一种双轴励磁调相机及其励磁绕组结构制造技术

本发明专利技术公开了一种双轴励磁调相机及其励磁绕组结构，在隐极式调相机转子的大齿位置开槽并放置励磁绕组作为q轴励磁绕组，所述q轴励磁绕组轴线与d轴励磁绕组轴线垂直。本发明专利技术采用双轴励磁的励磁方式能够很好的改善电力系统的静态稳定性和暂态稳定性，在发生故障的情况下还能通过不同的励磁控制方式实现电机的异步运行，降低功角失稳的可能性；同时通过双轴配合，达到深度进相运行，获得与迟相过载能力相当的短时进相能力，具有进相无功能力强、暂态响应速度快等优点。

A dual axis excitation condenser and its excitation winding structure

【技术实现步骤摘要】
一种双轴励磁调相机及其励磁绕组结构
本专利技术属于双轴励磁调相机
，具体涉及一种双轴励磁调相机及其励磁绕组结构。
技术介绍
传统同步调相机的励磁绕组仅有一套，置于转子的d轴，这一特征决定了其功率调节以及运行稳定性均与调相机纵轴磁电势和电网电压之间的夹角有关，即与调相机功率角有关，限制了运行稳定性的范围。同时由于传统同步调相机转子励磁电流只能在转子d轴上，其最大进相能力受转子励磁电流工况限制，传统的同步调相机进相能力差，在进相运行时容易发生不稳定情况，需要限制其吸收的无功功率。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种双轴励磁调相机的励磁绕组结构，该专利技术从转子结构上进行优化，在大齿部分开槽，加入q轴励磁绕组，形成了双轴励磁调相机，同时设计了几种转子上具有不同槽分布的双轴励磁调相机，再对q轴绕组槽型结构参数进行优化。双轴励磁调相机在转子的d轴和q轴均设有励磁绕组，两套绕组的轴线相互垂直，通过励磁调节器可以独立调节两套励磁绕组的电流大小和方向；其励磁磁动势的方向可以通过在两套励磁绕组中施加不同的直流电流来确定在转子的任意位置，从而增大运行稳定性的范围。采用双轴励磁的励磁方式能够很好的改善电力系统的静态稳定性和暂态稳定性，在发生故障的情况下还能够通过不同的励磁控制方式实现电机的异步运行，降低了功角失稳的可能性。另外双轴励磁调相机可以使合成的励磁电流在d、q轴的正向和负向之间灵活的变化，通过双轴配合，可以达到深度进相运行，获得与迟相过载能力相当的短时进相能力，具有进相无功能力强、暂态响应速度快等优点。本专利技术的第二个目的是提供含上述励磁绕组结构的一种双轴励磁调相机。本专利技术所采用的第一个技术方案是：一种双轴励磁调相机的励磁绕组结构，在隐极式调相机转子的大齿位置部分开槽并放置励磁绕组作为q轴励磁绕组，所述q轴励磁绕组轴线与d轴励磁绕组轴线垂直；所述大齿位置开槽槽数Zq为：式中，Zd′为d轴励磁绕组的槽分度数，Zd为d轴励磁绕组的槽数。优选的，所述大齿位置开槽槽数Zq为6个、8个或10个。优选的，当双轴励磁调相机仅d轴单独励磁时，将d轴励磁绕组通入直流电流，q轴励磁绕组短接。优选的，当双轴励磁调相机d轴和q轴同时励磁时，将d轴励磁绕组和q轴励磁绕组同时通入励磁电流。优选的，所述q轴励磁绕组的槽距角αq应满足：αd≤αq≤2αd式中，αd为d轴励磁绕组的槽距角，αd满足优选的，所述q轴励磁绕组的槽距角αq为αd或2αd。优选的，q轴励磁绕组的匝数为Nq，且单独通入额定励磁电流为Ifq，调相机的电磁转矩T应满足：式中，Ed为q轴单独励磁时，定子绕组中的感应电动势；U为机端电压；X为同步电抗；ω为同步角速度；p为调相机的极对数；T0为调相机的空载转矩。优选的，所述q轴励磁绕组的匝数Nq应满足：式中，Ed为q轴单独励磁时，定子绕组中的感应电动势；f为频率；kdp1为定子绕组系数；Φ1为基波磁通。优选的，所述转子q轴绕组槽型参数槽宽Wqs、槽深Dqs与通风口高度Dqd应满足：式中，Wds为转子d轴励磁绕组槽型的槽宽；Dds为转子d轴励磁绕组槽型的槽深；Ddd为转子d轴励磁绕组槽型的通风口高度。本专利技术所采用的第二个技术方案是：一种双轴励磁调相机，包括如第一技术方案中任一项的励磁绕组结构。上述技术方案有益效果：(1)双轴励磁调相机模型在进行新的励磁绕组设计后，相比传统的同步调相机，能够产生较好的气隙磁密波形，达到了交流绕组的基本要求，并且合成的电动势的谐波含量明显下降，励磁绕组产生的电动势更接近正弦波。(2)双轴励磁调相机d轴单独励磁时，其运行特性与传统调相机相同；d、q轴同时励磁时，可以实现励磁磁动势方向相对转子位置的任意变化。(3)通过调节d轴励磁电流的大小和方向，可以改变励磁合成磁动势的大小和方向，从而提高调相机的深度进相运行能力。附图说明图1为本专利技术设计的300Mvar双轴励磁调相机转子大齿位置开设6个槽的转子二维界面示意图；图2为本专利技术设计的300Mvar双轴励磁调相机转子大齿位置开设8个槽的转子二维界面示意图；图3为本专利技术设计的300Mvar双轴励磁调相机转子大齿位置开10个槽的转子二维界面示意图；图4为本专利技术转子大齿位置开槽的槽型结构示意图；图5为本专利技术d轴单独励磁时q轴不同开槽数对气隙磁密波形的影响；图6为本专利技术d轴单独励磁时q轴不同开槽数对谐波含量的影响；图7为本专利技术q轴单独励磁时q轴不同开槽数对气隙磁密波形的影响；图8为本专利技术q轴单独励磁时q轴不同开槽数对谐波含量的影响；图9为本专利技术双轴励磁时q轴不同开槽数对气隙磁密波形的影响；图10为本专利技术双轴励磁时q轴不同开槽数对谐波含量的影响；图11为本专利技术d轴单独励磁时q轴不同槽距角对气隙磁密波形的影响；图12为本专利技术d轴单独励磁时q轴不同槽距角对谐波含量的影响；图13为本专利技术双轴励磁时q轴不同槽距角对气隙磁密波形的影响；图14为本专利技术双轴励磁时q轴不同槽距角对谐波含量的影响；图15为本专利技术d轴单独励磁时q轴不同槽深对谐波含量的影响；图16为本专利技术双轴励磁时q轴不同槽深对谐波含量的影响；图17为本专利技术d轴单独励磁时q轴不同槽宽对谐波含量的影响；图18为本专利技术双轴励磁时q轴不同槽宽对谐波含量的影响。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述，以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本专利技术的保护范围。可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制；术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文有清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。实施例1如图1所示，本专利技术提供的一种双轴励磁调相机的励磁绕组结构，所述双轴励磁调相机为300Mvar双轴励磁调相机，在隐极式调相机转子的大齿位置部分开槽并放置励磁绕组作为q轴励磁绕组，所述q轴励磁绕组轴线与d轴励磁绕组轴线垂直；所述大齿位置开槽槽数Zq为6个，d轴励磁绕组槽数36个。当双轴励磁调相机仅d轴单独励磁时，将d轴励磁绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双轴励磁调相机的励磁绕组结构，其特征在于，在隐极式调相机转子的大齿位置开槽并放置励磁绕组作为q轴励磁绕组，所述q轴励磁绕组轴线与d轴励磁绕组轴线垂直；所述大齿位置开槽槽数Z

