Синхронная машина круглый ротор

Круглый ротор синхронная машина с основной или стандартной параметризацией

Библиотека

Simscape / Электрический / Электромеханический / Синхронный

Описание

Блок Synchronous Machine Round Rotor моделирует круглый ротор синхронная машина с помощью основных или стандартных параметров.

Уравнения

Синхронные уравнения машины выражаются относительно вращающегося ссылочного кадра, заданного

$θ_{e} (t) = N θ_{r} (t),$

где:

_θe является электрическим углом.
N является количеством пар полюса.
_θr является углом ротора.

Преобразование Парка сопоставляет синхронные уравнения машины с вращающимся ссылочным кадром относительно электрического угла. Преобразование Парка задано

$P_{s} = \frac{}{23} [\begin{matrix} потому что θ_{e} & потому что (θ_{e} - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ_{e} + \frac{2 π}{3}) \\ - \sin θ_{e} & - \sin (θ_{e} - \frac{2 π}{3}) & - \sin (θ_{e} + \frac{2 π}{3}) \\ \frac{}{12} & \frac{}{12} & \frac{}{12} \end{matrix}] .$

Преобразование Парка используется, чтобы определить синхронные уравнения машины на модуль. Уравнения напряжения статора определены

$e_{d} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{d}}{d t} - Ψ_{q} ω_{r} - R_{a} i_{d},$

$e_{q} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{q}}{d t} + Ψ_{d} ω_{r} - R_{a} i_{q},$

$e_{0} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d Ψ_{0}}{d t} - R_{a} i_{0},$

где:

_ed, _eq и _e0 является d - ось, q - ось и напряжения статора нулевой последовательности, заданные

$[\begin{matrix} e_{d} \\ e_{q} \\ e_{0} \end{matrix}] = P_{s} [\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}] .$

_va, _vb и _vc являются напряжениями статора, измеренными от порта ~ до нейтрального порта n.
_ωbase является основной электрической скоростью на модуль.
_ψd, _ψq и _ψ0 является d - ось, q - ось и потокосцепления статора нулевой последовательности.
_ωr является скоростью вращения ротора на модуль.
_Ra является сопротивлением статора.
_id, _iq и _i0 является d - ось, q - ось и токи статора нулевой последовательности, заданные

$[\begin{matrix} i_{d} \\ i_{q} \\ i_{0} \end{matrix}] = P_{s} [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] .$

_ia, _ib и _ic являются токами статора, вытекающими из порта ~ к порту n.

Уравнения напряжения ротора определены

$e_{f d} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d Ψ_{f d}}{d t} + R_{f d} i_{f d},$

$e_{1 d} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d Ψ_{1 d}}{d t} + R_{1 d} i_{1 d} = 0,$

$e_{1}_{q} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d Ψ_{1 q}}{d t} + R_{1 q} i_{1 q} = 0,$

$e_{2}_{q} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d Ψ_{2 q}}{d t} + R_{2 q} i_{2 q} = 0,$

где:

_efd является полевым напряжением.
_e1d, _e1q и _e2q являются напряжениями через d - демпфером оси, вьющимся 1, q - демпфер оси, вьющийся 1, и q - демпфер оси, вьющийся 2. Они все равны 0.
_ψfd, _ψ1d, _ψ1q и _ψ2q являются магнитными потоками, соединяющими полевую схему, d - демпфером оси, вьющимся 1, q - демпфер оси, вьющийся 1, и q - демпфер оси, вьющийся 2.
_Rfd, _R1d, _R1q и _R2q являются сопротивлениями полевой схемы ротора, d - демпфером оси, вьющимся 1, q - демпфер оси, вьющийся 1, и q - демпфер оси, вьющийся 2.
_ifd, _i1d, _i1q и _i2q являются токами, текущими в полевой схеме, d - демпфером оси, вьющимся 1, q - демпфер оси, вьющийся 1, и q - демпфер оси, вьющийся 2.

