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12相整流发电机接地方式对直流过电压影响的深度探讨

  随着全球能源需求的日益增长与电力电子技术的飞速发展,同步发电机通过接入整流桥输出交流电能的方式,已逐步取代了传统的直流发电机,在船舶交流电力系统、电动机车牵引系统以及航空供电系统等关键领域展现出其独特的优势。这一转变不仅简化了系统结构,还显著提升了电能质量与运行维护的便捷性。


  在多相(如6相、12相、18相)整流器同步发电机的应用中,其通过降低交流电压纹波、减少干扰信号,并增强系统容错能力,有效提升了能源转换效率,尤其适用于对电能质量有严格要求的场景,如船舶电力系统。然而,作为独立供电系统的核心部件,多相整流器发电机组的运行安全性与可靠性至关重要。


  尽管当前针对整流器发电机组的短路故障研究已较为深入,涵盖了匝间短路、同桥异色短路、异桥异色短路及缺桥故障等多种类型,但关于发电机组单相接地故障,尤其是其在多相整流器同步发电机中的影响,尚存研究空白。单相接地故障作为发电机组常见的故障类型之一,其对交流电压的潜在影响不容忽视,尤其是在直流侧可能引发的过电压问题,不仅威胁设备绝缘安全,还可能进一步引发更严重的短路事故。


  针对高压船只常用的三相电绕组星形连接同步发电机,中性点的接地方式成为影响系统稳定性的关键因素。目前,中性点经电阻器接地和经消弧线圈接地是两种常见的接地方法。考虑到消弧线圈接地可能引发的串联谐振问题,对于整流器发电机组而言,中性点经电阻器接地的方式更为适宜。


  本文以12相整流器同步发电机为例,深入探讨其单相接地故障对直流过电压的影响。通过输出功率平衡法,我们首先将直流负载电阻等效转换至交流侧,并建立故障下健全绕组的等效零序回路模型,以此为基础,分析故障绕阻零序电压、非故障绕阻零序电压与发电机组中性点接地电阻之间的关联。随后,利用向量分析法准确计算接地方式对直流过电压的具体影响。最终,结合模拟仿真与实验数据,验证了理论分析的正确性与有效性。


  综上所述,本研究不仅填补了多相整流器同步发电机单相接地故障对直流过电压影响的研究空白,还为优化整流器发电机组的接地设计、提升系统整体稳定性提供了重要的理论依据与实践指导。



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