Synchronous Machine Model 2.1

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

  • Библиотека:
  • Simscape/Электрический/Электромеханический/Синхронный

  • Synchronous Machine Model 21 block

Описание

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

Синхронная инициализация машины с использованием целевых значений потока нагрузки

Если блок находится в сети, которая совместима с частотно-временным режимом симуляции, можно выполнить анализ потока нагрузки в сети. Анализ скорость-нагрузки обеспечивает установившиеся значения, которые можно использовать для инициализации машины.

Для получения дополнительной информации смотрите Выполните анализ потока нагрузки с помощью Simscape Electrical и Frequency and Time Simulation Mode. Для примера, который показывает, как инициализировать синхронную машину с помощью данных анализа потока нагрузки, см. «Синхронная инициализация машины с загрузкой».

Уравнения

Синхронные уравнения машины выражены относительно вращающегося системы координат, заданные как

θe(t)=Nθr(t),

где:

  • θe - электрический угол.

  • N - количество пар полюсов.

  • θr - угол ротора.

Преобразование Park преобразует уравнения синхронной машины во вращающуюся систему координат относительно электрического угла. Преобразование Парка определяется

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

Преобразование Park используется, чтобы задать синхронные уравнения машины в относительных единицах. Уравнения напряжения статора заданы как

ed=ed"Raid+xq"iq

и

eq=eq"xd"idRaiq,

где:

  • e”d и e”q являются d напряжениями осей и q - позади вычитающих реактивных напряжений.

  • Ra - сопротивление статора.

  • id и iq являются d -осью и q -осью тока статора, заданные как

    [idiq]=Ps[iaibic].

    ia, ib и ic являются токами статора, протекающими от порта ~ к порту n.

  • x”d и x”q являются d -осью и q -осью вычитающих реакций.

  • ed и eq являются d -осью и q -осью напряжений статора, заданные как

    [edeq]=Ps[vavbvc].

    va, vb и vc - это напряжения статора, измеренные от порта ~ до нейтрального порта n.

Уравнение напряжения ротора определяется

efd=Rfdifd,

где:

  • Rfd - сопротивление цепи возбуждения ротора.

  • ifd - ток поля в относительных единицах, использующий возвратно-поступательную систему в относительных единицах модели синхронной машины.

  • efd - напряжение возбуждения в относительных единицах, использующее возвратно-поступательную систему в относительных единицах модели синхронной машины.

Уравнения напряжения позади переходного процесса заданы как

ded"dt=(xqxq")iqed"Tq0",

deq'dt=Efd(xdxd')ideq'Td0',

и

deq"dt=eq'(xd'xd")ideq"Td0",

где:

  • xd и xq являются синхронными реактивами d оси и q оси.

  • T”d0 и T”q0 являются d -осью и q -осью, вычитающими временные константы разомкнутой схемы.

  • Efd - напряжение возбуждения в относительных единицах, использующее модель возбудителя, нерекипрокальную систему в относительных единицах.

  • x’d - d переходное реактивное сопротивление оси.

  • e’q - q напряжение оси за переходным реактивным сопротивлением.

  • T’d0 - d временная константа разомкнутой оси.

Крутящий момент ротора задан как

Te=ed"id+eq"iq(xd"xq")idiq.

Эти определяющие уравнения не описывают параметры, которые можно задать в диалоговом окне. Чтобы увидеть их связь с коэффициентами уравнения, смотрите книгу П. Кундура о понимании, моделировании, анализе и смягчении степени устойчивости системы и задач управления [1].

Параметры отображения

Можно выполнить действия отображения с помощью меню Electrical в контекстном меню блока.

Щелкните правой кнопкой мыши блок и в Electrical меню выберите опцию:

  • Display Base Values отображает основные значения машин в относительных единицах в MATLAB® Командное окно.

  • Display Associated Base Values отображает соответствующие базовые значения в относительных единицах в Командном окне MATLAB.

  • Display Associated Initial Conditions отображает соответствующие начальные условия в Командном Окне MATLAB.

Переменные

Настройки Variables позволяют вам задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

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

Порты

Выход

расширить все

Порт вектора физического сигнала сопоставлен с измерениями в относительных единицах машины. Векторные элементы:

  • Напряжение возбуждения (цепь возбуждения основы, Efd), pu_fd_Efd

  • Ток поля (цепь возбуждения основы, Ifd), pu_fd_Ifd

  • Электрический крутящий момент, pu_torque

  • Скорость ротора, pu_velocity

  • Напряжение оси D статора, pu_ed

  • Напряжение q-составляющей статора, pu_eq

  • Напряжение нулевой последовательности статора, pu_e0 - Этот порт предусмотрен для поддержания совместимого интерфейса с другими моделями машины. Его значение всегда равняется нулю.

  • Ток оси D статора, pu_id

  • Ток q-составляющей статора, pu_iq

  • Ток нулевой последовательности статора, pu_i0 - Этот порт предусмотрен для поддержания совместимого интерфейса с другими моделями машины. Его значение всегда равняется нулю.

  • Электрический угол ротора, electrical_angle_out

Для подключения к этому порту используйте блок Synchronous Machine Measurement.

Сохранение

расширить все

Электрический порт сопоставлен с положительным контактом обмотки возбуждения.

Электрический порт сопоставлен с отрицательным выводом обмотки возбуждения.

Механический вращательный порт сопоставлен с ротором машины.

