虚拟同步发电机ppt

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同步发电机结构及工作原理PPT

火电厂和核电站的汽轮机拖动的发电机，转
速高，转子宜作成细而长的隐极式，这种发电机通常称为汽轮发电机。
核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站
用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力和温度都较低，所以同等功率机组的汽轮机体积比常规火电站的大。
水轮机拖动的发电机，转速低，因而要求有较多的磁极，转子宜作成短而胖的凸极式。
在火电厂，发电机用汽轮机作原动机，称为汽轮发电机；在核电站是以核反应堆来代替火电站的锅炉，原动机仍然是汽轮机；
在水电厂，发电机用水轮机作原动机，称为水轮发电机；
有的地方用柴油机用作原动机，称为柴油发电机。
18.06.2020
7
三相同步发电机的基本工作原理
N
If
n
Sቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
18.06.2020
• 同步发电机基本工作原理：导体切割磁力线感应电动势。
磁势Fa
Fa
18.06.2020
nn11
6600 ff pp
nnnn1 1
(同步电机) 10
三相同步发电机的基本工作原理
定子绕组三相感应电势
eOAEmsi nt
eOB E msi nt (12 )0 eOC E ms（ in t24 ） 0
定子外接负载，形成回路，有三相电流。机械能转化为电能
18.06.2020
14
同步电机的类型
• 按运行方式不同分为：发电机、电动机和调相机。
• 按结构形式不同分为：电枢旋转式（简称转枢式）和磁极旋转式（简称转场式）。磁极旋转式按转子结构不同又分为凸极式和隐极式。
• 按安装方式不同分为：卧式和立式。
• 按原动机类型不同分为：汽轮发电机、水轮发电机、燃气轮发电机、柴油发电机、风力发电机、太阳能发电机等等。

《同步发电机原理》课件

05
同步发电机的发展趋势与展望
高效、环保的同步发电机研究
高效能
随着技术的不断进步，同步发电机在效率和能效方面取得了显著提升，未来研究将进一步探索提高发电效率的方法，降低能源损失。
环保设计
为应对全球气候变化和环境问题，同步发电机将更加注重环保设计，减少对环境的影响，如采用低碳材料、减少噪音和振动等。
智能化的同步发电机控制技术
自动化和远程控制
通过引入先进的传感器和控制技术，实现同步发电机的自动化和远程控制，提高运行稳定性和可靠性。
智能诊断和维护
利用大数据和人工智能技术，实现同步发电机的智能诊断和维护，及时发现潜在问题，降低维护成本。
同步发电机在新能源领域的应用前景
可再生能源整合
随着可再生能源（如风能、太阳能）的普及，同步发电机将作为重要的能源转换和调节设备，实现可再生能源的有效整合和利用。
《同步发电机原理》ppt课件
目录
• 同步发电机概述 • 同步发电机的工作原理 • 同步发电机的特性 • 同步发电机的控制与保护 • 同步发电机的发展趋势与展望
01
同步发电机概述
同步发电机的定义
同步发电机
一种将机械能转换为电能的旋转电机，通过原动机（如汽轮机、水轮机等）驱动转子旋转，从而在定子中产生三相交流电。
短路保护
当发电机发生短路故障时，快速切断电源以保
护发电机不受损坏。
过载保护
当发电机过载运行时，及时切断电源或降低负荷，防止发电机过热损
坏。
欠压保护
当发电机电压过低时，自动切断电源以防止发
电机受损。
过压保护
当发电机电压过高时，自动切断电源或降低励磁电流，以防止发电机

第十四章同步发电机结构及工作原理课件

功能
机座和端盖是同步发电机的支撑和保护部件。
组成
机座主要用于支撑和固定发电机各部件，端盖则主要用于安装轴承和密封发电机端部。
特点
机座和端盖的强度和刚度必须足够，以承受运行时的各种力和力矩，同时还要具有良好的散热性能和防震性能。
03
同步发电机的工作原理
同步发电机的工作过程
同步发电机的基本结构
第十四章同步发电机结构及工作原理课件
目录
• 同步发电机概述 • 同步发电机的基本结构 • 同步发电机的工作原理 • 同步发电机的维护与保养
01
同步发电机概述
同步发电机的定义
同步发电机：一种将机械能转换为电能的旋转电机，通过原动机（如汽轮机、水轮机等）驱动转子旋转，从而在定子中产生交流电。
同步发电机的并网运行
并网运行的条件
同步发电机并网运行需要满足一定的条件，包括发电机的电压、频率和相位与电网一致。此外，还需要满足并网点的条件，即并网点两侧的电压差在允许范围内。
并网运行的控制
在并网运行过程中，需要通过控制发电机的输出功率和励磁电流来调节发电机的电压和无功功率，以保证电网的稳定运行。同时，还需要注意防止发电机过载和电网故障对发电机的影响。
同步发电机的工作原理基于电磁感应定律和全电流的电磁力定律。
同步发电机的分类
01 按照冷却方式分类
分为空冷、水冷和氢冷等类型。
02 按照原动机类型分类
分为汽轮发电机、水轮发电机和燃气轮发电机等类型。
03 按照相பைடு நூலகம்分类
分为单相、两相和三相同步发电机。
同步发电机的应用场景
01 电力系统
同步发电机广泛应用于电力系统，作为主要的电源设备，为电网提供电能。

