exponenta event banner

Синхронная машина модель 2.1

Синхронная машина с упрощенным преобразованием, упрощенным представлением и фундаментальной или стандартной параметризацией

  • Библиотека:
  • Simscape/Электрическая/Электромеханическая/Синхронная

  • Synchronous Machine Model 21 block

Описание

Блок Synchronous Machine Model 2.1 моделирует синхронную машину с одной обмоткой возбуждения и одним демпфером на d-оси и одним демпфером на q-оси. Фундаментальные или стандартные параметры используются для определения характеристик машины. Этот блок содержит преобразование dq Park, поэтому используйте его только для сбалансированной работы.

Инициализация синхронной машины с использованием целевых значений потока нагрузки

Если блок находится в сети, совместимой с режимом моделирования частоты и времени, можно выполнить анализ потока нагрузки в сети. Анализ потока нагрузки предоставляет установившиеся значения, которые можно использовать для инициализации машины.

Дополнительные сведения см. в разделе Выполнение анализа нагрузки-потока с использованием режима моделирования Simscape Electrical, частоты и времени. Пример инициализации синхронной машины с использованием данных анализа потока нагрузки см. в разделе Инициализация синхронной машины с использованием потока загрузки.

Уравнения

Уравнения синхронной машины выражены относительно вращающейся опорной рамки, определяемой

starte (t) = Nstartr (t),

где:

  • starte - электрический угол.

  • N - число пар полюсов.

  • startr - угол поворота ротора.

Преобразование Park отображает уравнения синхронной машины на вращающуюся опорную рамку относительно электрического угла. Преобразование Park определяется

Ps = 23 [cosunecos (starte 2ā3) cos (starte + 2ā3) sinü e sin (starte 2ā3) − sin (starte + 2ā3)].

Преобразование Park используется для определения уравнений синхронной машины на единицу измерения. Уравнения напряжения статора определяются

ed = ed «Raid + xq» iq

и

eq = eq «xd» id − Raiq,

где:

  • e «d и e» q являются напряжениями d-оси и q-оси после вычитаемых реактивов.

  • Ra - сопротивление статора.

  • id и iq - токи статора d-оси и q-оси, определяемые

    [idiq] = Ps [iaibic].

    ia, ib и ic - токи статора, протекающие от порта к порту n.

  • x «d и x» q являются вычитаемыми реакциями по оси d и оси q.

  • ed и eq - напряжения статора d-оси и q-оси, определяемые

    [edeq] = Ps [vavbvc].

    va, vb и vc - напряжения статора, измеряемые от порта _ к нейтральному порту n.

Уравнение напряжения ротора определяется

efd=Rfd⋅ifd,

где:

  • Rfd - сопротивление цепи возбуждения ротора.

  • ifd - ток поля на единицу измерения с использованием модели синхронной машины, ответной на единицу измерения.

  • efd - напряжение поля на единицу измерения с использованием модели синхронной машины, ответной на единицу измерения.

Уравнения напряжения после переходного процесса и реактивного сопротивления определяются

ded «dt = (xq xq») iq ed «Tq0»,

deq 'dt = Efd (xd xd') id − eq 'Td0',

и

deq «dt = eq '(xd' xd») id − eq «Td0»,

где:

  • xd и xq являются синхронными реакциями по оси d и оси q.

  • T «d0 и T» q0 - это вычитаемые константы времени разомкнутой цепи d-оси и q-оси.

  • Efd - напряжение поля на единицу измерения с использованием модели возбудителя нереципрокальной системы на единицу измерения.

  • x 'd - переходное реактивное сопротивление d-оси.

  • e 'q - напряжение по оси q за переходным реактивным сопротивлением.

  • T 'd0 - постоянная времени d-оси переходного процесса с разомкнутым контуром.

Крутящий момент ротора определяется

Te = ed «id + eq» iq (xd «xq») idq.

Эти определяющие уравнения не описывают параметры, которые можно задать в диалоговом окне. Чтобы увидеть их взаимосвязь с коэффициентами уравнений, см. книгу П. Кундура о понимании, моделировании, анализе и смягчении проблем устойчивости и управления энергосистемой [1].

Параметры отображения

Действия отображения можно выполнять с помощью меню «Электрооборудование» в контекстном меню блока.

Щелкните правой кнопкой мыши блок и в меню «Электрооборудование» выберите один из следующих вариантов:

  • Команда Display Base Values отображает базовые значения на единицу оборудования в окне команд MATLAB ®.

