Synchronous Machine SI Fundamental

Динамика модели трехфазного круглого ротора или существенно-полюсной синхронной машины с помощью основных параметров в единицах СИ

расширьте все на странице

Библиотека:
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электрические Машины

Описание

Блок Synchronous Machine SI Fundamental моделирует синхронную машину в генераторе или моторном режиме с помощью основных параметров в единицах СИ. Рабочий режим диктует знак механической энергии (положительный для режима генератора или отрицания для моторного режима). Электрическая часть машины представлена моделью в пространстве состояний шестого порядка, и механическая деталь эквивалентна в блоке Simplified Synchronous Machine.

Модель учитывает динамику статора, поля и обмоток демпфера. Эквивалентная схема модели представлена в системе координат ротора (система координат qd). Обмотки статора соединяются в Уае с внутренней нейтральной точкой. Все параметры ротора и электрические количества просмотрены от статора и идентифицированы запущенными переменными. Индексы:

d,q — d-и количество q-оси
R,s — Ротор и количество статора
l,m — Утечка и индуктивность намагничивания
f,k — Поле и демпфер извилистое количество

Электрическую модель машины показывают в этих схемах.

Динамическая модель с неравной взаимной индуктивностью

Обычная теория синхронного моделирования машины для анализа устойчивости принимает, что взаимная индуктивность между арматурой, демпфером и полем на обмотках прямой оси идентична. Обычно обмотки демпфера около воздушного зазора, и в результате поток, соединяющий схемы демпфера, почти равен арматуре соединения потока. Эта гипотеза производит приемлемые результаты для широкого спектра исследований устойчивости, особенно те на стороне сети. Однако когда дело доходит до поля текущие исследования, существует значительная ошибка. Динамическая модель эквивалентной схемы синхронной машины может включать дополнительную индуктивность, представляющую различие между полевым демпфером и полевой арматурой взаимная индуктивность на D-оси [1]. Эта индуктивность обычно называется Canay inductance. Индуктивность Canay соответствует потоку утечки, _ΦC, в следующем рисунке и интерпретирована как корректирующий элемент в эквивалентной модели, которая может иметь отрицательную величину [2].

Стандарт IEEE 1110-2002 [3] подарки прямые и квадратичные оси синхронной динамической модели машины как показано в схемах.

Соответствующие уравнения:

$\begin{array}{l} V_{d} = - i_{d} R_{s} - ω ψ_{q} + \frac{d ψ_{d}}{d t} \\ V_{q} = - i_{q} R_{s} + ω ψ_{d} + \frac{d ψ_{q}}{d t} \\ V_{0} = - i_{0} R_{0} + \frac{d ψ_{0}}{d t} \\ V_{f d} = \frac{d ψ_{f d}}{d t} + R_{f d} i_{f d} \\ 0 = \frac{d ψ_{k d}}{d t} + R_{k d} i_{k d} \\ 0 = \frac{d ψ_{k q 1}}{d t} + R_{k q 1} i_{k q 1} \\ 0 = \frac{d ψ_{k q 2}}{d t} + R_{k q 2} i_{k q 2} \\ [\begin{matrix} ψ_{d} \\ ψ_{k d} \\ ψ_{f d} \end{matrix}] = [\begin{matrix} L {}_{m d}+ L_{l} & L_{m d} & L_{m d} \\ L_{m d} & L_{l k d} + L_{f}_{1 d} + L_{m d} & L_{f}_{1 d} + L_{m d} \\ L_{m d} & L_{f}_{1 d} + L_{m d} & L_{l f d} + L_{f}_{1 d} + L_{m d} \end{matrix}] [\begin{matrix} - i_{d} \\ i_{k d} \\ i_{f d} \end{matrix}] \\ [\begin{matrix} ψ_{q} \\ \begin{array}{l} ψ_{k q 1} \\ ψ_{k q 2} \end{array} \end{matrix}] = [\begin{matrix} L_{m q} + L_{l} & L_{m q} & L_{m q} \\ L_{m q} & L_{m q} + L_{k q 1} & L_{m q} \\ L_{m q} & L_{m q} & L_{m q} + L_{k q 2} \end{matrix}] [\begin{array}{l} \begin{matrix} - i_{q} \\ i_{k q 1} \end{matrix} \\ i_{k q 2} \end{array}] \end{array}$

Базовые значения, коэффициент трансформации и параметры ротора упомянули статор

Блок Synchronous Machine SI Fundamental позволяет вам задавать основные параметры синхронной машины. Вы вводите поле и демпфер извилистые параметры (сопротивления, индуктивность утечки и взаимная индуктивность) в SI (Ω, H). Параметры RL поля и обмоток демпфера не являются фактическими значениями поля RL машины, но значения RL упомянули статор.

Базовые значения статора

Эта таблица показывает базовые значения статора.

$V_{s b a s e} = {\frac{V_{n} \sqrt{2}}{\sqrt{3}}}_{}$	Основное напряжение статора = достигает максимума номинальное фазное напряжение (V)
$I_{s b a s e} = {\frac{P_{n} \sqrt{2}}{V_{n} \sqrt{3}}}_{}$	Основной статор, текущий (A)
$Z_{s b a s e} = {\frac{V_{s b a s e}}{I_{s b a s e}}}_{} = \frac{V_{n}^{2}}{P_{n}}$	Основной импеданс статора (Ω)
$ω_{b a s e} = 2 π f_{n}$	Основывайте угловую частоту (rad/s)
$L_{s b a s e} = {\frac{Z_{s b a s e}}{ω_{b a s e}}}_{}$	Основная индуктивность статора (H)

где:

_Pn является трехфазной номинальной степенью (ВА).
_Vn является номинальной линией к линейному напряжению (Vrms).
_fn является номинальной частотой (Гц).
_ifn является номинальным полем текущее производящее номинальное напряжение статора ни при какой загрузке (A).