《同步发电机》课件

备正常运行。
清洁保养
保持同步发电机的清洁，定期进行保养，如更换润滑油、清洗空气过
滤器等。
故障处理
及时发现并处理同步发电机运行中的故障，防
止设备损坏。
记录管理
建立并维护同步发电机的运行记录，以便对设
备进行跟踪和管理。
04
同步发电机的故障诊断与处理
同步发电机常见故障类型
机械故障
包括转子、定子、轴承等部件的故障，如转子不平衡、轴承磨损等。
03
对于热故障，可能需要加强冷却系统或调整负载以降低温度。
04
对于控制和保护系统故障，可能需要修复或更换失灵的调节器或保护装置。
05
同步发电机的未来发展与展望
同步发电机技术发展趋势
01
02
03
高效能化
随着技术的不断进步，同步发电机在材料、设计和制造方面将更加高效，提高发电效率和降低能耗。
电气故障
包括定子绕组、转子绕组、励磁系统等部分的故障，如匝间短路、励磁绕组开路等。
热故障
由于发电机过热引起的故障，如定子绕组过热、轴承过热等。
控制和保护系统故障
包括励磁调节器、控制系统等部分的故障，如调节器失灵、保护装置误动作等。
度监测
通过监测发电机的振动和声音，可以发现机械和电气故障。
同步发电机的应用场景
水力发电
核能发电
利用水轮机带动同步发电机转动，将水能转换为电能，广泛应用于水电站。
利用核反应堆产生的热能驱动汽轮机，进而带动同步发电机转动，将核能转换为电能，广泛应用于核电站。
火力发电
利用汽轮机带动同步发电机转动，将热能转换为电能，广泛应用于火电站。

永磁同步发电机及仿真介绍-PPT课件

6
机组配置 All a WEC needs …
失效－安全、自调节、空气冷却
磁钢 Magnets 铁芯叠片
Laminated core
绕组 Winding
风 Wind
外转子发电机: 大的外表面，利于散热
自然冷却, 不必使用强迫风冷
通风道 Cooling channel
转子 Rotor
定子 Stator
电机理论：p=60f/n0 发电机结构：D=2P ‫ז‬ l2电机设计：PN=1/C*ND
7
机组配置
电容和控制系统 Capacitor and control system
齿形带 Toothed belt
叶片 Rotor blade
变桨驱动 Pitch drive
皮带轮 Belt pulley
永磁同步发电机及仿真介绍
1) 一般性介绍（性能、结构、特点） 2) 数学模型及仿真模块 3) 仿真分析
1
永磁风力发电机是一种同步发电机，与大电网中的发电机属同一类型，所不同的是，它用永磁体替代普通发电机的励磁，省去电刷滑环，结构简单可靠，同时也节约了励磁功率，提高了发电机效率。随着风电机转速的变化，永磁风力发电机所发电力的频率也是不断变化的，所以还必须用一台全功率的变频器，将这些电能改变为恒频恒压的交流电，才能输入电网。
长寿命变桨装置采用齿形同步带
对冲击载荷的低敏感性
无需润滑
三个独立的交流变桨驱动电机
双层电容的后备电源，免维护
8
机组配置 All a WEC needs …
高效的变流装置（变频）
智能的电网及设备保护低的电网载荷 – 内置电网滤波符合 EON-准则能够抵御电网故障发电机、塔架没有高频载荷无需音频抑制器