  • Команда Показать связанные базовые значения отображает связанные базовые значения на единицу измерения в окне команд MATLAB.

  • Команда Показать связанные начальные условия (Display Associated Initial Conditions) отображает связанные начальные условия в окне команд MATLAB.

Переменные

Параметры «Переменные» позволяют задать приоритет и начальные целевые значения для переменных блока перед моделированием. Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.

Для этого блока параметры «Переменные» отображаются только в том случае, если в параметрах «Начальные условия» для параметра «Инициализация» установлено значение Set targets for rotor angle and Park's transform variables.

Порты

Продукция

развернуть все

Порт вектора физического сигнала, связанный с измерениями на единицу оборудования. Векторными элементами являются:

  • Напряжение поля (база цепи поля, Efd), pu_fd_Efd

  • Ток поля (база цепи поля, 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 - этот порт предназначен для поддержания совместимого интерфейса с другими моделями машин. Его значение всегда равно нулю.

  • Ток d-оси статора, pu_id

  • Ток по оси q статора, pu_iq

  • Ток нулевой последовательности статора, pu_i0 - этот порт предоставляется для поддержания совместимого интерфейса с другими моделями машин. Его значение всегда равно нулю.

  • Электрический угол ротора, electrical_angle_out

Для подключения к этому порту используйте блок измерения синхронной машины.

Сохранение

развернуть все

Электрический консервационный порт, связанный с положительным выводом обмотки возбуждения.

Порт экономии электроэнергии, связанный с отрицательным выводом обмотки возбуждения.

Механическое отверстие для сохранения вращения, связанное с ротором машины.

Механическое поворотное защитное отверстие, связанное с корпусом машины.

Расширяемый трехфазный порт, связанный с обмотками статора.

Электрический консервационный порт, связанный с нейтральной точкой конфигурации обмотки wye. Этот порт предназначен для поддержки совместимого интерфейса для существующих моделей машин. Напряжение и ток на этом порту игнорируются.

Параметры

развернуть все

Главный

Номинальная кажущаяся мощность.

Среднеквадратичное номинальное линейное напряжение.

Номинальная электрическая частота, при которой указана номинальная кажущаяся мощность.

Количество пар полюсов машины.

Метод параметризации блока. Возможны следующие варианты:

  • Fundamental parameters - Основные параметры отображаются в настройках импедансов, а постоянные времени не видны.

  • Standard parameters - Стандартные параметры отображаются в параметрах «Импедансы» и «Постоянные времени».

Этот параметр влияет на видимость настроек постоянной времени и параметров в настройках импедансов.

Метод параметризации полевых цепей. Возможны следующие варианты:

  • Field circuit voltage - Укажите схему возбуждения в терминах напряжения.

  • Field circuit current - Укажите цепь поля в терминах тока. Этот метод является методом параметризации полевых цепей по умолчанию.

Этот параметр влияет на видимость параметров напряжения полевой цепи и тока полевой цепи.

Напряжение на цепи возбуждения, которое вырабатывает номинальное напряжение на клеммах машины.

Зависимости

Этот параметр виден только в том случае, если параметр Specify field circuit input необходимый для создания номинального напряжения на клеммах без нагрузки по параметру имеет значение Field circuit voltage.

Ток в полевой цепи, который вырабатывает номинальное напряжение на клеммах машины.

Зависимости

Этот параметр виден только в том случае, если параметр Specify field circuit input необходимый для создания номинального напряжения на клеммах без нагрузки по параметру имеет значение Field circuit current.

Контрольная точка для измерения угла ротора.

При выборе значения по умолчанию ось d ротора и магнитная ось α - фазы статора выравниваются, когда угол ротора равен нулю.

Другое значение, которое можно выбрать для этого параметра: Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis. При выборе этого значения ось q ротора и магнитная ось α - фазы статора выравниваются, когда угол ротора равен нулю.

Импедансы

Ненасыщенный статор d-осевой взаимной индуктивности. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Fundamental parameters.

Взаимная индуктивность ненасыщенного статора по оси q. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Fundamental parameters.

Индуктивность утечки статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение 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 в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Fundamental parameters.

Индуктивность обмотки 1 демпфера d-оси ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Fundamental parameters.

Сопротивление обмотки демпфера 1 по оси d ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Fundamental parameters.

Индуктивность обмотки 1 заслонки q-оси ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Fundamental parameters.

