- 范子渊;黄永章;徐佳旺;泮旭;李晨阳;许国瑞;
调相机以及新能源同步电机对(MGP)均为传统的同步电机的特殊应用形式，为对比两者对大容量光伏场站在发生短路故障时的稳定效果，介绍了光伏场站采用调相机以及MGP两种并网方式的建模原理，以及在发生故障时二者的动态响应。在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了仿真模型，对在光伏场站遭受短路故障时的二者响应效果以及对光伏场站的稳定效果进行仿真对比分析。结果表明，调相机具有更为优秀的无功补偿能力，可以更好地抑制并网点电压波动，但光伏场站侧仍会遭受较大的电流冲击; MGP由于其良好的故障隔离能力，减小了故障对光伏场站侧的影响，但不利于电网侧的稳定。
2025年06期 No.306 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 4876K] - 徐佳旺;黄永章;泮旭;范子渊;李晨阳;许国瑞;
为提升新能源同步机(MGP)装置在实际运用中的运行效率，本文首先提出了电动机侧采用永磁同步电机(PMSM)的系统架构，并在此基础上分析了MGP装置的单机励磁系统。然后，结合功角特性，提出了改进矢量控制策略。最后，在PSCAD/ETMDC平台上搭建电磁暂态模型进行仿真实验，仿真结果验证了MGP装置新型架构以及改进控制策略的可行性，在新型架构下，所提改进控制策略提升了MGP装置在低电压穿越期间的暂态电压稳定性，提高了MGP装置的多场景稳定运行能力。
2025年06期 No.306 9-15+24页 [查看摘要][在线阅读][下载 10041K] - 张杰;刘文茂;王善铭;雷雨;孙士涛;
研究定子绕组的发热与冷却对大型发电机的安全稳定运行和绝缘健康状态评测具有重要意义。针对传统定子绕组温度场研究中忽略线棒内部绝缘、端部氢气冷却影响以及冷却水系统响应研究不足等问题，本文以一台1 000 MW水氢氢冷却的汽轮发电机定子绕组为研究对象，建立了涵盖全轴向长度、线棒股线、匝间/排间/层间绝缘和冷却水管道的定子绕组三维流体传热计算模型，并考虑了氢气对定子端部绕组冷却的影响。通过计算不同运行工况下的定子绕组温度变化，给出了定子线棒和出水的温升参数与定子电流呈单调递增的幂函数关系。进一步研究了不同冷却水流量和水道堵塞对定子内部股线温度的影响，分析了冷却水流量与定子降温效率的关系，以及水道堵塞引发局部高温、绝缘失效及系统性风险。研究结果为优化汽轮发电机冷却系统设计、早期判断冷却水系统故障提供了重要依据。
2025年06期 No.306 16-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 9954K] - 苏苗印;叶童虓;李泽锴;汪慧;
本文选取往复泵的永磁同步电机(PMSM)为研究对象，构建了电机驱动系统的数学模型，通过磁场定向控制(FOC)实现转速与转矩的解耦控制，提出一种基于改进秘书鸟优化算法(ISBOA)的PMSM控制策略。仿真实验表明，通过引入拉丁超立方初始化、非均匀变异策略和改进短交叉策略，ISBOA优化的比例-积分-微分(PID)控制器在空载启动、突加负载和变转速工况下，与遗传算法(GA)优化的PID控制器相比，均表现出更快的动态响应(调节时间缩短40%)、更小的超调量(降低至5%以下)和更强的抗干扰能力，验证了其在PMSM系统中的有效性。
2025年06期 No.306 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 7915K] - 鄢秋亮;刘东;关东英;杨向宇;陈兴;
针对MW级磁悬浮储能飞轮电机转子高速运行中机械强度与电磁性能的矛盾，本文提出碳纤维护套与外磁桥截断协同优化策略。通过有限元仿真，系统研究碳纤维厚度、预应力与磁桥截断参数的耦合作用机制。采用外磁桥截断技术，降低漏磁通，使空载反电势提升10%;结合2.5 mm碳纤维护套与750 MPa缠绕预应力设计，转子铁芯应力降低59.7%。仿真结果表明，优化后转子在1.2倍超速下最大应力为411.28 MPa，负载平均转矩提升3.7%。该设计突破了传统金属护套的气隙磁场衰减限制，为兆瓦级高速电机转子设计提供了新参考。
2025年06期 No.306 32-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 10204K] - 李妍;朱寰;王青山;范逸斐;何大瑞;郑嘉琪;
重力储能是一种新型的机械物理储能方式，可有效平抑可再生能源发电功率波动，具有广阔的应用前景。本文针对重力储能电站的发电机匝间短路故障提出了一种保护新方法。根据故障分量理论，提取仅由故障产生的纵向零序电压特征量。同时，引入纵向零序电压的三次谐波分量，用于辅助区分发电机的区内外部故障，从而防止在发生外部故障时所提保护方法误动作。实验结果验证了所提保护方法的有效性，对内部匝间短路故障具有较好的灵敏度，对于外部故障具有较好的抗误动能力。
2025年06期 No.306 38-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 6556K] - 李贻凯;乔健;黄凡旗;贺儒飞;宋大雷;余浩源;