Параметры статора, чтобы задать в блоке:

_Rs	Сопротивление статора на фазу (Ω)
_Ll	Индуктивность утечки статора (H)
_Lmd	Индуктивность намагничивания прямой оси просматривается от статора (H)
_Lmq	Индуктивность намагничивания квадратурной оси просматривается от статора (H)

Коэффициент трансформации статора/Поля

Этот рисунок показывает одну фазу статора, вьющегося вместе с обмоткой возбуждения.

В схеме:

_Ns и _Nf являются эквивалентным количеством синусоидально распределенных поворотов обмотки статора и обмотки возбуждения, соответственно.
_Rs и _Ll являются сопротивлением статора и индуктивностью утечки.
_Rf ′ и _Llfd ′ является полевым сопротивлением и индуктивностью утечки.

Когда три обмотки статора включены с трехфазным напряжением положительной последовательности, и обмотка возбуждения открыта, индуктивностью намагничивания статора является _Lmd. Однако, когда только одна фаза включена, и обмотка возбуждения открыта, индуктивностью намагничивания является 2/3 _Lmd, как показано на рисунке.

Ни при какой загрузке, когда обмотка возбуждения вращается на номинальной скорости и переносит номинальный полевой постоянный ток _ifn, амплитудой напряжения переменного тока (пиковое значение), вызванное на одной фазе статора, является _Vsbase.

Максимальная взаимная индуктивность между одной обмоткой статора и обмоткой возбуждения получена, когда эти две обмотки выравниваются, и дают:

$L_{s f d} = \frac{2}{3} L_{m d} \frac{N_{f}}{N_{s}} = \frac{V_{s b a s e}}{i_{f n} ω_{b a s e}}$

из которого мы выводим коэффициент трансформации:

$\frac{N_{s}}{N_{f}} = \frac{2}{3} L_{m d} \frac{i_{f n} ω_{b a s e}}{V_{s b a s e}} .$

Коэффициент трансформации может быть также описан как:

$\frac{N_{s}}{N_{f}} = \frac{2}{3} \frac{I_{f b a s e}}{I_{s b a s e}},$

где _Ifbase является основным текущим полем. Таблица показывает, как вычислить полевые базовые значения.

$I_{f b a s e} = i_{f n} L_{m d_p u}_{}$	Основное поле, текущее (A)
$V_{f b a s e} = {\frac{P_{n}}{I_{f b a s e}}}_{}$	Основное полевое напряжение (V)
$Z_{f b a s e} = {\frac{V_{f b a s e}}{I_{f b a s e}}}_{}$	Основной полевой импеданс (Ω)
$L_{f b a s e} = {\frac{Z_{f b a s e}}{ω_{b a s e}}}_{}$	Основная полевая индуктивность (H)

Фактические полевые параметры:

_Rf ′ является полевым сопротивлением (Ω)
_Llfd ′ является полевой индуктивностью утечки (H)

Полевое напряжение, текущие, и значения RL упомянули статор

Можно задать полевые параметры для полевого сопротивления, и индуктивность утечки упомянула статор (_Rf, _Llfd).

Если номинальное поле, текущий _ifn известен, коэффициент трансформации _Ns / _Nf, вычисляется с помощью того же уравнения что касается коэффициента трансформации статора/поля.

По словам Краузе [4], полевое напряжение и текущий упомянуло статор (_Vf, _If) выведены из фактического _Vf ′, _If ′ значения можно следующим образом:

$V_{f} = \frac{N_{s}}{N_{f}} V_{f}'$

$I_{f} = \frac{2}{3} \frac{N_{f}}{N_{s}} I_{f}'$

Когда фактическое полевое сопротивление_{, Rf} ′ и индуктивность утечки_{, Llfd} ′ (замеченный по ротору) известен, значения, упомянул статор:

$R_{f} = \frac{3}{2} R_{f}' {(\frac{N_{s}}{N_{f}})}^{2}$

$L_{l f d} = \frac{3}{2} L_{l f d}' {(\frac{N_{s}}{N_{f}})}^{2}$

Когда номинальное текущее поле не известно, и если pu значения полевого сопротивления и индуктивности утечки известны (_{Rf_pu}, _{Llfd_pu}), соответствующие значения SI упомянули статор, вычисляются можно следующим образом:

$R_{f} = R_{f_p u} \times Z_{s b a s e}$

$L_{l f d} = L_{l f d_p u} \times L_{s b a s e}$

Те же преобразования используются для параметров RL обмоток демпфера.

Полевое напряжение и текущий

Когда вы задаете номинальное текущее поле, сигнал во входном порту Vf соответствует фактическому полевому напряжению, как в реальной жизни. Поле, текущее возвращенный измерением выход также, соответствует фактическому полю текущий If.

Номинальным полевым напряжением, производящим номинальное напряжение статора ни при какой загрузке, дают:

$e_{f n} = R_{f}' \times i_{f n}$

То, когда вы не задаете номинальное текущее поле, сигнал во входном порту Vf соответствует фактическому полевому напряжению, упомянуло статор. В этом случае номинальное полевое напряжение упомянуло статор, производящий номинальное напряжение статора ни при какой загрузке:

$e_{f n} (s t a t o r s i d e) = \frac{R_{f_p u}}{L_{m d_p u}} V_{s b a s e} = \frac{R_{f}}{L_{m d} ω_{b a s e}} V_{s b a s e} .$

Поле, текущее возвращенный измерением, выход является текущим полем, упомянуло статор. Номинальное текущее поле упомянуло статор:

$i_{f n} (s t a t o r s i d e) = \frac{I_{s b a s e}}{L_{m d_p u}} = \frac{I_{s b a s e}}{I_{f b a s e}} i_{f n} .$

Допущения и ограничения

В дискретных системах, когда вы устанавливаете параметр Discrete solver model блока Synchronous Machine к Trapezoidal non iterative, вам придется соединить маленькую паразитную активную нагрузку на терминалах машины, чтобы избежать числовых колебаний. Времена большой выборки требуют больших загрузок. Минимальная активная нагрузка пропорциональна шагу расчета. Как показывает опыт, помните, что с 25 μs временными шагами в системе на 60 Гц, минимальная нагрузка составляет приблизительно 2,5% степени номинала машины. Например, 200 синхронных машин MVA в энергосистеме, дискретизированной с 50 μs шагами расчета, требуют приблизительно 5% активной нагрузки или 10 МВт. Если шаг расчета уменьшается до 20 μs, активная нагрузка 4 МВт должна быть достаточной.

