随着电力负荷快速增长,电力系统的故障电流水平持续上升,甚至超出了现有断路器的开断能力;为有效限制故障电流,超导故障限流器(superconducting fault current limiter,SFCL)逐渐投入应用。SFCL在正常运行时呈现零阻抗,故障发生后迅速...随着电力负荷快速增长,电力系统的故障电流水平持续上升,甚至超出了现有断路器的开断能力;为有效限制故障电流,超导故障限流器(superconducting fault current limiter,SFCL)逐渐投入应用。SFCL在正常运行时呈现零阻抗,故障发生后迅速转为高阻抗,可作为配合断路器开断的理想选择,提高电力系统的运行安全性。介绍了一种磁偏置型超导故障限流器(magneto-biased superconducting fault current limiter,MBSFCL),提出了考虑短路电流非周期分量影响的MBSFCL设计方法,对于MBSFCL的制造具有一定的指导意义。通过搭建仿真模型,验证了所提出方法的可行性,并对MBSFCL的限流特性进行了深入分析,讨论了不同非周期分量对断路器的开断影响,以及MBSFCL中电感、电阻参数变化对短路电流及其分量的限流效果影响。分析结果表明,在所提出MBSFCL设计方法中必须考虑非周期分量,且MBSFCL的电阻参数变化对短路电流的抑制效果更为显著。展开更多
永磁偏置型故障限流器(permanent-magnet-biased saturation based fault current limiter,PMFCL)的使用会对电力系统的暂态稳定性产生一定影响。为此,首先介绍了PMFCL的基本工作原理,并以单机无穷大系统为例,利用正序增广网络建立了含P...永磁偏置型故障限流器(permanent-magnet-biased saturation based fault current limiter,PMFCL)的使用会对电力系统的暂态稳定性产生一定影响。为此,首先介绍了PMFCL的基本工作原理,并以单机无穷大系统为例,利用正序增广网络建立了含PMFCL的暂态稳定分析模型;其次基于发电机功角曲线和等面积法则,详细分析了在输电线路不同位置发生不同类型的短路故障时PMFCL限流电抗值以及故障切除时间对系统暂态稳定性的影响;最后通过时域仿真计算出发电机在不同短路故障类型下的输出功率最大值和功角变化曲线。结果表明:输电线路发生三相对称短路时,PMFCL限流电抗值越大则越有利于系统的暂态稳定性;线路中间部分发生单相接地故障时,限流电抗值越大则越不利于系统的暂态稳定性,此时可适当延长故障切除时间来改善系统的暂态稳定性;两相接地短路和两相短路故障下,PMFCL对系统暂态稳定性的影响规律基本一致。以上针对PMFCL对系统的暂态稳定性影响所开展的研究,为PMFCL的元件参数优化提供了参考,也为其实际应用提供了理论依据。展开更多
为了提高空间用磁悬浮飞轮输出偏转力矩的能力和精度,提出一种利用轴向力控制转子径向偏转的五自由度永磁偏置磁轴承(permanent-magnet-biased magnetic bearing withfive degrees of freedom,5-DOF-PMB),有效减小了飞轮体积和转子轴向...为了提高空间用磁悬浮飞轮输出偏转力矩的能力和精度,提出一种利用轴向力控制转子径向偏转的五自由度永磁偏置磁轴承(permanent-magnet-biased magnetic bearing withfive degrees of freedom,5-DOF-PMB),有效减小了飞轮体积和转子轴向长度,提高了系统的集成度,改善了转子系统的固有模态和稳定性。有限元仿真表明,按照角动量为15 N?m?s飞轮的要求设计的轴向力偏转5-DOF-PMB可同时满足各自由度负载的要求。为了提高转子径向大偏移时主动振动的控制精度,进一步对轴向力偏转5-DOF-PMB径向通道进行了磁路解耦设计。等效磁路分析与有限元仿真表明,经磁路解耦的5-DOF-PMB径向通道间磁路耦合程度削弱了2个数量级。最后从等效磁路和结构设计角度,对永磁偏置磁轴承的磁路解耦设计方法进行了归纳和总结。展开更多
为满足航天用扁平转子磁悬浮飞轮对低功耗磁轴承的需求,提出一类同极性嵌环式永磁偏置径向磁轴承(Radial permanent-magnet-biased magnetic bearing,RPMB),旋转损耗低,工作气隙径向内外双环、轴向同层分布,径向磁力为平面汇交力系,具...为满足航天用扁平转子磁悬浮飞轮对低功耗磁轴承的需求,提出一类同极性嵌环式永磁偏置径向磁轴承(Radial permanent-magnet-biased magnetic bearing,RPMB),旋转损耗低,工作气隙径向内外双环、轴向同层分布,径向磁力为平面汇交力系,具有磁极轴向短、可灵活设计的独特优势。根据全主动、主被动两类磁悬浮飞轮的不同需求,采用磁路分析与有限元仿真的方法,对磁极对齐型、磁极交错型、磁极偏置型三种嵌环式RPMB进行了有针对性的分析与设计,所设计的全主动磁悬浮飞轮,具有轴向长度短、质量小、精度高的优点;所设计的两轴主动磁悬浮飞轮,经优化设计,具有高被动刚度、高电流刚度、电流刚度高稳定性的优点。展开更多