Уравнения насыщения определены

$ψ_{a d} = ψ_{d} + L_{l} i_{d},$

$ψ_{a q} = ψ_{q} + L_{l} i_{q},$

$ψ_{a t} = \sqrt{ψ_{a d}^{2} + ψ_{a q}^{2}},$

$K_{s} = 1$ (Если насыщение отключено),

$K_{s} = f (ψ_{a t})$ (Если насыщение включено),

$L_{a d} = K_{s} * L_{a d u},$

$L_{a q} = K_{s} * L_{a q u},$

где:

_ψad является d - воздушный зазор оси или взаимное потокосцепление.
_ψaq является q - воздушный зазор оси или взаимное потокосцепление.
_ψat является потокосцеплением воздушного зазора.
_Ks является фактором насыщения.
_Ladu является ненасыщенной взаимной индуктивностью статора d - ось.
_Lad является взаимной индуктивностью статора d - ось.
_Laqu является ненасыщенной взаимной индуктивностью статора q - ось.
_Laq является взаимной индуктивностью статора q - ось.

Функция фактора насыщения, f, вычисляется от интерполяционной таблицы разомкнутой цепи на модуль как:

$L_{a d} = \frac{d ψ_{a t}}{d i_{f d}},$

$V_{a g} = g (i_{f d}),$

$L_{a d} = \frac{d g (i_{f d})}{d i_{f d}} = \frac{d V_{a g}}{d i_{f d}},$

где _Vag является напряжением воздушного зазора на модуль.

В на модуль,

$K_{s} = \frac{L_{a d}}{L_{a d u}},$

$ψ_{a t} = V_{a g}$

может быть перестроен к

$K_{s} = f (ψ_{a t}) .$

Уравнения потокосцепления статора определены

$Ψ_{d} = - (L_{a d} + L_{l}) i_{d} + L_{a d} i_{f d} + L_{a d} i_{1 d},$

$Ψ q = - (L_{a q} + L_{l}) i_{q} + L_{a q} i_{1 q} + L_{a q} i_{2 q},$

$Ψ_{0} = - L_{0} i_{0},$

где:

_Ll является индуктивностью утечки статора.
_Lad и _Laq являются взаимной индуктивностью статора d - осью и q - ось.

Уравнения потокосцепления ротора определены

$ψ_{f d} = L_{f f d} i_{f d} + L_{f 1 d} i_{1 d} - L_{a d} i_{d},$

$ψ_{1 d} = L_{f 1 d} i_{f d} + L_{11 d} i_{1 d} - L_{a d} i_{d},$

$ψ_{1 q} = L_{11 q} i_{1 q} + L_{a q} i_{2 q} - L_{a q} i_{q},$

$ψ_{2 q} = L_{a q} i_{1 q} + L_{22 q} i_{2 q} - L_{a q} i_{q},$

где:

_Lffd является самоиндукциями полевой схемы ротора.
_Lffd является самоиндукцией полевой схемы ротора.
_L11d является самоиндукцией d - демпфер оси, вьющийся 1.
_L11q является самоиндукцией q - демпфер оси, вьющийся 1.
_L22q является самоиндукцией q - демпфер оси, вьющийся 2.
_Lf1d является полевой схемой ротора и d - демпфер оси, проветривающий 1 взаимную индуктивность.

Индуктивность задана этими уравнениями:

$L_{f f d} = L_{a d} + L_{f d}$

$L_{f 1 d} = L_{f f d} - L_{f d}$

$L_{11 d} = L_{f 1 d} + L_{1 d}$

$L_{11 q} = L_{a q} + L_{1 q}$

$L_{22 q} = L_{a q} + L_{2 q}$

Уравнения индуктивности принимают что взаимная индуктивность на модуль _L12q = _Laq, то есть, статор и токи ротора в q - ось вся ссылка один взаимный поток, представленный _Laq.