Однако, если вы устанавливаете параметр Discrete solver model блока Synchronous Machine к Trapezoidal iterative (alg. loop), можно использовать незначительную паразитную загрузку (ниже 0,1% номинальной степени) при сохранении числовой устойчивости. Эта итеративная модель производит алгебраический цикл и приводит к более медленной скорости симуляции.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Pm` — Механическая энергия
скаляр

Механическая энергия в вале машины, в W. В режиме генератора этот вход может быть положительной константой или функционировать или выход блока движущей силы (см. Hydraulic Turbine and Governor или блоки Steam Turbine and Governor). В моторном режиме этот вход обычно является отрицательной константой или функцией.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите параметр Mechanical input (вкладка Configuration) к Mechanical power Pm.

`w` — Скорость машины
скаляр

Скорость машины, в rad/s.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите параметр Mechanical input (вкладка Configuration) к Speed w.

`Vf` — Полевое напряжение
скаляр

Полевое напряжение. Это напряжение может быть предоставлено регулятором напряжения в режиме генератора (см. блок Excitation System). В моторном режиме это значение этого входа обычно является константой.

Полевое напряжение в этом порте должно быть введено в DC вольт, если бы номинальное поле, текущий Ifn задан в параметре Nominal power, voltage, frequency, field current [ Pn(VA) Vn(Vrms) fn(Hz) ifn(A) ], или в вольтах, упомянуло статор, если Ifn не задан. Чтобы получить значение полевого напряжения, производящего 1 pu напряжение статора, установите флажок Display nominal field current and voltage producing 1 pu stator voltage во вкладке Advanced.

Вывод

развернуть все

`m` — Сигнал измерения
Вектор с 24 элементами

Сигналы измерения, возвращенные как вектор с 24 элементами. Можно демультиплексировать эти сигналы при помощи блока Bus Selector.

Имя	Определение	Модули
МСФО	Статор текущий is_a	A
ibs	Статор текущий is_b	A
ics	Статор текущий is_c	A
IQ	Статор текущий IQ	A
ID	Статор текущий ID	A
IFD	Поле текущая IFD	A
ikq1	Демпфер, проветривающий текущий ikq1	A
Ikq2	Демпфер, проветривающий текущий ikq2	A
ikd	Демпфер, проветривающий текущий ikd	A
phimq	Взаимный поток phimq	V.s
phimd	Взаимный поток phimd	V.s
vq	Напряжение статора vq	V
vd	Напряжение статора vd	V
lmq	Lmq насыщал индуктивность	H
lmd	Lmd насыщал индуктивность	H
dtheta	Угловое отклонение ротора d_theta	рад
w	Скорость ротора wm	рад/с
Pe	Электроэнергия Pe	W
собственный вес	Собственный вес отклонения скорости ротора	pu
theta	Угловая theta механического устройства ротора	градус
Te	Электромагнитный крутящий момент Те	N.m
\delta	Загрузите угловую дельту	градус
Pe0	Выведите активную степень Peo	W
Qe0	Выведите реактивную мощность Qeo	Var

Угловое отклонение угловой theta ротора представляет электрический угол, дающий мгновенное положение ротора относительно общей ссылки, вращающейся на синхронной скорости. Этот угол полезен в исследованиях устойчивости, чтобы измерить относительные положения роторов различных машин в сети. Положения роторов затем измеряются относительно положения theta данной машины, выбранной в качестве ссылки.

Сохранение

развернуть все

`A` — Поэтапно осуществите электрический терминал
специализированный электрический

Специализированный электрический порт сохранения сопоставил с фазой электрический терминал.

`B` — Фаза B электрический терминал
специализированный электрический

Специализированный электрический порт сохранения сопоставил с фазой B электрический терминал.

`C` — Фаза C электрический терминал
специализированный электрический

Специализированный электрический порт сохранения сопоставил с фазой C электрический терминал.

`S` — Вал ротора машины
механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с валом ротора машины.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите параметр Mechanical input (вкладка Configuration) к Mechanical rotational port.

Параметры

развернуть все

В аналитическом программном обеспечении энергосистемы синхронные уравнения машины обычно решаются с помощью прямого нулевого квадратурой метода преобразования. Параметры RL поля и обмоток демпфера не являются фактическими значениями поля RL машины, но значения RL упомянули статор. Параметры стороны ротора переданы стороне статора и нормированы прежде, чем ввести итоговую обработку.

Настройка

`Preset model` — Электрические и механические параметры
`No` (значение по умолчанию) | `01: 50Hz 400V 8.1kVA 1500RPM` | `02: 50Hz 400V 16kVA 1500RPM` | ...

Набор предопределенных электрических и механических параметров для различных синхронных оценок машины степени (кВА), напряжение от фазы к фазе (V), частота (Гц) и оцененная скорость (об/мин).

