本文根據(jù)可變速抽水蓄能系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理,對可變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)、等效電路和功率流程等進(jìn)行了分析。同時(shí)在此基礎(chǔ)上,以10MW海水可變速抽水蓄能發(fā)電電動(dòng)機(jī)為依托,建立了其電磁設(shè)計(jì)方案,并對在不同狀態(tài)下的電磁性能,包括轉(zhuǎn)子功率和電壓特性、不同瞬態(tài)短路工況下定轉(zhuǎn)子電流及電磁轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行了計(jì)算與分析,研究成果對后續(xù)大型可變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步開發(fā)具有重要的工程價(jià)值。 

【文章來源】：大電機(jī)技術(shù). 2020,(05)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

可變速抽水蓄能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖活動(dòng)導(dǎo)葉控制系統(tǒng)

8可變速抽水蓄能發(fā)電電動(dòng)機(jī)電磁性能分析2020.№5其中，s0時(shí)代表次同步運(yùn)行，取上面符號(hào)；s0為超同步運(yùn)行，取下面符號(hào)。由此，可得到不同運(yùn)行狀態(tài)下的可變速抽水蓄能發(fā)電機(jī)功率流程，如圖3所示。同理，在對可變速抽水蓄能電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行能量傳遞關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，建立其功率流程，如圖4所示。mecPmecpadp2PmP2cPcu2pmP1FepsP1cu1p（a）s>0mecPmecpadp2PmP2cPcu2pmP1FepsP1cu1p（b）s<0圖3可變速抽水蓄能發(fā)電機(jī)狀態(tài)下功率流程圖（a）s>0（b）s<0圖4可變速抽水蓄能電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下功率流程圖對于電動(dòng)機(jī)工況，次同步運(yùn)行時(shí)，定子電磁功率大部分轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子機(jī)械輸出功率，小部分轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子電功率回饋給電網(wǎng)；而超同步運(yùn)行時(shí)，由定子電磁功率和轉(zhuǎn)子輸入電功率共同作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)子機(jī)械輸出功率[16]。210MW可變速電機(jī)電磁設(shè)計(jì)方案根據(jù)可變速海水抽水蓄能電機(jī)運(yùn)行機(jī)理，在建立其等效電路和功率流程關(guān)系的基礎(chǔ)上，開發(fā)了可變速海水抽水蓄能電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)方法。并由此對10MW可變速海水抽水蓄能發(fā)電電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了電磁方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過對十幾個(gè)方案的分析對比，形成了目前最終方案，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1�？勺兯匐姍C(jī)在變速范圍（10MW電機(jī)為500r/min±8%）內(nèi)，從電磁性能考慮出發(fā)，發(fā)電機(jī)工況和電動(dòng)機(jī)工況都是在次同步最低轉(zhuǎn)速下工作狀態(tài)最為不佳，因此表1給出的都是在次同步最低轉(zhuǎn)速下的電磁計(jì)算結(jié)果。表110MW可變速抽水蓄能電機(jī)電磁設(shè)計(jì)方案參數(shù)發(fā)電機(jī)工況電動(dòng)機(jī)工況單位額定數(shù)據(jù)定子額定功?

2020.№5大電機(jī)技術(shù)93.1不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子電磁性能不同轉(zhuǎn)速（即轉(zhuǎn)差率不同）下，在保證電機(jī)額定輸出的前提下，對轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)子功率隨轉(zhuǎn)差率的變化進(jìn)行了計(jì)算分析，得到其變化情況分別如圖5和6所示。由圖5和6可知，轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子功率越大。同時(shí)，轉(zhuǎn)子功率相對定子額定功率變化百分比要比對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稍大一些，這對不同轉(zhuǎn)差率要求下轉(zhuǎn)子變頻器功率和電壓選取提供了重要設(shè)計(jì)依據(jù)。圖5不同轉(zhuǎn)差率下的勵(lì)磁電壓圖6不同轉(zhuǎn)差率下的轉(zhuǎn)子功率百分比3.2各種短路工況下瞬態(tài)特性分析對10MW海水可變速電機(jī)空載狀態(tài)突然發(fā)生短路（包括定子三相短路和兩相短路）進(jìn)行了分析，獲得定、轉(zhuǎn)子短路電流和電磁轉(zhuǎn)矩曲線如圖7所示，其瞬態(tài)短路最大值見表2。由表2結(jié)果可見，三相短路故障時(shí)對電流瞬時(shí)沖擊較大，兩相短路時(shí)對電磁轉(zhuǎn)矩瞬時(shí)沖擊較大。（a）三相短路時(shí)的定子電流（b）三相短路時(shí)的轉(zhuǎn)子電流（c）三相短路時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩（d）兩相短路時(shí)的定子電流（e）兩相短路時(shí)轉(zhuǎn)子電流012345678012345678s/%s/%25002000150010005000U2/V1086420(P2/PN)/%時(shí)間/s00.511.5200.511.52時(shí)間/s50-5-10電流/p.u.Ia1Ib1Ic100.511.52時(shí)間/s00.511.52時(shí)間/s00.511.52時(shí)間/s1050-5-10Ia2Ib2Ic23210-1-2-3-41050-5-1086

【參考文獻(xiàn)】：
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