构建了永磁偏置型故障限流器PMFCL的经济性分析模型,包括材料成本和运行成本两部分。材料成本取决于PMFCL的关键结构参数,基于等效磁路法导出了PMFCL 4个关键结构参数与电感和、电感比以及饱和深度比这3个独立电磁变量间的函数关系;运...构建了永磁偏置型故障限流器PMFCL的经济性分析模型,包括材料成本和运行成本两部分。材料成本取决于PMFCL的关键结构参数,基于等效磁路法导出了PMFCL 4个关键结构参数与电感和、电感比以及饱和深度比这3个独立电磁变量间的函数关系;运行成本由铁芯损耗和绕组铜耗组成,并给出了各自的计算方法。针对500 k V PMFCL经济性分析实例,分析了电磁变量对PMFCL经济性的影响,并建立其经济性优化模型,求得了PMFCL的最优成本和对应的结构参数。结果表明,在高压大容量应用场合,PMFCL具有较好的经济性优势。Ansoft Maxwell二维有限元仿真验证了经济性优化模型的合理性。展开更多
文摘随着电力负荷快速增长,电力系统的故障电流水平持续上升,甚至超出了现有断路器的开断能力;为有效限制故障电流,超导故障限流器(superconducting fault current limiter,SFCL)逐渐投入应用。SFCL在正常运行时呈现零阻抗,故障发生后迅速转为高阻抗,可作为配合断路器开断的理想选择,提高电力系统的运行安全性。介绍了一种磁偏置型超导故障限流器(magneto-biased superconducting fault current limiter,MBSFCL),提出了考虑短路电流非周期分量影响的MBSFCL设计方法,对于MBSFCL的制造具有一定的指导意义。通过搭建仿真模型,验证了所提出方法的可行性,并对MBSFCL的限流特性进行了深入分析,讨论了不同非周期分量对断路器的开断影响,以及MBSFCL中电感、电阻参数变化对短路电流及其分量的限流效果影响。分析结果表明,在所提出MBSFCL设计方法中必须考虑非周期分量,且MBSFCL的电阻参数变化对短路电流的抑制效果更为显著。
文摘永磁偏置型故障限流器(permanent-magnet-biased saturation based fault current limiter,PMFCL)的使用会对电力系统的暂态稳定性产生一定影响。为此,首先介绍了PMFCL的基本工作原理,并以单机无穷大系统为例,利用正序增广网络建立了含PMFCL的暂态稳定分析模型;其次基于发电机功角曲线和等面积法则,详细分析了在输电线路不同位置发生不同类型的短路故障时PMFCL限流电抗值以及故障切除时间对系统暂态稳定性的影响;最后通过时域仿真计算出发电机在不同短路故障类型下的输出功率最大值和功角变化曲线。结果表明:输电线路发生三相对称短路时,PMFCL限流电抗值越大则越有利于系统的暂态稳定性;线路中间部分发生单相接地故障时,限流电抗值越大则越不利于系统的暂态稳定性,此时可适当延长故障切除时间来改善系统的暂态稳定性;两相接地短路和两相短路故障下,PMFCL对系统暂态稳定性的影响规律基本一致。以上针对PMFCL对系统的暂态稳定性影响所开展的研究,为PMFCL的元件参数优化提供了参考,也为其实际应用提供了理论依据。
文摘为了提高空间用磁悬浮飞轮输出偏转力矩的能力和精度,提出一种利用轴向力控制转子径向偏转的五自由度永磁偏置磁轴承(permanent-magnet-biased magnetic bearing withfive degrees of freedom,5-DOF-PMB),有效减小了飞轮体积和转子轴向长度,提高了系统的集成度,改善了转子系统的固有模态和稳定性。有限元仿真表明,按照角动量为15 N?m?s飞轮的要求设计的轴向力偏转5-DOF-PMB可同时满足各自由度负载的要求。为了提高转子径向大偏移时主动振动的控制精度,进一步对轴向力偏转5-DOF-PMB径向通道进行了磁路解耦设计。等效磁路分析与有限元仿真表明,经磁路解耦的5-DOF-PMB径向通道间磁路耦合程度削弱了2个数量级。最后从等效磁路和结构设计角度,对永磁偏置磁轴承的磁路解耦设计方法进行了归纳和总结。
文摘为满足航天用扁平转子磁悬浮飞轮对低功耗磁轴承的需求,提出一类同极性嵌环式永磁偏置径向磁轴承(Radial permanent-magnet-biased magnetic bearing,RPMB),旋转损耗低,工作气隙径向内外双环、轴向同层分布,径向磁力为平面汇交力系,具有磁极轴向短、可灵活设计的独特优势。根据全主动、主被动两类磁悬浮飞轮的不同需求,采用磁路分析与有限元仿真的方法,对磁极对齐型、磁极交错型、磁极偏置型三种嵌环式RPMB进行了有针对性的分析与设计,所设计的全主动磁悬浮飞轮,具有轴向长度短、质量小、精度高的优点;所设计的两轴主动磁悬浮飞轮,经优化设计,具有高被动刚度、高电流刚度、电流刚度高稳定性的优点。
文摘构建了永磁偏置型故障限流器PMFCL的经济性分析模型,包括材料成本和运行成本两部分。材料成本取决于PMFCL的关键结构参数,基于等效磁路法导出了PMFCL 4个关键结构参数与电感和、电感比以及饱和深度比这3个独立电磁变量间的函数关系;运行成本由铁芯损耗和绕组铜耗组成,并给出了各自的计算方法。针对500 k V PMFCL经济性分析实例,分析了电磁变量对PMFCL经济性的影响,并建立其经济性优化模型,求得了PMFCL的最优成本和对应的结构参数。结果表明,在高压大容量应用场合,PMFCL具有较好的经济性优势。Ansoft Maxwell二维有限元仿真验证了经济性优化模型的合理性。