Крутящий момент ротора задан

$T_{e} = Ψ_{d} i_{q} - Ψ_{q} i_{d} .$

Графический вывод и параметры экрана

Можно выполнить графический вывод и отобразить действия с помощью меню Electrical в контекстном меню блока.

Щелкните правой кнопкой по блоку и, из меню Electrical, выберите опцию:

Display Base Values — Отображается машина на модуль основывают значения в Командном окне MATLAB^®.
Display Associated Base Values — Отображения сопоставили основные значения на модуль в Окне Команды MATLAB.
Display Associated Initial Conditions — Отображения сопоставили начальные условия в Окне Команды MATLAB.
Plot Open-Circuit Saturation (pu) — Напряжение воздушного зазора графиков, _Vag, по сравнению с текущим полем, _ifd, оба измеренные в на модуль, в окне фигуры MATLAB. График содержит три трассировки:
- Ненасыщенный — Stator d-axis mutual inductance (unsaturated), Ladu вы задаете
- Насыщаемый — Per-unit open-circuit lookup table (Vag versus ifd) вы задаете
- Выведенный — интерполяционная таблица Разомкнутой цепи (на модуль) вывела от the Per-unit open-circuit lookup table (Vag versus ifd), который вы задаете. Эти данные используются, чтобы вычислить фактор насыщения, _Ks, по сравнению со связью магнитного потока, _ψat, характеристикой.
Plot Saturation Factor (pu) — Фактор насыщения графиков, _Ks, по сравнению со связью магнитного потока, _ψat, оба измеренные в на модуль, в окне фигуры MATLAB с помощью параметров машины. Этот параметр выведен от других параметров, которые вы задаете:
- Stator d-axis mutual inductance (unsaturated), Ladu
- Per-unit field current saturation data, ifd
- Per-unit air-gap voltage saturation data, Vag

Порты

fd+

Электрический порт сохранения, соответствующий обмотке возбуждения положительный терминал.

fd-

Электрический порт сохранения, соответствующий обмотке возбуждения отрицательный терминал.

R

Механический вращательный порт сохранения сопоставлен с ротором машины.

C

Механический вращательный порт сохранения сопоставлен со случаем машины.

pu

Порт вектора физического сигнала сопоставил с машиной измерения на модуль. Векторные элементы:

pu_fd_Efd
pu_fd_Ifd
pu_torque
pu_velocity
pu_ed
pu_eq
pu_e0
pu_id
pu_iq
pu_i0

~

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с обмотками статора.

n

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной точкой Уая извилистую настройку.

Параметры

Основной

Rated apparent power

Расчетная полная мощность. Значением по умолчанию является 555e6 V*A.

Rated voltage

RMS оценила линейное напряжение строки. Значением по умолчанию является 24e3 V.

Rated electrical frequency

Номинальная электрическая частота, на которой заключается в кавычки оцененная полная мощность. Значением по умолчанию является 60 Hz.

Number of pole pairs

Количество машины подпирает пары шестами. Значением по умолчанию является 1.

Parameterization unit

Модель для параметризации блока. Выберите между Fundamental parameters и Standard parameters. Значением по умолчанию является Fundamental parameters.

Выбор:

Fundamental parameters представляет основной Impedances и параметры Saturation.
Standard parameters представляет стандартный Impedances, Saturation и параметры Time Constants.

Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by

Выберите одну из этих опций:

Field circuit voltage
Field circuit current

Значением по умолчанию является Field circuit current.

Field circuit current

Значением по умолчанию является 1300 A. Этот параметр видим только, когда Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by установлен в Field circuit current.

Field circuit voltage

Значением по умолчанию является 92.95 V. Этот параметр видим только, когда Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by установлен в Field circuit voltage.

Zero sequence

Опция, чтобы включать или исключить условия нулевой последовательности.