【技术特征摘要】
1.一种双轴励磁调相机的励磁绕组结构，其特征在于，在隐极式调相机转子的大齿位置开槽并放置励磁绕组作为q轴励磁绕组，所述q轴励磁绕组轴线与d轴励磁绕组轴线垂直；所述大齿位置开槽槽数Zq为：



式中，Zd′为d轴励磁绕组的槽分度数，Zd为d轴励磁绕组的槽数。


2.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机的励磁绕组结构，其特征在于，所述大齿位置开槽槽数Zq为6个、8个或10个。


3.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机的励磁绕组结构，其特征在于，当双轴励磁调相机仅d轴单独励磁时，将d轴励磁绕组通入直流电流，q轴励磁绕组短接。


4.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机的励磁绕组结构，其特征在于，当双轴励磁调相机d轴和q轴同时励磁时，将d轴励磁绕组和q轴励磁绕组同时通入励磁电流。


5.根据权利要求1所述的一种双轴励磁调相机的励磁绕组结构，其特征在于，所述q轴励磁绕组的槽距角αq应满足：
αd≤αq≤2αd
式中，αd为d轴励磁绕组的槽距角，αd满足


6.根据权利要求5所述的一种双轴励磁调相机的励磁绕组结构，其特征在于，所述q轴励...

【专利技术属性】
技术研发人员：许国瑞，罗超龙，刘晓芳，张伟华，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11