Synchronous Machine Round Rotor

Синхронная машина с неявнополюсным ротором с основной или стандартной параметризацией

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Электромеханический / Синхронный

  • Synchronous Machine Round Rotor block

Описание

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

Синхронная инициализация машины Используя целевые значения потока загрузки

Если блок находится в сети, которая совместима с разовым частотой режимом симуляции, можно выполнить анализ потоков загрузки сети. Анализ потоков загрузки вводит установившиеся значения, которые можно использовать, чтобы инициализировать машину.

Для получения дополнительной информации смотрите, Выполняют Анализ потоков загрузки Используя Simscape Electrical и Режим Симуляции Частоты и Времени. Для примера, который показывает, как инициализируют синхронную машину с помощью данных из анализа потоков загрузки, смотрите Синхронную Инициализацию Машины с Loadflow.

Уравнения

Синхронные уравнения машины описываются относительно вращающейся системы координат, заданной

θe(t)=Nθr(t),

где:

  • θe является электрическим углом.

  • N является количеством пар полюса.

  • θr является углом ротора.

Преобразование Парка сопоставляет синхронные уравнения машины с вращающейся системой координат относительно электрического угла. Преобразование Парка задано

Ps=23[cosθecos(θe2π3)cos(θe+2π3)sinθesin(θe2π3)sin(θe+2π3)121212].

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

ed=1ωbasedψddtΨqωrRaid,

eq=1ωbasedψqdt+ΨdωrRaiq,

и

e0=1ωbasedΨ0dtRai0,

где:

  • ed, eq и e0 является d - ось, q - ось и напряжения статора нулевой последовательности, заданные

    [edeqe0]=Ps[vavbvc].

    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

    [idiqi0]=Ps[iaibic].

    ia, ib и ic являются токами статора, текущими из порта ~ к порту n.

Уравнения напряжения ротора определены

efd=1ωbasedΨfddt+Rfdifd,

e1d=1ωbasedΨ1ddt+R1di1d=0,

e1q=1ωbasedΨ1qdt+R1qi1q=0,

и

e2q=1ωbasedΨ2qdt+R2qi2q=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 цепь возбуждения, d - демпфером оси, вьющимся 1, q - демпфер оси, вьющийся 1, и q - демпфер оси, вьющийся 2.

  • Rfd, R1d, R1q и R2q являются сопротивлениями цепи возбуждения 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 цепи возбуждения, d - демпфером оси, вьющимся 1, q - демпфер оси, вьющийся 1, и q - демпфер оси, вьющийся 2.

Уравнения насыщения определены

ψad=ψd+Llid,

ψaq=ψq+Lliq,

ψat=ψad2+ψaq2,

Ks=1 (Если насыщение отключено),

Ks=f(ψat) (Если насыщение включено),

Lad=Ks*Ladu,

и

Laq=Ks*Laqu,

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:

Lad=dψatdifd,

Vag=g(ifd),

и

Lad=dg(ifd)difd=dVagdifd,

где Vag является напряжением воздушного зазора на модуль.

В относительных единицах,

Ks=LadLadu,

и

ψat=Vag

может быть перестроен к

Ks=f(ψat).

Уравнения потокосцепления статора определены

Ψd=(Lad+Ll)id+Ladifd+Ladi1d,

Ψq=(Laq+Ll)iq+Laqi1q+Laqi2q,

и

Ψ0=L0i0,

где:

  • Ll является индуктивностью утечки статора.

  • Lad и Laq являются взаимной индуктивностью статора d - осью и q - ось.

Уравнения потокосцепления ротора определены

ψfd=Lffdifd+Lf1di1dLadid,

ψ1d=Lf1difd+L11di1dLadid,

ψ1q=L11qi1q+Laqi2qLaqiq,

и

ψ2q=Laqi1q+L22qi2qLaqiq,

где:

  • Lffd является самоиндукциями цепи возбуждения ротора.

  • Lffd является самоиндукцией цепи возбуждения 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 цепью возбуждения ротора и d - демпфер оси, проветривающий 1 взаимную индуктивность.

Индуктивность задана этими уравнениями:

Lffd=Lad+Lfd

Lf1d=LffdLfd

L11d=Lf1d+L1d

L11q=Laq+L1q

L22q=Laq+L2q

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

Te=ΨdiqΨqid.

Графический вывод и параметры отображения

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

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

  • Display Base Values — Отображает значения машины в относительных единицах в Командном окне MATLAB®.

  • Display Associated Base Values — Отображения сопоставили базовые значения на модуль в командном окне MATLAB.

  • Display Associated Initial Conditions — Отображения сопоставили начальные условия в командном окне MATLAB.

  • Plot Open-Circuit Saturation (pu) — Напряжение воздушного зазора графиков, Vag, по сравнению с текущим полем, ifd, оба измерились в относительных единицах в графическом окне 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 из the Per-unit open-circuit lookup table (Vag versus ifd), который вы задаете. Эти данные используются, чтобы вычислить фактор насыщения, Ks, по сравнению с магнитным потокосцеплением, ψat, характеристикой.

