谐波电流对同步发电机轴转矩平衡影响分析

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1、第26卷第1期电力系统及其自动化学报Vo1．26No．12014年1月ProceedingsoftheCSU-EPSAJan．2014谐波电流对同步发电机轴转矩平衡的影响分析王金全，宋鹏超，崔陈华，李建科，侯朋飞(解放军理工大学工程兵工程学院，南京210007)摘要：为解释独立小容量供电系统中小容量同步发电机组带非线性负载能力差的原因，分析了谐波电流流过同步发电机的电枢绕组时其内部磁场的变化，用数学表达式描述了磁场的脉动情况并计算出该磁场的能量，从能量守恒的角度利用虚位移法推导出电磁转矩在电枢电流含有谐波时的解析式。给出一基于Matlab模型的算例，运

2、用算例说明了谐波电流会给同步发电机的电磁转矩带来脉动分量，进而解释了同步发电机组带非线性负载能力差的原因和产生剧烈机械振动的机理。关键词：谐波电流；同步发电机；电磁转矩；小容量电源；磁场；非线性负载中图分类号：TM301文献标志码：A文章编号：1003—8930(2014)01—0067—05AnalysisofTorqueBalanceofSynchronousGeneratorUndertheDistortionofHarmonicCurrentWANGJin-quan，SONGPeng-chao，CUIChen—hua，LIJian—ke，H0U

3、Peng—fei(EngineeringInstituteofEngineeringCorps，PLAUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210007，China)Abstract：Inordertoexplainwhythesynchronousgeneratorgroupwithsmallandmedium—capacityhasapoorabilitytosupportthenon-linearloadintheindependentsmall—capacitypowersupplysystem，thi

4、spaperanalyzedhowtheharmoniccurrentcaninfluencethemagneticfieldinsidethesynchronousgenerator，andalsogaveamathematicalex-pressiontodepictethepulsationofmagneticfieldandtocalculateitsenergy．Aformulawhichcandescribetheelectro—magnetictorquepulsationcontainingtheharmoniccurrentswasd

5、educedfromtheenergyconservationlawbyusingvitualdisplacementmethod．AnexamplebasedonMatlabmodelwasgiven．Theexampleshowsthattheharmoniccurentwillbringpulsationtotheelectromagnetictorqueandexplainthemechanismofhowsynchronousgeneratorwithpoora—bilitytosupportthenon—linearloadvibrates

6、underthedistortionofharmoniccurent．Keywords：harmoniccurrent；synchronousgenerator；electromagnetictorque；small—capacitypower；magneticfield；non-1jnear】oad当前，计算机、变频器、电力电子开关、节能灯负载之间有功功率和无功功率的匹配做了严格规等非线性负载的大量应用，给电网带来了日益严定，并未明确规定系统中含有大量非线性负载时重的谐波污染，特别是在独立小容量供电系统中，的情况。发电机组的额定输出功率是指其为线性谐

7、波污染会对电源造成严重的影响。例如谐波将负载提供电能的能力，而非线性负载时的功率通引起发电机电磁转矩脉动并伴随严重的机械振常达不到额定值。例如在某小容量系统中，设计柴动，影响发电机组寿命；谐波的热量损耗将降低发油发电机组容量为120kVA，由于负载中含有大量电效率，甚至烧毁机组；电枢中的谐波使同步电机非线性成分，发电机组的实际输出有功功率只能输出电压产生畸变，严重降低电能质量l6．9，垌。达到55kW，电源和负载极度不匹配。研究小容量小容量供电系统惯性小，承受扰动能力弱，电系统中非线性负载产生的谐波电流对同步发电机源和负载相互影响。目前的设计规范只对电

8、源和的影响十分必要。收稿日期：2012—03—05；修回日期：2012—03—26·68·电力