Выберите одну из предварительно установленных моделей, чтобы загрузить соответствующие электрические и механические параметры. Выбор:

01: 50Hz 400V 8.1kVA 1500RPM
02: 50Hz 400V 16kVA 1500RPM
03: 50Hz 400V 31.3kVA 1500RPM
04: 50Hz 400V 42.5kVA 1500RPM
05: 50Hz 400V 60kVA 1500RPM
06: 50Hz 400V 85kVA 1500RPM
07: 50Hz 400V 250kVA 1500RPM
08: 50Hz 400V 325kVA 1500RPM
09: 50Hz 400V 670kVA 1500RPM
10: 50Hz 400V 910kVA 1500RPM
11: 50Hz 400V 1320kVA 1500RPM
12: 50Hz 400V 2000kVA 1500RPM
13: 60Hz 460V 10.2kVA 1800RPM
14: 60Hz 460V 20kVA 1800RPM
15: 60Hz 460V 37.5kVA 1800RPM
16: 60Hz 460V 52.5kVA 1800RPM
17: 60Hz 460V 72.5kVA 1800RPM
18: 60Hz 460V 100kVA 1800RPM
19: 60Hz 460V 300kVA 1800RPM
20: 60Hz 460V 406kVA 1800RPM
21: 60Hz 460V 800kVA 1800RPM
22: 60Hz 460V 1075kVA 1800RPM
23: 60Hz 460V 1588kVA 1800RPM
24: 60Hz 460V 2500kVA 1800RPM

Выберите No (значение по умолчанию), если вы не хотите использовать предварительно установленную модель или если вы хотите изменить некоторые параметры предварительно установленной модели, аналогичной описанному ниже.

Когда вы выбираете предварительно установленную модель, электрические и механические параметры во вкладке Parameters недоступны). Начать с предварительно установленной модели и затем изменить параметры машины:

Выберите предварительно установленную модель, для которой вы хотите инициализировать параметры.
Измените параметр Preset model в No. Это действие не изменяет параметры машины, но повреждает связь с предварительно установленной моделью.
Измените параметры машины, как вы хотите.

`Mechanical input` — Механический вход
`Mechanical power Pm` (значение по умолчанию) | `Speed w` | `Mechanical rotational port`

Представлять ли механическую энергию, применился к валу или скорости ротора как вход Simulink^® блока, или представлять вал машины Simscape™ вращательный механический порт.

Выберите Mechanical power Pm задавать вход механической энергии, в W, и осушать порт Pm. Скорость машины определяется инерцией машины J и различием между механическим крутящим моментом Tm, который следует из поданного механического питания Pm и внутренний электромагнитный крутящий момент Te. Когда скорость положительна, положительный сигнал механической энергии указывает на режим генератора, и отрицательный сигнал указывает на моторный режим.

Выберите Speed w задавать вход скорости в rad/s и осушать порт w. Скорость машины наложена, и механическая деталь модели (инерция машины J) проигнорирована. Используя скорость, когда механический вход позволяет вам моделировать механическое устройство, связывающееся между двумя машинами.

Следующая фигура указывает, как смоделировать жесткое соединение вала в моторной генераторной установке, где обе машины являются синхронными машинами.

Скорость выход машины 1 (двигатель) соединяется с входом скорости машины 2 (генератор). В этом рисунке момент трения проигнорирован в машине 2. Поэтому его электромагнитный крутящий момент, выход Te соответствует механическому крутящему моменту Tm, применился к валу машины 1. Соответствующая механическая входная мощность машины 1 вычисляется как Pm = Tm *w. Фактор Kw учитывает единицы скорости обеих машин (rad/s) и отношения коробки передач w2/w1. Фактор KT учитывает модули крутящего момента обеих машин (N.m) и оценок машины. Кроме того, потому что инерция, J2 проигнорирован в машине 2, J2, относится к скорости машины 1 и должна быть добавлена, чтобы обработать 1 инерцию машинным способом J1.

Выберите Mechanical rotational port осушать порт вращательного механического устройства Simscape, S, который позволяет вам подключению вала машины к другому валу машины или с другими блоками Simscape, которые имеют порты вращательного механического устройства.

Фигура указывает, как соединить блок Ideal Torque Source от библиотеки Simscape до порта вала машины, чтобы представлять машину в моторном режиме или режиме генератора, когда скорость ротора положительна.

`Rotor type` — Тип ротора
`Salient-pole` (значение по умолчанию) | `Round`

Задайте тип ротора как любой Salient-pole или Round (цилиндрический). Установка влияет на количество схем ротора на q-оси (обмотки демпфера).

`Use signal names to identify bus labels` — Как идентифицировать метки шины
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Когда этот флажок устанавливается, измерение, выход использует имена сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Выберите эту опцию для приложений, которые требуют, чтобы метки сигнала шины имели только алфавитно-цифровые символы.

Когда этот флажок снимается, измерение, выход использует определение сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Метки содержат неалфавитно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink.

Параметры

`Nominal power, voltage, frequency, field current [ Pn(VA) Vn(Vrms) fn(Hz) ifn(A) ]` — Номинальная степень, напряжение, частота и текущее поле
`[ 187E6 13800 60 1087 ]` (значение по умолчанию) | четырехэлементный вектор

Общая трехфазная полная мощность Pn (ВА), линия к линейному напряжению RMS Vn (V), частота fn (Гц) и поле текущий ifn (A).

Номинальное текущее поле является током, который производит номинальное терминальное напряжение при условиях без загрузок. Эта модель была разработана со всеми количествами, просматриваемыми от статора, как объяснено в Краузе [4]. Номинальное текущее поле позволяет вычислить коэффициент трансформации машины, которая позволяет, вы, чтобы применить полевое напряжение просмотрели от ротора, как в реальной жизни. Это также позволяет текущее поле, который является переменной в выходном векторе модели, чтобы быть просмотренным от ротора.

Если значение номинального текущего поля не известно, необходимо ввести 0 или оставьте его незаполненный. Поскольку коэффициент трансформации не может быть определен в этом случае, необходимо применить полевое напряжение, как просматривается от статора. Поле, текущее в выходном векторе, также просматривается от статора.