Включение Включайте условия нулевой последовательности. Чтобы приоритизировать точность модели, используйте эту настройку по умолчанию. Используя эту опцию:
- Результаты по ошибке для симуляций, которые используют решатель Разделения. Для получения дополнительной информации смотрите, что Скорость симуляции Увеличения Использует Решатель Разделения (Simscape).
- Представляет параметр нулевой последовательности в настройках Impedances.
Exclude — Исключите условия нулевой последовательности. Чтобы приоритизировать скорость симуляции для настольной симуляции или развертывания приложений, выберите эту опцию.

Rotor angle definition

Контрольная точка для углового измерения ротора.

Опцией по умолчанию является Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis. Когда вы выбираете это значение, ротор d - ось и статор a - фаза, магнитная ось выравнивается, когда угол ротора является нулем.

Другим значением, которое можно выбрать для этого параметра, является Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis. Когда вы выбираете это значение, ротор q - ось и статор a - фаза, магнитная ось выравнивается, когда угол ротора является нулем.

Импедансы

Для параметра Parameterization unit в настройках Main выберите Fundamental parameters, чтобы представить основные параметры или Standard parameters, чтобы представить стандартные параметры.

Основные параметры импеданса

Stator d-axis mutual inductance (unsaturated), Ladu: Ненасыщенный статор d - ось взаимная индуктивность. Если Magnetic saturation representation установлен в None, это эквивалентно статору d - ось взаимная индуктивность. Значением по умолчанию является 1.66 pu.
Stator q-axis mutual inductance (unsaturated), Laqu: Ненасыщенный статор q - ось взаимная индуктивность. Если Magnetic saturation representation установлен в None, это эквивалентно статору q - ось взаимная индуктивность. Значением по умолчанию является 1.61 pu.
Stator zero-sequence inductance, L0: Индуктивность нулевой последовательности статора. Значением по умолчанию является 0.15 pu.
Stator leakage inductance, Ll: Индуктивность утечки статора. Значением по умолчанию является 0.15 pu.
Stator resistance, Ra: Сопротивление статора. Значением по умолчанию является 0.003 pu.
Rotor field circuit inductance, Lfd: Индуктивность схемы поля Rotor. Значением по умолчанию является 0.165 pu.
Rotor field circuit resistance, Rfd: Сопротивление схемы поля Rotor. Значением по умолчанию является 0.0006 pu.
Rotor d-axis damper winding 1 inductance, L1d: Ротор d - демпфер оси, проветривающий 1 индуктивность. Значением по умолчанию является 0.1713 pu.
Rotor d-axis damper winding 1 resistance, R1d: Ротор d - демпфер оси, проветривающий 1 сопротивление. Значением по умолчанию является 0.0284 pu.
Rotor q-axis damper winding 1 inductance, L1q: Ротор q - демпфер оси, проветривающий 1 индуктивность. Значением по умолчанию является 0.7252 pu.
Rotor q-axis damper winding 1 resistance, R1q: Ротор q - демпфер оси, проветривающий 1 сопротивление. Значением по умолчанию является 0.00619 pu.
Rotor q-axis damper winding 2 inductance, L2q: Ротор q - демпфер оси, проветривающий 2 индуктивности. Значением по умолчанию является 0.125 pu.
Rotor q-axis damper winding 2 resistance, R2q: Ротор q - демпфер оси, проветривающий 2 сопротивления. Значением по умолчанию является 0.02368 pu.

