Development of a Shaft Generator System without Output Voltage Distortion

无输出电压失真的轴带发电机系统的开发

基本信息

  • 批准号:
    12650293
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A shaft generator system feeds sufficient power to the electric apparatus in a ship by using a part of the power produced by the main engine. Conventional type of such system has a drawback of involving a large amount of harmonics in the output voltage waveform. A novel and simple shaft generator system without output voltage distortion is introduced in this research. The proposed system is equipped with a duplex reactor to cancel out the subtransient inductance of the synchronous compensator. The steady-state characteristics of the system are then discussed, and it is shown that when the duplex reactor is used, the inverter dc input voltage and synchronous compensator terminal voltage should be increased for a larger system output to keep the output terminal voltage constant. A simple method of suppressing the increase in these voltages is also proposed. The effectiveness of the proposed system was confirmed with the experimental investigations. Dynamic model of the shaft generator system is also developed. Based on the equivalent circuit of the system a set of transient equations is derived first, and a block diagram representation of the equations is then obtained. It is shown that the dynamic model can be expressed by 5th order non-linear system. Transient responses of the system in the case of a step-up change in the dc input voltage are simulated and compared with experimental ones. Finally, dynamic performances of control systems for constant frequency and constant output voltage of the shaft generator system without output voltage distortion are analyzed. The transient performances when load is changed are discussed and compared for two types of closed-loop control systems, and the effects of the duplex reactor as well as the controller constants in the system on the transient performances are clarified.
轴带发电机系统利用主机产生的部分电力为船舶内的电气设备提供足够的电力。传统类型的此类系统的缺点是输出电压波形中包含大量谐波。本研究介绍了一种新颖、简单、无输出电压畸变的轴带发电机系统。所提出的系统配备了双工电抗器来消除同步补偿器的次瞬态电感。然后讨论了系统的稳态特性,结果表明,当使用双电抗器时,对于较大的系统输出,应增加逆变器直流输入电压和同步补偿器端电压,以保持输出端电压恒定。还提出了一种抑制这些电压增加的简单方法。实验研究证实了所提出系统的有效性。还开发了轴带发电机系统的动态模型。基于系统的等效电路,首先导出一组瞬态方程,然后获得方程的框图表示。结果表明,动力学模型可以用五阶非线性系统来表示。模拟了直流输入电压升压变化时系统的瞬态响应,并与实验结果进行了比较。最后,分析了轴带发电机系统恒频率、恒输出电压且输出电压不畸变的控制系统的动态性能。讨论并比较了两种闭环控制系统在负载变化时的暂态性能,明确了双联电抗器以及系统中的控制器常数对暂态性能的影响。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
名取勉, 西方正司 他2名: "磁気飽和を考慮した自励式交流発電機システムの特性解析"電気学会回転機研究会. RM-01-121. 83-88 (2001)
Tsutomu Natori、Masashi Nishikata 和其他 2 人:“考虑磁饱和的自励交流发电机系统的特性分析”IEEJ 旋转机械研究组 (2001)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
名取 勉, 西方正司 他2名: "磁気飽和を考慮した自励式交流発電機システムの特性解析"電気学会 回転機研究会. RM-01-121. 83-88 (2001)
Tsutomu Natori、Masashi Nishikata 等 2 人:“考虑磁饱和的自励交流发电机系统的特性分析”,日本电气工程师学会旋转机械研究组 RM-01-121 (2001)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Tsutomu Natori, Shoji Nishikata et al.: "Performance Analysis of a Self-Excited Alternating Generator System Considering the Effects of Magnetic Saturation"IEE of Japan Rotating Machines Conference, Pm01-121. (2001)
Tsutomu Natori、Shoji Nishikata 等人:“考虑磁饱和影响的自激交流发电机系统的性能分析”日本旋转机械会议 IEE,Pm01-121。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
山下健一郎, 西方正司 他2名: "軸発電システムの電力系統との並列運転に関する研究"電気学会 回転機研究会. RM-01-122. 89-94 (2001)
Kenichiro Yamashita、Masashi Nishikata等2人:“轴发电系统与电力系统并联运行的研究”日本电机工程师学会旋转机械研究组RM-01-122(2001)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Nishikata 他3名: "Dynamic Model and Simulation of Shaft Generator Systems"International Conference on Electrical Machines (ICEM) 2000. 2. 1020-1024 (2000)
S.Nishikata 等 3 人:“轴带发电机系统的动态模型与仿真”国际电机会议 (ICEM) 2000. 2. 1020-1024 (2000)
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  • 发表时间:
  • 期刊:
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