`Stator [ Rs(ohm) Ll,Lmd,Lmq(H) (Lc(H)) ]` — Сопротивление статора и индуктивность
`[ 2.9069E-03 3.0892E-04 3.2164E-03 9.7153E-04 ]` (значение по умолчанию) | четырехэлементный вектор

Сопротивление Rs (Ω), индуктивность утечки Lls (H), d - ось и q - ось, намагничивающая индуктивность Lmd (H) и Lmq (H) и индуктивность Canay. Если значение индуктивности Canay в не известный, необходимо ввести 0 или оставьте его незаполненный.

`Field [ Rf'(ohm) Llfd'(H) ]` — Полевое сопротивление и индуктивность утечки
`[ 5.9013E-04 3.0712E-04 ]` (значение по умолчанию) | двухэлементный вектор

Полевое сопротивление Rf (Ω) и индуктивность утечки Llfd (H), оба упомянули статор.

`Dampers [ Rkd',Llkd' Rkq1',Llkq1' ] (R=ohm,L=H)` — Сопротивление и индуктивность утечки
`[ 1.1900E-02 4.9076E-04 2.0081E-02 1.0365E-03 ]` (значение по умолчанию) | четырехэлементный вектор

сопротивление d-оси Rkd (Ω) и индуктивность утечки Llkd (H) и сопротивление q-оси Rkq1 (Ω) и индуктивность утечки Llkq1 (H). Все эти значения отнесены в статор.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Rotor type на Salient-pole.

`Dampers [ Rkd',Llkd' Rkq1',Llkq1' Rkq2',Llkq2' ] (R=ohm,L=H)` — Сопротивление и индуктивность утечки
`[ 0.0664, 1.387e-3, 0.0292, 6.896e-4, 7.907e-3, 2.477e-3]` (значение по умолчанию) | вектор с шестью элементами

сопротивление d-оси Rkd (Ω) и индуктивность утечки Llkd (H), сопротивление q-оси Rkq1 (Ω) и индуктивность утечки Llkq1 (H) и сопротивление q-оси Rkq2 (Ω) и индуктивность утечки Llkq2 (H). Все эти значения отнесены в статор.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Rotor type на Round.

`Inertia, friction factor, pole pairs [ J(kg.m^2) F(N.m.s) p() ]` — Инерция, коэффициент трения и пары полюса
`[ 3.895e6 0 20 ]` (значение по умолчанию) | трехэлементный вектор

Коэффициент инерции J ^(kg.m2), коэффициент трения F (N.m.s) и количество пар полюса p. Момент трения Tf пропорционален скорости ротора ω (Tf = F.ω.) Tf описывается в N.m, F в N.m.s и ω в rad/s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Mechanical input на Mechanical power Pm или Mechanical rotational port.

`Pole pairs` Количество пар полюсов
20 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Количество пар полюса синхронной машины.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Mechanical input на Speed w.

`Initial conditions [ dw(%) th(deg) ia,ib,ic(A) pha,phb,phc(deg) Vf(V) ]` — Начальные условия
[ 0 0 0 0 0 0 0 0 70.3192 ] (значение по умолчанию) | вектор с девятью элементами

Начальное отклонение скорости Δω (процент номинальной скорости), электрический угол ротора Θe (степени), линия текущие величины ia, ib, ic (A) и углы фазы pha, phb, phc (степени) и начальное полевое напряжение Vf (V). Можно вычислить эти значения автоматически при помощи инструмента Load Flow или инструмента Machine Initialization блока powergui.

Можно задать начальное полевое напряжение одним из двух способов. Если вы знаете номинальное текущее поле (первая линия, последний параметр), войдите, начальное полевое напряжение в DC вольт упомянуло ротор. В противном случае введите нуль как номинальное текущее поле и укажите, что начальное полевое напряжение в DC вольт упомянуло статор. Можно определить номинальное полевое напряжение, просматриваемое из статора путем установки флажка Display nominal field current and voltage producing 1 pu stator voltage на вкладке Advanced.

`Simulate saturation` — Симулируйте магнитное насыщение
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Симулировано ли магнитное насыщение ротора и железа статора.

Установите этот флажок, чтобы обеспечить матрицу параметров для симуляции насыщения.

Снимите этот флажок к не насыщение модели в вашей симуляции. В этом случае отношение между ifd и Vt линейно (никакое насыщение).

`[ ifd(A) ; Vt(VLL rms)]` — Параметры кривой насыщения без загрузок
[695.64,774.7,917.5,1001.6,1082.2,1175.9,1293.6,1430.2,1583.7;9660,10623,12243,13063,13757,14437,15180,15890,16567] (значение по умолчанию) | вектор

Параметры кривой насыщения без загрузок. Магнитное насыщение статора и железа ротора моделируется кусочными точками определения линейного соотношения на кривой насыщения без загрузок. Первая строка этой матрицы содержит значения полевых токов. Вторая строка содержит значения соответствующих терминальных напряжений. Первая точка (первый столбец матрицы) должна отличаться от [0,0]. Эта точка соответствует точке, где эффект насыщения начинается. Для насыщения, номинальное поле текущая и номинальная линия к линейному напряжению RMS базовые значения для поля текущее и терминальное напряжение, соответственно.

Нажмите Plot, чтобы просмотреть кривую насыщения без загрузок.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Simulate saturation.

Усовершенствованный

Чтобы включить вкладку Advanced, в блоке powergui, устанавливают Simulation type на Discrete и очистите Automatically handle discrete solver.

`Display nominal field current and voltage producing 1 pu stator voltage` — Определите номинальный полевой ток и напряжение
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите, чтобы определить номинальное текущее поле и напряжение, просматриваемое от статора.

Например, без насыщения, рисунок показывает типичную кривую. ifn составляет 1 087 А, и Vn является 13 800-вольтовым от линии к линии RMS, который является также 11 268-вольтовой пиковой линией-к-нейтральному.

Насыщение моделируется как кусочная линейная кривая насыщения при помощи двух интерполяционных таблиц, реализующих изменения Lmd и индуктивности намагничивания Lmq.