  • Plot Saturation Factor (pu) — Фактор насыщения графиков, Ks, по сравнению с магнитным потокосцеплением, ψat, оба измерились в относительных единицах в графическом окне MATLAB с помощью параметров машины. Этот параметр выведен из 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

Переменные

Настройки Variables позволяют вам задавать приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.

Для этого блока отображаются настройки Variables, только если в настройках Initial Conditions параметр Initialization option устанавливается на Set targets for rotor angle and Park's transform variables.

Порты

Вывод

развернуть все

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

  • Полевое напряжение (основа цепи возбуждения, Efd), pu_fd_Efd

  • Текущее поле (основа цепи возбуждения, IFD), pu_fd_Ifd

  • Электрический крутящий момент, pu_torque

  • Скорость ротора, pu_velocity

  • Напряжение d-оси статора, pu_ed

  • Напряжение q-оси статора, pu_eq

  • Напряжение нулевой последовательности статора, pu_e0

  • Текущая d-ось статора, pu_id

  • Текущая q-ось статора, pu_iq

  • Текущая нулевая последовательность статора, pu_i0

  • Ротор электрический угол, electrical_angle_out

Чтобы соединиться с этим портом, используйте блок Synchronous Machine Measurement.

Сохранение

развернуть все

Электрический порт сохранения сопоставил с обмоткой возбуждения положительный терминал.

Электрический порт сохранения сопоставил с обмоткой возбуждения отрицательный терминал.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с ротором машины.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен со случаем машины.

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с обмотками статора.

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной точкой Уая извилистую настройку.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Zero sequence на Include.

Параметры

развернуть все

Основной

Расчетная полная мощность.

RMS оценила линейное напряжение линии.

Номинальная электрическая частота, на которой заключается в кавычки оцененная полная мощность.

Количество машины подпирает пары шестами.

Блокируйте метод параметризации. Опции:

  • Fundamental parameters — Задайте импеданс с помощью основных параметров.

  • Standard parameters — Задайте импеданс с помощью основных параметров и задайте постоянные времени q-оси и d-ось.

Этот параметр влияет на видимость настроек Time Constant и параметров в настройках Impedances.

Метод параметризации цепи возбуждения. Опции:

  • Field circuit voltage — Задайте цепь возбуждения в терминах напряжения.

  • Field circuit current — Задайте цепь возбуждения в терминах тока.

Этот параметр влияет на видимость параметров Field circuit current и Field circuit voltage.

Напряжение через цепь возбуждения, которая производит номинальное напряжение на терминалах машины.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by устанавливается на Field circuit voltage.

Текущий в цепи возбуждения, которая производит номинальное напряжение на терминалах машины.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by устанавливается на Field circuit current.

Модель нулевой последовательности:

  • Include — Приоритизируйте точность модели. Эта модель является моделью нулевой последовательности по умолчанию. Ошибка происходит, если вы Включаете условия нулевой последовательности для симуляций, которые используют решатель Разделения. Для получения дополнительной информации смотрите, что Скорость симуляции Увеличения Использует Решатель Разделения.

  • Exclude — Приоритизируйте скорость симуляции для настольной симуляции или развертывания приложений.

Зависимости

Если этот параметр устанавливается на:

  • Include и Specify parameterization by установлен в Fundamental parameters — параметр Stator zero-sequence inductance, L0 в настройках Impedances отображается.

  • Include и Specify parameterization by установлен в Standard parameters — параметр zero-sequence reactance, X0 в настройках Impedances отображается.

  • Exclude — Параметр нулевой последовательности в настройках Impedances не отображается.

Контрольная точка для углового измерения ротора.

Когда вы выбираете значение по умолчанию, 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

Ненасыщенный статор d - ось взаимная индуктивность. Если Magnetic saturation representation установлен в None, это эквивалентно d-оси статора взаимная индуктивность. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters.

Ненасыщенный статор q - ось взаимная индуктивность. Если Magnetic saturation representation установлен в None, это эквивалентно q-оси статора взаимная индуктивность. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters.

Индуктивность нулевой последовательности статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters и параметр Zero Sequence к Include.

Индуктивность утечки статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters.

Сопротивление статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Индуктивность цепи возбуждения ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Сопротивление цепи возбуждения ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters.

Ротор d - демпфер оси, проветривающий 1 индуктивность. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters.

Ротор d - демпфер оси, проветривающий 1 сопротивление. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters.

Ротор q - демпфер оси, проветривающий 1 индуктивность. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters.

Ротор q - демпфер оси, проветривающий 1 сопротивление. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters.

Ротор q - демпфер оси, проветривающий 2 индуктивности. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters.

Ротор q - демпфер оси, проветривающий 2 сопротивления. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Fundamental parameters.

Реактивное сопротивление утечки статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Standard parameters.

d- синхронное реактивное сопротивление. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Standard parameters.

q- синхронное реактивное сопротивление. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Standard parameters.

Реактивное сопротивление нулевой последовательности. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Standard parameters и параметр Zero Sequence к Include.

d- переходное реактивное сопротивление оси. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Standard parameters.

q- переходное реактивное сопротивление оси. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Standard parameters.

d- подпереходное реактивное сопротивление оси. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Standard parameters.

q- подпереходное реактивное сопротивление оси. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify parameterization by устанавливается на Standard parameters.