《同步发电》PPT课件

特点：①.动态性能优良，能在恶劣环境下可靠工作； ②.静态精度较差（由于同步发电机的调节特性
非线性，相复励线路不能完全准确按调节特性来调节励磁。 ∴相复励尤其是不可控相复励线路的静态精度较差）。
类型：较多，通常可归纳为三种方式：—— ①.按电流叠加；②.电磁叠加；③.按电势叠加。
图14-4不可控相复励线路 ①.按电流叠加；②.电磁叠加；③.按电势叠加。
所以需恒压装置来相应地调整发电机的励磁电流，使发电机的端电压基本恒定。
3）合理稳定地分配并联运行发电机间无功功率并联运行的机组，如果无功功率不按各自容量成比
例分配，将造成发电机间的电势不等，就有无功环流产生。
14.1.2 自励恒压装置的基本要求
基于船舶工作环境的特殊性，对自动励磁调整装置的基本要求是：简单可靠；灵敏度高而稳定；保证电压为给定水平；具有一定的强行励磁能力；合理地分配无功功率以及充分地考虑经济等方面的因素。
第十四章同步发电机电压及无功功率自动调整
14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6
自动电压调整的基础知识不可控相复励自励恒压励磁系统晶闸管（可控硅）自励恒压励磁系统可控相复励自励恒压励磁系统无刷发电机励磁系统并联运行发电机间无功功率分配
概述
维持供电电压的稳定是保证供电质量的主要措施之一。然而，电网电压是会经常变化的，船舶电网电压波动比陆上大电网电压波动更为严重，其电压是否稳定取决于发电机的自动励磁调整装置（自动电压调节器）性能。
要求自动电压调整装置在电压突然大降时，使励磁电流升
高至超过额定状态的最大值。
目的：⑴.保证系统运行；⑵.选择性保护装置准确动作。
强行励磁能力用强行倍数
K
表示：

同步发电机讲解ppt课件

1。机座:防护支承密封耐压防爆防振
2。定子铁心:轴向分段径向通风端部呈阶梯型 3。定子线圈水内冷:空心导体与实心导体组合而成
定子线圈水内冷水路连接为并联单流水路水电接头
4。定子端部的处理
6
卧式弹簧板隔振结构
有效隔离定子铁芯振动传到定子机座和基础上，避免产生共振
7
铁芯特点: 轴向分段,径向通风槽
9
已经完工的定子铁芯
10
定子线圈
11
定子线圈的槽内固定
12
定子线圈水电接头
13
定子线圈端部结构
14
定子线圈出线氢冷风路
15
转子结构特点
1。氢内冷转子，气隙取气径向斜流通风方式。冷却均匀
2。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条适应调峰运行要求
3。转子端部设半阻尼绕组提高负序能力
16
正在加工的转子
• 机组排氢时，降低气体压力至20-30KPa，降压速度不可太快，以免引起静电。然后向机内引入CO2用以驱赶机内氢气。当CO2含显超过95％时，方可引入压缩空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%,才可终止向发电机内输送压缩空气。
27
置换空气流程
28
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 • 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的
4 发电机机壳内最小氢气纯度
92
% 报警值
5 氢气总补充量保证值（在额定氢压下）
≤10 Nm3/24h
6 氢系统装置制造厂/国别
东电
7 氢系统装置型式
集装
8 氢系统装置尺寸（长×宽×高）
1080×1050 mm ×480
25
1. 对供给发电机的氢气要求 a.压力不高于3.2MPa, b.纯度不低于99.5%, c.露点温度≤-21℃，

《同步发电机简介》课件

机组运行和维护经验
总结词
介绍该大型电厂同步发电机组在运行和维护过程中的经验，包括运行方式、维护周期、常见故障及处理方法等。
详细描述
该大型电厂的同步发电机组在运行过程中，采用并网运行方式，通过调节励磁电流来控制输出电压和无功功率。机组需要定期进行维护，包括清洗、检查和更换磨损部件等。在运行过程中，常见的故障包括转子匝间短路、定子绕组接地等，处理方法包括更换损坏的绕组、加强绝缘等。
环保化
随着环保意识的提高，未来同步发电机将更加注重环保设计和制造，减少对环境的负面影响。
定制化
为了满足不同用户的需求，未来同步发电机将更加注重定制化设计和制造，提供更加多样化的产品选择。
同步发电机的未来展望
广泛应用
随着能源结构的调整和可再生能源的发展，同步发电机将在更多领域得到应用，如风力发电、水力发电和太阳能发电等。
无刷同步发电机
采用电子换向器代替机械换向器，结构简单，维护方便，但成本较高。
同步发电机的应用场景
01
02
03
04
电力系统
作为大型电站的主要发电设备，为电网提供电能。
工业领域
用于驱动各种电动机、压缩机等设备。
船舶和航空领域
用于船舶和航空器的电源系统。
科研和军事领域
用于实验室、雷达、通信等设备和军事用途。
THANKS
感谢观看
环保节能
采用环保材料和节能技术，降低同步发电机的能耗和排放。
05
同步发电机的发展趋势和未来展望
同步发电机的发展趋势
高效能
随着技术的进步，同步发电机在效率和性能方面不断提高，未来将更加注重高效能的设计和制造。