Следующая фигура иллюстрирует хорошую подгонку графически (ромбы являются реальными точками, вводимыми в диалоговое окно).

В этом случае следующие значения используются:

ifn	1 087 А
ifd	[695.64, 774.7, 917.5, 1001.6, 1082.2, 1175.9, 1293.6, 1430.2, 1583.7] A
Vt	[9660, 10623, 12243, 13063, 13757, 14437, 15180, 15890, 16567] V

`Sample time (-1 for inherited)` — Шаг расчета для блока
-1 (значение по умолчанию) | скаляр

Шаг расчета используется блоком. Чтобы наследовать шаг расчета, заданный в блоке powergui, установите этот параметр на −1.

`Discrete solver model` — Метод интегрирования
`Trapezoidal non iterative` (значение по умолчанию) | `Trapezoidal iterative (alg. loop)` | `Trapezoidal robust` | `Backward Euler robust`

Метод интегрирования, используемый блоком, когда параметр Solver type блока powergui устанавливается на Discrete.

Discrete solver model автоматически установлен в Trapezoidal robust когда вы выбираете параметр Automatically handle Discrete solver and Advanced tab solver settings of blocks блока powergui.

Trapezoidal non iterative и Trapezoidal iterative (alg. loop) методы больше не рекомендуются для дискретизации блока Synchronous Machine SI Fundamental. Trapezoidal non iterative требует, чтобы вы добавили ненезначительные загрузки шунта на терминалах машины, чтобы гарантировать устойчивость симуляции и Trapezoidal iterative (alg. loop) может не сходиться и заставляет симуляцию останавливаться, когда количество машин увеличивается в модели.

Trapezoidal robust и Backward Euler robust методы позволяют вам избавлять от необходимости использовать паразитные загрузки и симулировать машину без загрузок. Устранить топологические ошибки машин, соединенных с индуктивной схемой (например, выключатель, соединенный последовательно с машиной); машина моделирует незначительную внутреннюю загрузку 0,01% номинальной степени.

Trapezoidal robust метод немного более точен, чем Backward Euler robust метод, особенно когда модель симулирована в больших шагах расчета. Trapezoidal robust метод может произвести небольшие ослабленные числовые колебания на напряжении машины при условиях без загрузок, в то время как Backward Euler robust метод предотвращает колебания и обеспечивает хорошую точность.

Для получения дополнительной информации о какой метод использовать в вашем приложении, смотрите Симуляцию Дискретизированные Электрические системы.

Загрузите поток

Параметры потока загрузки используются, чтобы задать параметры блоков для использования с инструментом Load Flow блока powergui. Эти параметры потока загрузки используются для инициализации модели только. Они не оказывают влияния на модель блока или на эффективность симуляции.

`Generator type` — Тип генератора машины
`PV` (значение по умолчанию) | `swing` | `PQ`

Тип генератора машины. Выбор:

swing — Реализует величину управления генератора и угол фазы ее терминального напряжения. Ссылочная величина напряжения и угол заданы Swing bus or PV bus voltage и параметрами Swing bus voltage angle блока Load Flow Bus, соединенного с терминалами машины.
PV — Реализует генератор, управляющий его выходом активная степень P и величина напряжения V. P задан параметром Active power generation P (W) блока. V задан параметром Swing bus or PV bus voltage блока Load Flow Bus, соединенного с терминалами машины. Можно управлять минимальной и максимальной реактивной энергией, произведенной блоком при помощи параметров Maximum reactive power Qmax (var) и Minimum reactive power Qmin (var).
PQ — Реализует генератор, управляющий его выходом активная степень P и реактивная мощность Q. P и Q заданы Active power generation P (W) и параметрами Reactive power generation Q (var) блока, соответственно.

`Active power generation P (W)` — Активная энергия произведена машиной
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Активная степень, которую вы хотите сгенерированный машиной в ваттах. Когда машина действует в моторном режиме, вы задаете отрицательную величину.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Generator type на PV или PQ.

`Reactive power generation Q (var)` — Реактивная энергия произведена машиной
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Реактивная мощность, которую вы хотите сгенерированный машиной в Варе. Отрицательная величина указывает, что реактивная мощность поглощена машиной.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Generator type на PQ.

`Minimum reactive power Qmin (var)` — Минимальная реактивная энергия произведена машиной
`-inf` (значение по умолчанию) | скаляр

Минимальная реактивная энергия, которая может быть произведена машиной при хранении терминального напряжения в его ссылочном значении. Это ссылочное напряжение задано параметром Swing bus or PV bus voltage блока Load Flow Bus, соединенного с терминалами машины. Значением по умолчанию является -inf, что означает, что нет никакого нижнего предела на реактивной мощности выхода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Generator type на PV.

`Maximum reactive power Qmax (var)` — Максимальная реактивная энергия произведена машиной
`inf` (значение по умолчанию) | скаляр

Максимальная реактивная энергия, которая может быть произведена машиной при хранении терминального напряжения в его ссылочном значении. Это ссылочное напряжение задано параметром Swing bus or PV bus voltage блока Load Flow Bus, соединенного с терминалами машины. Значением по умолчанию является inf, что означает, что нет никакого верхнего предела реактивной мощности выхода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Generator type на PV.

Примеры

Пример 1

power_SM_Fundamental пример использует блок Synchronous Machine SI Fundamental и блок Synchronous Machine pu Fundamental, чтобы смоделировать 555 MVA, 24 кВ, 60 Гц, синхронный генератор на 3 600 об/мин. Это показывает, как задать SI и pu параметры и объясняет, как вычислить поле и ротор демпфера извилистые параметры, которые отнесены в статор. В дополнение к обмотке возбуждения круглый ротор этой машины имеет три обмотки демпфера: один демпфер на прямой оси и два демпфера на квадратурной оси.

