時電壓的分析方法，其特征在于，所述步驟1中，為進一步分析...
【專利技術屬性】
技術研發人員：夏加寬，齊美鈞，蘇航，趙蕓琦，
申請(專利權)人：沈陽工業大學，
類型：發明
國別省市：
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