Стандартные параметры импеданса

Stator resistance, Ra: Сопротивление статора. Значением по умолчанию является 0.003 pu.
Stator leakage reactance, Xl: Реактивное сопротивление утечки статора. Значением по умолчанию является 0.15 pu.
d-axis synchronous reactance, Xd: d- синхронное реактивное сопротивление. Значением по умолчанию является 1.81 pu.
q-axis synchronous reactance, Xq: q- синхронное реактивное сопротивление. Значением по умолчанию является 1.76 pu.
zero-sequence reactance, X0: Реактивное сопротивление нулевой последовательности. Значением по умолчанию является 0.15 pu.
d-axis transient reactance, Xd': d- переходное реактивное сопротивление оси. Значением по умолчанию является 0.3 pu.
q-axis transient reactance, Xq': q- переходное реактивное сопротивление оси. Значением по умолчанию является 0 pu.
d-axis subtransient reactance, Xd'': d- подпереходное реактивное сопротивление оси. Значением по умолчанию является 0.23 pu.
q-axis subtransient reactance, Xq'': q- подпереходное реактивное сопротивление оси. Значением по умолчанию является 0.25 pu.

Временные константы

Для параметра Parameterization unit в настройках Main выберите Fundamental parameters, чтобы представить параметры Time Constants.

Specify d-axis transient time constant: Выберите между Open-circuit value и Short-circuit value. Значением по умолчанию является Open-circuit value.
d-axis transient open-circuit, Td0': d- переходная временная константа разомкнутой цепи оси. Этот параметр видим только, когда Specify d-axis transient time constant установлен в Open-circuit value. Значением по умолчанию является 8 s.
d-axis transient short-circuit, Td': d- переходная временная константа короткой схемы оси. Этот параметр видим только, когда Specify d-axis transient time constant установлен в Short-circuit value. Значением по умолчанию является 1.326 s.
Specify d-axis subtransient time constant: Выберите между Open-circuit value и Short-circuit value. Значением по умолчанию является Open-circuit value.
d-axis subtransient open-circuit, Td0'': d- подпереходная временная константа разомкнутой цепи оси. Этот параметр видим только, когда Specify d-axis subtransient time constant установлен в Open-circuit value. Значением по умолчанию является 0.03 s.
d-axis subtransient short-circuit, Td'': d- подпереходная временная константа короткой схемы оси. Этот параметр видим только, когда Specify d-axis subtransient time constant установлен в Short-circuit value. Значением по умолчанию является 0.023 s.
Specify q-axis transient time constant: Выберите между Open-circuit value и Short-circuit value. Значением по умолчанию является Open-circuit value.
q-axis transient open-circuit, Tq0': q- переходная временная константа разомкнутой цепи оси. Этот параметр видим только, когда Specify q-axis transient time constant установлен в Open-circuit value. Значением по умолчанию является 1 s.
q-axis transient short-circuit, Tq': q- переходная временная константа короткой схемы оси. Этот параметр видим только, когда Specify q-axis transient time constant установлен в Short-circuit value. Значением по умолчанию является 0.3693 s.
Specify q-axis subtransient time constant: Выберите между Open-circuit value и Short-circuit value. Значением по умолчанию является Open-circuit value.
q-axis subtransient open-circuit, Tq0'': q- подпереходная временная константа разомкнутой цепи оси. Этот параметр видим только, когда Specify q-axis subtransient time constant установлен в Open-circuit value. Значением по умолчанию является 0.07 s.
q-axis subtransient short-circuit, Tq'': q- подпереходная временная константа короткой схемы оси. Этот параметр видим только, когда Specify q-axis subtransient time constant установлен в Short-circuit value. Значением по умолчанию является 0.0269 s.

Насыщение

Основные параметры насыщения

Magnetic saturation representation

Блокируйте магнитное представление насыщения. Опции:

None
Per-unit open-circuit lookup table (Vag versus ifd)

Значением по умолчанию является None.

Per-unit field current saturation data, ifd

Текущее поле, _ifd, данные, которые заполняют напряжение воздушного зазора, _Vag, по сравнению с текущим полем, _ifd, интерполяционная таблица. Значением по умолчанию является [0.00, 0.48, 0.76, 1.38, 1.79] pu. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Magnetic saturation representation на Per-unit open-circuit lookup table (Vag versus ifd). Этот параметр должен содержать вектор по крайней мере с пятью элементами.