Три схемы симулируют ту же синхронную машину:

Схема 1: Основные параметры заданы в SI. Номинальное текущее поле задано (ifn = 1 300 А).
Схема 2: Основные параметры заданы в SI. Номинальное текущее поле не задано (ifn = 0).
Схема 3: Основные параметры заданы в pu.

Параметры машины взяты из примера в Kundur [5].

Посмотрите на раздел коллбэка Model Properties/PreLoad Fcn модели, чтобы видеть технические требования машины и расчет статора и полевых базисов, параметры ротора RL упомянули статор, коэффициент трансформации и номинальное полевое напряжение и текущий.

Машины первоначально действуют в устойчивом состоянии при фактически никакой загрузке (загрузка = 0,1% номинальной степени) с постоянным полевым напряжением и механической энергией. От фазы к фазе отказ с шестью циклами применяется в t = 0,1 секунды. Блок Scope показывает сравнение между напряжением AB от линии к линии, поэтапно осуществите текущий статор, и поле, текущее из этих трех машин.

Чтобы симулировать дискретную модель, в блоке powergui, устанавливают Simulation type на Discrete. Модель дискретизируется с шагом расчета Ts = 50 μs. Чтобы получить устойчивую модель с такой маленькой загрузкой (0,1% номинальной степени), во вкладке Advanced каждого блока Synchronous Machine, устанавливают Discrete solver model на Trapezoidal iterative (alg. loop).

Пример 2

power_syncmachine пример использует блок Synchronous Machine в моторном режиме. Симулированная система состоит из 150 л. с. (112 кВА), 762-вольтовый промышленный класс синхронный двигатель, соединенный с сетью с 10 уровнями короткой схемы MVA. Машина инициализируется для выходной электроэнергии −50 kW (отрицательная величина для моторного режима), соответствуя механической энергии −48.9 kW. Соответствующие значения механической энергии и полевого напряжения заданы блоком Step премьер-министра и блоком Vf Constant. Блок The Pm Step применяет внезапное увеличение механической энергии от −48.9 kW к −60 kW во время t = 0,1 с.

Запустите симуляцию.

После того, как загрузка увеличилась с 48,9 кВт до 60 кВт в t = 0,1 с, скорость машины колеблется прежде, чем стабилизироваться к 1 800 об/мин. Угол загрузки (угол между терминальным напряжением и внутренним напряжением) увеличивается от −21 степеней до −53 степеней.

Ссылки

[1] Canay, I.M. "Причины Несоответствий на Вычислении Количеств Ротора и Точных Эквивалентных Схемах Синхронной Машины". IEEE^®Transactions на Аппарате Степени и Системах. PAS-88, № 7 (1969): 1114–1120.

[2] Moeini, A., и др. “Синхронная модель Machine Stability, Обновление Станд. IEEE 1110-2002 Метода Перевода Данных”. Заседания стандартов IEEE. 2018.

[3] Руководство IEEE для синхронных методов моделирования генератора и приложения в исследованиях устойчивости энергосистемы. Станд. IEEE 1110-2002 (Версия станд. IEEE 1110-1991 [2003]): 1–72.

[4] Краузе, P.C. Анализ электрического машинного оборудования. Разделите 12.5. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1986.

[5] Kundur, P. Устойчивость энергосистемы и управление. Нью-Йорк, McGraw-Hill, 1994.

Расширенные возможности

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

Представлено до R2006a

Документация

Synchronous Machine SI Fundamental

Описание

Динамическая модель с неравной взаимной индуктивностью

Базовые значения, коэффициент трансформации и параметры ротора упомянули статор

Допущения и ограничения

Порты

Входной параметр

Pm — Механическая энергия скаляр

Зависимости

w — Скорость машины скаляр

Зависимости

Vf — Полевое напряжение скаляр

Вывод

m — Сигнал измерения Вектор с 24 элементами

Сохранение

A — Поэтапно осуществите электрический терминал специализированный электрический

B — Фаза B электрический терминал специализированный электрический

C — Фаза C электрический терминал специализированный электрический

S — Вал ротора машины механическое устройство

Зависимости

Параметры

Настройка

Preset model — Электрические и механические параметры No (значение по умолчанию) | 01: 50Hz 400V 8.1kVA 1500RPM | 02: 50Hz 400V 16kVA 1500RPM | ...

Mechanical input — Механический вход Mechanical power Pm (значение по умолчанию) | Speed w | Mechanical rotational port

Rotor type — Тип ротора Salient-pole (значение по умолчанию) | Round

Use signal names to identify bus labels — Как идентифицировать метки шины off (значение по умолчанию) | on

Параметры

Stator [ Rs(ohm) Ll,Lmd,Lmq(H) (Lc(H)) ] — Сопротивление статора и индуктивность [ 2.9069E-03 3.0892E-04 3.2164E-03 9.7153E-04 ] (значение по умолчанию) | четырехэлементный вектор

Field [ Rf'(ohm) Llfd'(H) ] — Полевое сопротивление и индуктивность утечки [ 5.9013E-04 3.0712E-04 ] (значение по умолчанию) | двухэлементный вектор

Dampers [ Rkd',Llkd' Rkq1',Llkq1' ] (R=ohm,L=H) — Сопротивление и индуктивность утечки [ 1.1900E-02 4.9076E-04 2.0081E-02 1.0365E-03 ] (значение по умолчанию) | четырехэлементный вектор

Зависимости

Dampers [ Rkd',Llkd' Rkq1',Llkq1' Rkq2',Llkq2' ] (R=ohm,L=H) — Сопротивление и индуктивность утечки [ 0.0664, 1.387e-3, 0.0292, 6.896e-4, 7.907e-3, 2.477e-3] (значение по умолчанию) | вектор с шестью элементами

Зависимости

Inertia, friction factor, pole pairs [ J(kg.m^2) F(N.m.s) p() ] — Инерция, коэффициент трения и пары полюса [ 3.895e6 0 20 ] (значение по умолчанию) | трехэлементный вектор