Сопротивление обмотки демпфера 1 по оси q ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Fundamental parameters.

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

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Standard parameters.

Синхронное реактивное сопротивление по оси d. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Standard parameters.

Синхронное реактивное сопротивление по оси q. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Standard parameters.

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

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Standard parameters.

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

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Standard parameters.

q-осевое вычитание реактивного сопротивления. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать параметризацию по (Specify parameterization by parameter) задано значение Standard parameters.

Константы времени

Выбрать между Open circuit и Short circuit.

Настройка этого параметра влияет на видимость параметров постоянной времени d-оси.

d-осевая переходная постоянная времени разомкнутой цепи. Этот параметр должен иметь значение:

  • Больше 0.

  • Больше d-осевой вычитаемой разомкнутой цепи, Td0 ".

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать постоянную времени переходного процесса d-оси установлено значение Open circuit.

постоянная времени кратковременного короткого замыкания d-оси. Этот параметр должен иметь значение:

  • Больше 0.

  • Более d-осевого вычитаемого короткого замыкания, Td ".

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать постоянную времени переходного процесса d-оси установлено значение Short circuit.

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

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать постоянную времени переходного процесса d-оси установлено значение Open circuit.

Вычитаемая постоянная времени короткого замыкания по оси d. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать постоянную времени переходного процесса d-оси установлено значение Short circuit.

Выбрать между Open circuit и Short circuit.

Настройка этого параметра влияет на видимость параметров постоянной времени по оси q.

q-осевая вычитаемая постоянная времени разомкнутой цепи. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать постоянную времени переходного процесса по оси Q установлено значение Open circuit.

q-осевая вычитаемая постоянная времени короткого замыкания. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Задать постоянную времени переходного процесса по оси Q установлено значение Short circuit.

Начальные условия

Модель для задания значений определенных параметров и переменных в начале моделирования. Кому:

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

  • Укажите приоритет и начальные целевые значения для переменных блока перед моделированием с помощью параметров «Переменные», выберите Set targets for rotor angle and Park's transform variables. Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.

  • Выберите тип шины и задайте связанные параметры для анализа потока нагрузки в настройках начальных условий, выберите Set targets for load flow variables.

Зависимости

Если для этого параметра задано значение:

  • Set targets for rotor angle and Park's transform variables - Параметры переменных становятся видимыми.

  • Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase - Соответствующие параметры становятся видимыми.

  • Set targets for load flow variables - Соответствующие параметры становятся видимыми.

Тип источника напряжения, моделируемого блоком.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Initialization установлено значение Set targets for load flow variables и параметр Source type имеет значение Swing bus или PV bus.

Видимость величины напряжения клеммы, угла напряжения клеммы, генерируемой активной мощности, генерируемой реактивной мощности, величины минимального напряжения клеммы (pu, диапазон поиска фазы на клеммах и диапазон поиска фазы на клеммах зависят от значения, выбранного для этого параметра.

Величина напряжения на клемме.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Initialization установлено значение Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если для параметра Initialization установлено значение Set targets for load flow variables и параметр Source type имеет значение Swing bus или PV bus.

Угол напряжения на клемме.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Initialization установлено значение Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если для параметра Initialization установлено значение Set targets for load flow variables и параметр Source type имеет значение Swing bus.

Вырабатывается активная мощность.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Initialization установлено значение Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если для параметра Initialization установлено значение Set targets for load flow variables и параметр Source type имеет значение PV bus или PQ bus.

Генерируемая реактивная мощность.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Initialization установлено значение Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если для параметра Initialization установлено значение Set targets for load flow variables и параметр Source type имеет значение PQ bus.

Минимальная величина стационарного напряжения на единицу.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Initialization установлено значение Set targets for load flow variables и параметр Source type имеет значение PQ bus.

Вектор, определяющий диапазон поиска фазового угла.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Initialization установлено значение Set targets for load flow variables и параметр Source type имеет значение PV bus или PQ bus.

Паразитная проводимость к электрическому эталону.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Initialization установлено значение Set targets for load flow variables.

Ссылки

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

[2] Лышевский, С. Е. Электромеханические системы, электрические машины и прикладная мехатроника. Бока Ратон, ФЛ: КПР Пресс, 1999.

[3] Пал, М. К. Лекционные заметки по стабильности энергосистемы. Июнь 2007 года.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

.
Представлен в R2015a