Постоянные времени

Выберите между Open circuit и Short circuit.

Установка для этого параметра влияет на видимость d - параметры постоянной времени оси.

d- переходная постоянная времени разомкнутой цепи оси. Этот параметр должен быть:

  • Больше, чем 0.

  • Больше, чем d-axis subtransient open-circuit, Td0''.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify d-axis transient time constant устанавливается на Open circuit.

d- переходная постоянная времени короткой схемы оси. Этот параметр должен быть:

  • Больше, чем 0.

  • Больше, чем d-axis subtransient short-circuit, Td''.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify d-axis transient time constant устанавливается на Short circuit.

d- подпереходная постоянная времени разомкнутой цепи оси. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify d-axis transient time constant устанавливается на Open circuit.

d- подпереходная постоянная времени короткой схемы оси. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify d-axis transient time constant устанавливается на Short circuit.

Выберите между Open circuit и Short circuit.

Установка для этого параметра влияет на видимость q - параметры постоянной времени оси.

q- переходная постоянная времени разомкнутой цепи оси. Этот параметр должен быть:

  • Больше, чем 0.

  • Больше, чем q-axis subtransient open-circuit, Tq0''.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify q-axis transient time constant устанавливается на Open circuit.

q- переходная постоянная времени короткой схемы оси. Этот параметр должен быть:

  • Больше, чем 0.

  • Больше, чем q-axis subtransient short-circuit, Tq''.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify q-axis transient time constant устанавливается на Short circuit.

q- подпереходная постоянная времени разомкнутой цепи оси. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify q-axis transient time constant устанавливается на Open circuit.

q- подпереходная постоянная времени короткой схемы оси. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Specify q-axis transient time constant устанавливается на Short circuit.

Насыщение

Блокируйте магнитную модель насыщения:

  • None

  • Open-circuit lookup table (v versus i)

Зависимости

Если вы устанавливаете этот параметр на Open-circuit lookup table (v versus i), связанные параметры отображаются.

Текущее поле, ifd, данные, которые заполняют напряжение воздушного зазора, Vag, по сравнению с текущим полем, ifd, интерполяционная таблица. Этот параметр должен содержать вектор по крайней мере с пятью элементами.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Magnetic saturation representation устанавливается на Open-circuit lookup table (v versus i).

Напряжение воздушного зазора, Vag, данные, которые заполняют напряжение воздушного зазора, Vag, по сравнению с текущим полем, ifd, интерполяционная таблица. Этот параметр должен содержать вектор по крайней мере с пятью элементами.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Magnetic saturation representation устанавливается на Open-circuit lookup table (v versus i).

Начальные условия

Модель для определения значений для определенных параметров и переменных в начале симуляции. К:

Установите рабочую точку независимо от связанной сети, выберите Set real power, reactive power, terminal voltage and terminal phase.

  • Задайте приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией с помощью настроек Variables, выберите Set targets for rotor angle and Park's transform variables. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.

  • Выберите тип шины и задайте связанные параметры для анализа потоков загрузки в настройках Initial Conditions, выберите Set targets for load flow variables.

Зависимости

Если вы устанавливаете этот параметр на:

  • Set targets for rotor angle and Park's transform variables — Настройки Variables становятся видимыми.

  • Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase — Связанные параметры становятся видимыми.

  • Set targets for load flow variables — Связанные параметры становятся видимыми.

Тип источника напряжения, что модели блока.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Initialization option устанавливается на Set targets for load flow variables и параметр Source type устанавливается на Swing bus или PV bus.

Видимость Terminal voltage magnitude, Terminal voltage angle, Active power generated, Reactive power generated, Minimum terminal voltage magnitude (pu, Phase search range at terminals и Phase search range at terminals зависит от значения, которое вы выбираете для этого параметра.

Терминальная величина напряжения.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Initialization option устанавливается на Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если параметр Initialization option устанавливается на Set targets for load flow variables и параметр Source type устанавливается на Swing bus или PV bus.

Терминальный угол напряжения.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Initialization option устанавливается на Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если параметр Initialization option устанавливается на Set targets for load flow variables и параметр Source type устанавливается на Swing bus.

Активная энергия произведена.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Initialization option устанавливается на Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если параметр Initialization option устанавливается на Set targets for load flow variables и параметр Source type устанавливается на PV bus или PQ bus.

Реактивная энергия произведена.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Initialization option устанавливается на Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если параметр Initialization option устанавливается на Set targets for load flow variables и параметр Source type устанавливается на PQ bus.

Минимальная установившаяся величина напряжения на модуль.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Initialization option устанавливается на Set targets for load flow variables и параметр Source type устанавливается на PQ bus.

Вектор, который задает угловую область значений поиска фазы.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Initialization option устанавливается на Set targets for load flow variables и параметр Source type устанавливается на PV bus или PQ bus.

Паразитная проводимость к электрической ссылке.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Initialization option устанавливается на Set targets for load flow variables.

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.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2013b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте