同步发电机数学模型详解.pptx
《同步发电机数学模型详解.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《同步发电机数学模型详解.pptx(92页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第二讲第二讲同步发电机数学模型同步发电机数学模型内内 容容abcabc坐标下的基本方程坐标下的基本方程dq0dq0坐标下的基本方程坐标下的基本方程直轴和交轴等效电路直轴和交轴等效电路同步电机参数表示的同步电机方程同步电机参数表示的同步电机方程同步电机的稳态方程和相量图同步电机的稳态方程和相量图考虑饱和影响的同步电机方程考虑饱和影响的同步电机方程同步发电机转子运动方程同步发电机转子运动方程稳定研究中同步电机的表示稳定研究中同步电机的表示(数学模型数学模型)同步电机同步电机定子:定子:a、b、c三相静止绕组。三相静止绕组。转子:转子:励磁绕组,阻尼绕组。励磁绕组,阻尼绕组。凸极式电机阻尼作用表示:
2、凸极式电机阻尼作用表示:直轴上阻尼绕组直轴上阻尼绕组D,交轴上阻尼绕组,交轴上阻尼绕组Q隐极式电机阻尼作用表示:隐极式电机阻尼作用表示:直轴上阻尼绕组直轴上阻尼绕组D,交轴上阻尼绕组,交轴上阻尼绕组Q,g g绕组和绕组和Q绕组分别用于反映阻尼作用较强绕组分别用于反映阻尼作用较强或较弱的涡流效应。或较弱的涡流效应。结结构构理想同步电机理想同步电机(1)空间磁势按正弦分布;空间磁势按正弦分布;(2)磁路对称;磁路对称;(3)忽略磁路饱和、磁滞等的影响;忽略磁路饱和、磁滞等的影响;(4)定子及转子的槽和通风沟不影响定子和定子及转子的槽和通风沟不影响定子和转子绕组的电感,即认为电机的定子和转子绕组的电
3、感,即认为电机的定子和转子具有光滑的表面。转子具有光滑的表面。同步电机正方向的规定同步电机正方向的规定abc坐标下的电压方程坐标下的电压方程abc坐标下的磁链方程坐标下的磁链方程 与定子绕组相关的电感系数都不是常数,与定子绕组相关的电感系数都不是常数,而是随转子位置而变化的,是时变的参数。而是随转子位置而变化的,是时变的参数。定子各绕组的自感定子各绕组的自感定子绕组间的互感定子绕组间的互感定子绕组与转子绕组间的互感定子绕组与转子绕组间的互感转子各绕组的自感和转子绕组间的互感转子各绕组的自感和转子绕组间的互感 转子各绕组的自感和转子绕组间的互感转子各绕组的自感和转子绕组间的互感均为常数。由于直轴
4、和交轴的正交,则均为常数。由于直轴和交轴的正交,则在在abc坐标下基本方程存在的问题坐标下基本方程存在的问题 由磁链方程和电压方程组成了以时间由磁链方程和电压方程组成了以时间t为为自变量的自变量的变系数常微分方程变系数常微分方程,其求解非常困,其求解非常困难。难。解决的办法解决的办法变系数常变系数常微分方程微分方程常系数常常系数常微分方程微分方程坐标变换坐标变换坐标反变换坐标反变换20世纪世纪30年代,美国电气工程师年代,美国电气工程师Park提出了提出了Park变换,将定子变换,将定子abc变换为变换为dq0。Park变换变换 Park变换是基于双反应原理将定子的静变换是基于双反应原理将定子
5、的静止止abc坐标系变换成随转子旋转的坐标系变换成随转子旋转的dq坐标和坐标和零轴组成的坐标系。零轴组成的坐标系。dq0坐标下的磁链方程坐标下的磁链方程电感系数都为常数,但非互易。电感系数都为常数,但非互易。电感系数矩阵中的系数电感系数矩阵中的系数都为常数dq0变换的物理解释变换的物理解释 将静止的定子三相绕组用与转子同步旋转将静止的定子三相绕组用与转子同步旋转的两相绕组和一个零轴绕组来代替。的两相绕组和一个零轴绕组来代替。d绕组和绕组和q绕组的轴线正方向分别与转子的绕组的轴线正方向分别与转子的d轴和轴和q轴相同,轴相同,与转子保持相对静止,用来反映定子三相绕组与转子保持相对静止,用来反映定子
6、三相绕组的电气量在的电气量在d轴和轴和q轴方向的行为;而轴方向的行为;而0绕组用绕组用于反映定子三相中的零序分量。于反映定子三相中的零序分量。Ld、Lq和和L0依次为等值依次为等值d绕组、绕组、q绕组和绕组和0绕组的自感。绕组的自感。dq0坐标下的电压方程坐标下的电压方程电阻压降电阻压降变压器变压器电势电势发电机发电机电势电势注意:数值上发电机电势远大于变压器电势,稳态下注意:数值上发电机电势远大于变压器电势,稳态下变压器电势等于零。变压器电势等于零。许多暂态条件下可略去变压器电势许多暂态条件下可略去变压器电势同步电机输出功率和电磁转矩同步电机输出功率和电磁转矩三相定子绕组输出的总功率三相定子
7、绕组输出的总功率dq0坐标下的定子绕组输出功率坐标下的定子绕组输出功率平衡运行条件下平衡运行条件下同步电机输出功率和电磁转矩同步电机输出功率和电磁转矩利用磁链和电流表示定子绕组输出的总功率利用磁链和电流表示定子绕组输出的总功率电磁转矩电磁转矩电枢磁能变化率电枢磁能变化率跨气隙传输的功率跨气隙传输的功率电枢电阻损耗功率电枢电阻损耗功率标幺制下的同步电机方程标幺制下的同步电机方程 本课程中,仅采用本课程中,仅采用Xad基值系统。目前基值系统。目前生产厂家给出的实用标幺参数一般均为生产厂家给出的实用标幺参数一般均为Xad基值系统下的参数。基值系统下的参数。标幺值标幺值基准值基准值标幺制标幺制标幺制下
8、的同步电机方程标幺制下的同步电机方程各绕组的公用基值各绕组的公用基值频率基值频率基值电角频率基值或电角频率基值或电角速度基值电角速度基值时间基值时间基值标幺制下的同步电机方程标幺制下的同步电机方程定子绕组的基值定子绕组的基值选取选取确定确定UaB=定子相电压的幅值定子相电压的幅值IaB=定子相电流的幅值定子相电流的幅值定子绕组容量基值定子绕组容量基值电阻、电抗及阻抗基值电阻、电抗及阻抗基值自感基值自感基值磁链基值磁链基值转子侧的基准值转子侧的基准值励磁绕组励磁绕组阻尼绕组阻尼绕组D阻尼绕组阻尼绕组Q转子侧的基准值转子侧的基准值(第一约束第一约束)为使电感系数可逆,各绕组的功率(容量)为使电感系
9、数可逆,各绕组的功率(容量)基值应相等,即有基值应相等,即有证明证明:定子绕组与励磁绕组的互感基值:定子绕组与励磁绕组的互感基值互感基值只需满足:互感基值只需满足:互感基值与自感基值的关系互感基值与自感基值的关系阻尼绕组阻尼绕组D、Q转子侧的基准值转子侧的基准值(第二约束第二约束)关于转子绕组电流基值选取问题:关于转子绕组电流基值选取问题:Xad基值系统基值系统 Xad基值系统规定了转子绕组电流基值的选取基值系统规定了转子绕组电流基值的选取标准标准,从而使从而使d轴、轴、q轴转子与定子绕组间的互感在轴转子与定子绕组间的互感在标幺值方程中分别等于标幺值方程中分别等于Xad和和Xaq。用电机参数表
10、示同步电机方程用电机参数表示同步电机方程 转子励磁绕组的电流基值规定:在转子以同步转子励磁绕组的电流基值规定:在转子以同步速度旋转时,励磁绕组的基值电流速度旋转时,励磁绕组的基值电流IfB在定子相应绕在定子相应绕组中所产生的开路电势的有名值(峰值)为组中所产生的开路电势的有名值(峰值)为XadIaB。条件:条件:定子开路,励磁绕组电流为定子开路,励磁绕组电流为IfB,转子同步,转子同步旋转。旋转。证明:证明:Mdf*=Mfd*=MdD*=MDd*=Xad*两边同除以两边同除以 定子绕组端电压峰值定子绕组端电压峰值(有名值有名值)同理可以证明,在同理可以证明,在再根据第一约束下的电感系数可逆,有
11、再根据第一约束下的电感系数可逆,有对于交轴,也可证明在对于交轴,也可证明在条件下,有条件下,有条件下有条件下有dq0坐标下标幺制的电压方程坐标下标幺制的电压方程式中式中dq0坐标下标幺制的磁链方程坐标下标幺制的磁链方程电感系数矩阵为对称阵,电感系数可逆。电感系数矩阵为对称阵,电感系数可逆。在在X Xadad基值系统下的磁链方程基值系统下的磁链方程在在X Xadad基值系统下的磁链方程基值系统下的磁链方程可进一步简化可进一步简化假定:假定:d轴各绕组轴各绕组d,f,D间的公共磁链同时和间的公共磁链同时和3个绕组交链,即不存在和其中任意个绕组交链,即不存在和其中任意2个绕组交个绕组交链的磁通。下式
12、成立:链的磁通。下式成立:注意:在对转子电量的分析精度要求较高时,注意:在对转子电量的分析精度要求较高时,这个假定会带来较大误差,不宜采用。这个假定会带来较大误差,不宜采用。且有且有标幺制下的输出功率和电磁转矩标幺制下的输出功率和电磁转矩标幺制功率方程标幺制功率方程电磁转矩电磁转矩标幺制下的输出功率和电磁转矩标幺制下的输出功率和电磁转矩标幺制下的电磁转矩标幺制下的电磁转矩转矩基值转矩基值d轴和轴和q轴等效电路、运算电抗及实用参数轴等效电路、运算电抗及实用参数原因:原因:前面介绍参数称为同步电机的原始参数,前面介绍参数称为同步电机的原始参数,难以获得其准确值。工程上通常将原始参数转难以获得其准确
13、值。工程上通常将原始参数转换为有稳态、暂态和次暂态参数组成的一组参换为有稳态、暂态和次暂态参数组成的一组参数,称为电机参数。数,称为电机参数。采用电机参数能更直观地进行电机暂态采用电机参数能更直观地进行电机暂态分析,这些参数易于通过电机实验直接获得。分析,这些参数易于通过电机实验直接获得。电机参数分别为电机参数分别为定子绕组的电阻定子绕组的电阻定子绕组的交、直轴同步电抗定子绕组的交、直轴同步电抗定子绕组的交、直轴暂态电抗定子绕组的交、直轴暂态电抗定子绕组的交、直轴次暂态电抗定子绕组的交、直轴次暂态电抗时间常数时间常数q轴等效电路、运算电抗及实用参数轴等效电路、运算电抗及实用参数由磁链方程得由磁
14、链方程得q轴等效电路、运算电抗及实用参数轴等效电路、运算电抗及实用参数由电压方程得由电压方程得运算电抗运算电抗q轴等效电路、运算电抗及实用参数轴等效电路、运算电抗及实用参数由由q轴运算电抗可得轴运算电抗可得算子形式的算子形式的q绕组磁链方程。式中消去了转绕组磁链方程。式中消去了转子电量,有利于在定子侧进行暂态分析。子电量,有利于在定子侧进行暂态分析。q q轴实用参数及定义轴实用参数及定义(1)q轴同步电抗轴同步电抗 当当Q绕组开路时,令定子绕组中流过只含有绕组开路时,令定子绕组中流过只含有q轴分量的电流,此时测得的定子绕组电抗。轴分量的电流,此时测得的定子绕组电抗。由由q轴磁链方程,在轴磁链方
15、程,在 时,有时,有 也即稳态运行时定子也即稳态运行时定子q轴电路呈现的内电抗。轴电路呈现的内电抗。q q轴实用参数及定义轴实用参数及定义(2)q轴次暂态电抗轴次暂态电抗 当当Q绕组短路,且绕组短路,且 时,令定子绕组中时,令定子绕组中突然流过只含有突然流过只含有d轴分量的电流,此时测得的定轴分量的电流,此时测得的定子绕组电抗。子绕组电抗。q q轴实用参数及定义轴实用参数及定义(3)q轴开路次暂态时间常数轴开路次暂态时间常数 当当q绕组开路时,绕组开路时,Q绕组电流的衰减时间常数。绕组电流的衰减时间常数。注意注意:若要以秒为单位,则要乘以:若要以秒为单位,则要乘以tB。q q轴实用参数及定义轴
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 同步 发电机 数学模型 详解
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。