Зависимости

Pole pairs Количество пар полюсов20 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

Initial conditions [ dw(%) th(deg) ia,ib,ic(A) pha,phb,phc(deg) Vf(V) ] — Начальные условия[ 0 0 0 0 0 0 0 0 70.3192 ] (значение по умолчанию) | вектор с девятью элементами

Simulate saturation — Симулируйте магнитное насыщение off (значение по умолчанию) | on

[ ifd(A) ; Vt(VLL rms)] — Параметры кривой насыщения без загрузок[695.64,774.7,917.5,1001.6,1082.2,1175.9,1293.6,1430.2,1583.7;9660,10623,12243,13063,13757,14437,15180,15890,16567] (значение по умолчанию) | вектор

Зависимости

Усовершенствованный

Display nominal field current and voltage producing 1 pu stator voltage — Определите номинальный полевой ток и напряжение off (значение по умолчанию) | on

Sample time (-1 for inherited) — Шаг расчета для блока-1 (значение по умолчанию) | скаляр

Discrete solver model — Метод интегрирования Trapezoidal non iterative (значение по умолчанию) | Trapezoidal iterative (alg. loop) | Trapezoidal robust | Backward Euler robust

Загрузите поток

Generator type — Тип генератора машины PV (значение по умолчанию) | swing | PQ

Active power generation P (W) — Активная энергия произведена машиной0 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Reactive power generation Q (var) — Реактивная энергия произведена машиной0 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Minimum reactive power Qmin (var) — Минимальная реактивная энергия произведена машиной -inf (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Maximum reactive power Qmax (var) — Максимальная реактивная энергия произведена машиной inf (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Примеры

Пример 1

Пример 2

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Electrical

Поддержка

`Pm` — Механическая энергия
скаляр

`w` — Скорость машины
скаляр

`Vf` — Полевое напряжение
скаляр

`m` — Сигнал измерения
Вектор с 24 элементами

`A` — Поэтапно осуществите электрический терминал
специализированный электрический

`B` — Фаза B электрический терминал
специализированный электрический

`C` — Фаза C электрический терминал
специализированный электрический

`S` — Вал ротора машины
механическое устройство

`Preset model` — Электрические и механические параметры
`No` (значение по умолчанию) | `01: 50Hz 400V 8.1kVA 1500RPM` | `02: 50Hz 400V 16kVA 1500RPM` | ...

`Mechanical input` — Механический вход
`Mechanical power Pm` (значение по умолчанию) | `Speed w` | `Mechanical rotational port`

`Rotor type` — Тип ротора
`Salient-pole` (значение по умолчанию) | `Round`

`Use signal names to identify bus labels` — Как идентифицировать метки шины
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Stator [ Rs(ohm) Ll,Lmd,Lmq(H) (Lc(H)) ]` — Сопротивление статора и индуктивность
`[ 2.9069E-03 3.0892E-04 3.2164E-03 9.7153E-04 ]` (значение по умолчанию) | четырехэлементный вектор

`Field [ Rf'(ohm) Llfd'(H) ]` — Полевое сопротивление и индуктивность утечки
`[ 5.9013E-04 3.0712E-04 ]` (значение по умолчанию) | двухэлементный вектор

`Dampers [ Rkd',Llkd' Rkq1',Llkq1' ] (R=ohm,L=H)` — Сопротивление и индуктивность утечки
`[ 1.1900E-02 4.9076E-04 2.0081E-02 1.0365E-03 ]` (значение по умолчанию) | четырехэлементный вектор

`Dampers [ Rkd',Llkd' Rkq1',Llkq1' Rkq2',Llkq2' ] (R=ohm,L=H)` — Сопротивление и индуктивность утечки
`[ 0.0664, 1.387e-3, 0.0292, 6.896e-4, 7.907e-3, 2.477e-3]` (значение по умолчанию) | вектор с шестью элементами

`Inertia, friction factor, pole pairs [ J(kg.m^2) F(N.m.s) p() ]` — Инерция, коэффициент трения и пары полюса
`[ 3.895e6 0 20 ]` (значение по умолчанию) | трехэлементный вектор

`Pole pairs` Количество пар полюсов
20 (значение по умолчанию) | положительное целое число

`Initial conditions [ dw(%) th(deg) ia,ib,ic(A) pha,phb,phc(deg) Vf(V) ]` — Начальные условия
[ 0 0 0 0 0 0 0 0 70.3192 ] (значение по умолчанию) | вектор с девятью элементами

`Simulate saturation` — Симулируйте магнитное насыщение
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`[ ifd(A) ; Vt(VLL rms)]` — Параметры кривой насыщения без загрузок
[695.64,774.7,917.5,1001.6,1082.2,1175.9,1293.6,1430.2,1583.7;9660,10623,12243,13063,13757,14437,15180,15890,16567] (значение по умолчанию) | вектор

`Display nominal field current and voltage producing 1 pu stator voltage` — Определите номинальный полевой ток и напряжение
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Sample time (-1 for inherited)` — Шаг расчета для блока
-1 (значение по умолчанию) | скаляр

`Discrete solver model` — Метод интегрирования
`Trapezoidal non iterative` (значение по умолчанию) | `Trapezoidal iterative (alg. loop)` | `Trapezoidal robust` | `Backward Euler robust`

`Generator type` — Тип генератора машины
`PV` (значение по умолчанию) | `swing` | `PQ`

`Active power generation P (W)` — Активная энергия произведена машиной
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Reactive power generation Q (var)` — Реактивная энергия произведена машиной
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Minimum reactive power Qmin (var)` — Минимальная реактивная энергия произведена машиной
`-inf` (значение по умолчанию) | скаляр

`Maximum reactive power Qmax (var)` — Максимальная реактивная энергия произведена машиной
`inf` (значение по умолчанию) | скаляр

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