Per-unit air-gap voltage saturation data, Vag

Напряжение воздушного зазора, _Vag, данные, которые заполняют напряжение воздушного зазора, _Vag, по сравнению с текущим полем, _ifd, интерполяционная таблица. Значением по умолчанию является [0.00, 0.80, 1.08, 1.31, 1.40] pu. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Magnetic saturation representation на Per-unit open-circuit lookup table (Vag versus ifd). Этот параметр должен содержать вектор по крайней мере с пятью элементами.

Стандартные параметры насыщения

Magnetic saturation representation

Блокируйте магнитное представление насыщения. Опции:

None
Per-unit open-circuit lookup table (Vag versus ifd)

Значением по умолчанию является None.

Per-unit field current saturation data, ifd

Per-unit air-gap voltage saturation data, Vag

Начальные условия

Specify initialization by

Метод инициализации. Выберите одну из этих опций:

Electrical power and voltage output, значение по умолчанию
Mechanical and magnetic states

Terminal voltage magnitude

Начальное линейное напряжение строки RMS. Значением по умолчанию является 24e3 V. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Electrical power and voltage output.

Terminal voltage angle

Начальный угол напряжения. Значением по умолчанию является 0 deg. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Electrical power and voltage output.

Terminal active power

Начальная активная степень. Значением по умолчанию является 500e6 V*A. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Electrical power and voltage output.

Terminal reactive power

Начальная реактивная мощность. Значением по умолчанию является 0 V*A. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Electrical power and voltage output.

Initial rotor angle

Начальный угол ротора. Значением по умолчанию является 0 deg. Во время установившейся операции установленной смещается этот параметр на сумму угла загрузки и требуемого терминального напряжения. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Mechanical and magnetic states.

Initial stator d-axis magnetic flux linkage

Статор d - потокосцепление начальной буквы оси. Значением по умолчанию является 0 pu. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Mechanical and magnetic states.

Initial stator q-axis magnetic flux linkage

Статор q - потокосцепление начальной буквы оси. Значением по умолчанию является 0 pu. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Mechanical and magnetic states.

Initial stator zero-sequence magnetic flux linkage

Потокосцепление начальной буквы нулевой последовательности. Значением по умолчанию является 0 pu. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Mechanical and magnetic states.

Initial field circuit magnetic flux linkage

Полевое потокосцепление начальной буквы схемы. Значением по умолчанию является 0 pu. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Mechanical and magnetic states.

Initial d-axis damper winding 1 magnetic flux linkage

d- демпфер оси, проветривающий 1 начальное потокосцепление. Значением по умолчанию является 0 pu. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Mechanical and magnetic states.

Initial q-axis damper winding 1 magnetic flux linkage

q- демпфер оси, проветривающий 1 начальное потокосцепление. Значением по умолчанию является 0 pu. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Mechanical and magnetic states.

Initial q-axis damper winding 2 magnetic flux linkage

q- демпфер оси, проветривающий 2 начальных потокосцепления. Значением по умолчанию является 0 pu. Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Specify initialization by на Mechanical and magnetic states.

Ссылки

[1] Kundur, P. Устойчивость энергосистемы и управление. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу Хилл, 1993.

[2] Лышевский, S. E. Электромеханические системы, электрические машины и прикладная механотроника. Бока-Ратон, FL: нажатие CRC, 1999.

Документация

Синхронная машина круглый ротор

Библиотека

Описание

Уравнения

Графический вывод и параметры экрана

Порты

Параметры

Основной

Импедансы

Временные константы

Насыщение

Начальные условия

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Темы

Введенный в R2013b

Документация Simscape Electrical

Поддержка

Документация

Синхронная машина круглый ротор

Библиотека

Описание

Уравнения

Графический вывод и параметры экрана

Порты

Параметры

Основной

Импедансы

Временные константы

Насыщение

Начальные условия

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Темы

Введенный в R2013b

Документация Simscape Electrical

Поддержка

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.