双馈式变速抽蓄机组是支撑新型电力系统稳定性的关键装备。针对其动态建模仿真问题，本文考虑了水动力非线性特性及多组并联变流器的实际拓扑结构，构建了含多目标控制的精细化水-机-电动态仿真模型。该模型不仅详细整合了双馈电机、多组并联背靠背变流器、励磁控制、水泵水轮机及调速器等关键模块，也对机组涉及的协联控制策略进行了系统研究。最后，采用日本Ohkawachi电站4号机组实测数据对所搭建模型的动态响应性能进行验证。结果表明，所搭建仿真模型与实际机组的有功功率、转速等动态特征吻合度高，可以准确反映机组在各种运行工况下的动态响应。该研究解决了传统建模中变流器简化等效及水力-机械系统建模精度不足的问题，可为研究变速抽蓄机组的故障特性、网源协调控制提供支撑。
2025年06期 No.306 46-57+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 21674K] - 张昊晟;郑冬飞;魏葳;易忠有;张蓝国;胡万丰;樊红刚;
变速抽水蓄能机组在电力系统中占比将越来越大，本文在已有的抽水蓄能电站全系统水力过渡过程计算模型的基础上，建立了双馈感应电机、水泵水轮机及调速器的耦合数学模型，实现了考虑电机暂态特性的水力过渡过程计算和基于定子电压定向矢量控制策略;建立了机组空载并网控制系统和并网运行的功率控制系统，实现了对机组有功功率和无功功率控制的解耦，以及对功率指令的快速响应。对机组启动空载并网、并网后负荷增加到满负荷及降低到空载过程进行了仿真，研究了机组对功率调节的动态响应，验证了控制策略的有效性。
2025年06期 No.306 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 6176K] - 赵思意;陈俊儒;骆佳勇;王光;
针对发电机定子接地故障率高、故障点查找困难现状，本文提出了一种基于特征函数的定子接地故障定位解析算法。该算法首先充分考虑发电机、接地变零序等值回路参数，推导出定子接地故障特征函数解析式，从原理上解耦过渡电阻的干扰;然后，考虑定子绕组幅值与相位分布特征，拟合出基波电势特征函数解析式;最后，通过联立故障位置特征函数与基波电势特征函数，可求解出故障位置及过渡电阻值。在仿真软件中进行多工况定子接地故障模拟，验证了上述算法的有效性，并对现场实际故障案例进行分析，进一步验证了该方法的准确性，可精准定位到故障槽，有效指导现场检修。
2025年06期 No.306 66-72+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 4550K] - 肖振刚;谢秋月;钟义长;
为降低W型异步起动永磁同步电机的齿槽转矩和转矩脉动率，本文提出了一种基于田口法的参数优化方法。首先分析了参数对齿槽转矩和转矩脉动率的影响，然后基于田口法进行单变量因素实验，确定永磁体宽度、永磁体厚度、气隙长度和定子槽口宽度为优化参数，并将确定的初始参数与优化后得到的参数进行仿真对比，最后采用Ansys软件进行仿真验证。结果表明，齿槽转矩降低了55.03%，齿槽转矩幅值降低了65.04%，优化效果显著。
2025年06期 No.306 73-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 3837K] - 罗建锋;周小晓;祝童童;
定子绕组接地故障是水轮发电机组常见的故障类型之一，快速、准确实现故障定位有助于减少停机损失，加强能源保供。目前常规的加压观察法、红外/紫外成像法等故障定位方法均存在一定程度的定位精度低、拆装工作量大、适用故障类型有限等问题。本文提出多分支绕组接地故障快速定位新方法及其配套集成装置，可通过故障相各分支电流快速判定故障分支，并基于故障分支电流运算实现故障线棒定位，将结果直接反馈至测量集成装置的人机交互界面。该方法可排除接地阻抗影响，提高了故障定位的精度和效率，适用于复杂多样的接地故障。
2025年06期 No.306 81-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 4413K] - 罗建锋;祝童童;
本文针对传统电阻式温度检测器在水轮发电机组定子绕组温度监测中监测点少、存在监测盲区等问题，提出了一种基于分布式光纤测温技术的定子绕组温度监测方法。该方法利用测温光纤作为分布式传感器，通过拉曼散射效应实现温度测量，将封装后的测温光纤安装在定子槽中，构建了完整的温度监测系统。研究结果表明，该系统可实现对定子绕组全区域的连续温度监测，精确识别异常温升位置，为水轮发电机组的安全运行提供了可靠保障。
2025年06期 No.306 86-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 4158K] - 赵磊;杨帅;张跃;李波;何福优;唐丽;高彦明;谭书馨;
为了摸清大型发电机定子线棒绝缘老化过程中极化-去极化电流(PDC)特性变化规律，并探索基于PDC法评估绝缘老化状态的有效性，本文通过热老化和电老化实验制备定子线棒样本，并进行PDC测试。研究发现，热老化样本的电导电流与电导率呈现先减再增趋势，而电老化样本的电导电流与电导率则随老化时间的延长而单调递增;去极化电量的变化趋势与电导电流、电导率一致。对于热老化样本，0.1 Hz极化、去极化损耗随老化时长增加先减后增，而电老化样本的极化去极化损耗则持续增大。介损不对称系数H在热老化样本中呈现先增再减趋势，而在电老化样本中则持续减小。这些特征量的变化规律能有效表征定子线棒绝缘老化程度，为利用PDC法评估绝缘老化提供了理论依据，对保障大型发电机的安全运行具有重要意义。
2025年06期 No.306 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 7662K]