同步发电机的运行PPT课件

发电机容许运行范围取决于四个条件： 1、原动机额定功率大于或等于发电机额定功率 2、定子发热决定发电机额定容量 3、转子发热决定发电机磁场和励磁机的最大励磁电流 4、进相运行时发电机有功输出受到静态稳定限制
.
page34
发电机的容许运行范围
原动机额定出力限制
定子电流限制
静
转子电流限制
态
稳
定
定子额定电流
2）励磁绕组：缠绕在转子磁极铁心上，通入直流电流，产生励磁磁场。
（3）气隙：定子与转子之间的空隙
.
page8
电动势的生成原理
（1）感应电动势
1）感应电动势的产生：励磁磁场随转子旋转，切割定子绕组
2）感应电动势的频率： f p n 60
3）感应电动势的波形：正弦变化
4）感应电动势的对称性：三相绕组在空间上相差120度，感应电动势相位互差120度
过励磁运行的特性
.
page5
一、同步发电机的基本知识
1、同步发电机的类型
按原动机分类
汽轮发电机
水轮发电机燃气轮发电机柴油发电机
按冷却介质分类
空气冷却氢气冷却水冷却
按主轴安装方式分类
.
卧式安装立式安装
按主体结构分类
旋转电枢式旋转磁极式
page6
2、同步发电机的原理性结构
（1）定子：定子铁心 + 定子绕组
转子机械强度限制发电机效率下降
发电机各部分温度升高汽轮机叶片易损坏
发电机容许在不同于额定功率因
数运行
.
高于额定值定子电流不超过容许值
低于额定值转子电流不超过容许值
进相运行
满足稳定极限

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ia ib ic
iaref
ibref icref
ua
Model of ub SM 1 uc
electric part
_
_
Rs
_
s1
u grid
_
1/Ls
∫
i ref
s2
s3
grid
s4
_
Ep
e
sin( ) sin( 2 / 3 ) sin( 2 / 3 )
∑ θ
mechanical part
f(s)
θ
mechanical part
f(s)
Kd
_ Md
•
Mmech
1/J
_ Mel
∫
Pe
∫ω
÷
本电路采用广泛应用的PWM控制电路，易于推广。并网方式与同步发电机相同，在电路切换的过程中不需要改变电路结构，具有更高效的控制性能。
电流控制电压模式（cu- rrent-to-voltage model）
-
一、基于虚拟同步发电机
的控制方法____VISMA
由德国克劳斯塔尔工业大学提出的Virtual
Synchronous Machine(VISMA)控制方法在2007
年提出，经过几年的技术发展，主要提出了以下
两种控制方案：
1.电压控制电流模式（voltage-to-current model）
2.电流控制电压模式（current-to-voltage model）
虚拟同步发电机
*
2020/5/15
汇报结构
➢ 基于虚拟同步发电机的控制方法
A. Virtual Synchronous Machine(VISMA) B. Synchronverters C. Virtual Synchronous Generator(VSG)
➢ 论文：基于VSG的微网逆变器技术研究
3. 其中电流控制电压模式是在电压控制电流
模式的基础上发展来的，能更好的适应逆变器的
稳定操作，它符合目前主流的PWM调制方法，具
有频率固定，谐波易消除等优点；而且在并网及
其孤岛模式的转换中不需要改变控制电路，使电
路结构简单化。
-
+
udc
_
一、基于虚拟同步发电机的控制方法____VISMA
La Lb Lc
Kd
_ Md
•
Mmech
1/J
_ Mel
∫
Pe
∫ω
÷
本电路采用滞环控制结构，为了进行有效的并网，避免瞬态电流过高，需要将参考电流设定为趋近于0；在长期的孤岛运行中需要添加额外的滤波电容保证逆变器的正常运作。
电压控制电流模式（vo-ltage-to-current model）
一、基于虚拟同步发电机的控制方法____VISMA
+
udc _
La Lb Lc
ia ib ic Ca Cb Cc
SPWM
uaref ubref Model ucref of SM 2
s1
s2
s3
grid
s4
electric part
_
i grid
du dt
Ls
Rs
∑
_
e
_ _
_
uref
Ep
sin( ) sin( 2 / 3 )
sin( 2 / 3 )
A. 虚拟调频系统 B. 虚拟励磁系统
C.总结
-
一、基于虚拟同步发电机的控制方法
为了更好的配合大电网运行，微网系统模拟同步发电机的控制性能，提出了大量的基于虚拟同步发电机控制方法，其中典型的分为以下三种： 1.Virtual Synchronous Machine(VISMA) 2.Synchronverters 3.Virtual Synchronous Generator(VSG)