Механический вращательный порт сопоставлен с корпусом машины.

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с обмотками статора.

Электрический порт сопоставлен с нейтральной точкой строения обмотки «wye». Этот порт предназначен для поддержания совместимого интерфейса для существующих моделей машин. Напряжение и ток на этом порте игнорируются.

Параметры

расширить все

Главный

Номинальная очевидная степень.

Номинальное линейное напряжение RMS.

Номинальная электрическая частота, на которой цитируется номинальная видимая степень.

Количество пар шестов машины.

Метод параметризации блоков. Опции:

  • Fundamental parameters - Основные параметры видны в настройках Impedances, и настройки Time Constants не видны.

  • Standard parameters - Стандартные параметры видны в Impedances, и настройки Time Constants видны.

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

Метод параметризации цепи возбуждения. Опции:

  • Field circuit voltage - Задайте цепь возбуждения по напряжению.

  • Field circuit current - Задайте цепь возбуждения в терминах тока. Этот метод является методом параметризации цепи возбуждения по умолчанию.

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

Напряжение на цепь возбуждения, которое создает номинальное напряжение на клеммах машины.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by установлен в Field circuit voltage.

Ток в цепь возбуждения, который создает номинальное напряжение на клеммах машины.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by установлен в Field circuit current.

Контрольная точка для измерения угла ротора.

Когда вы выбираете значение по умолчанию, магнитная ось ротора d оси и a статора-фазы выравнивается, когда угол ротора равен нулю.

Другое значение, которое можно выбрать для этого параметра Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis. Когда вы выбираете это значение, магнитная ось ротора q оси и a статора-фазы выравнивается, когда угол ротора равен нулю.

Импедансы

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

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Fundamental parameters.

Ненасыщенный статор q -осью взаимной индуктивности. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Fundamental parameters.

Индуктивность утечек статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в 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 видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Fundamental parameters.

Индуктивность обмотки демпфера < reservedrangesplaceholder0 > оси -ось 1. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Fundamental parameters.

Сопротивление обмотки демпфера < reservedrangesplaceholder0 > оси -ось 1. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Fundamental parameters.

Индуктивность обмотки демпфера < reservedrangesplaceholder0 > оси -ось 1. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Fundamental parameters.

Сопротивление обмотки демпфера < reservedrangesplaceholder0 > оси -ось 1. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Fundamental parameters.

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

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Standard parameters.

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

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Standard parameters.

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

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Standard parameters.

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

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Standard parameters.

d -ось - вычитающее реактивное сопротивление. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Standard parameters.

q -ось - вычитающее реактивное сопротивление. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify parameterization by установлен в Standard parameters.

Постоянные Времени

Выберите между Open circuit и Short circuit.

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

d - временная константа разомкнутого контура оси. Этот параметр должен быть:

  • Больше 0.

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

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify d-axis transient time constant установлен в Open circuit.

d - временная константа короткой схемы оси. Этот параметр должен быть:

  • Больше 0.

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

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify d-axis transient time constant установлен в Short circuit.

d -ось вычитает временную константу разомкнутого контура. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify d-axis transient time constant установлен в Open circuit.

d -ось вычитает временную константу короткой схемы. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify d-axis transient time constant установлен в Short circuit.

Выберите между Open circuit и Short circuit.

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

q -ось вычитает временную константу разомкнутого контура. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify q-axis transient time constant установлен в Open circuit.

q -ось вычитает временную константу короткой схемы. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Specify q-axis transient time constant установлен в Short circuit.

Начальные условия

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

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

  • Задайте приоритет и начальные целевые значения для основных переменных перед симуляцией с помощью настроек Variables, выберите Set targets for rotor angle and Park's transform variables. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

  • Выберите тип шины и укажите связанные параметры для анализа потока нагрузки в настройках Initial Conditions, выберите Set targets for load flow variables.

Зависимости

Если вы задаете этот параметр:

  • 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, который модели блок.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Initialization option установлен в Set targets for load flow variables и параметру Source type задано значение 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 видим, только если параметр Initialization option установлен в Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если для параметра Initialization option задано значение Set targets for load flow variables и параметру Source type задано значение Swing bus или PV bus.

Оконечный угол напряжения.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Initialization option установлен в Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если для параметра Initialization option задано значение Set targets for load flow variables и параметру Source type задано значение Swing bus.

Активная степень сгенерирована.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Initialization option установлен в Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если для параметра Initialization option задано значение Set targets for load flow variables и параметру Source type задано значение PV bus или PQ bus.

Сгенерированная реактивная степень.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Initialization option установлен в Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase или если для параметра Initialization option задано значение Set targets for load flow variables и параметру Source type задано значение PQ bus.

Минимальная установившаяся величина напряжения в относительных единицах.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Initialization option установлен в Set targets for load flow variables и параметру Source type задано значение PQ bus.

Вектор, который задает область значений поиска угла фазы.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Initialization option установлен в Set targets for load flow variables и параметру Source type задано значение PV bus или PQ bus.

Паразитная проводимость к электрической ссылке.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Initialization option установлен в Set targets for load flow variables.

Ссылки

[1] Кундур, П. Устойчивость системы Степени и Управление. Нью-Йорк: McGraw Hill, 1993.

[2] Лышевский, С. Е. Электромеханические системы, электрические машины и прикладная мехатроника. Бока Ратон, FL: CRC Press, 1999.

[3] Pal, М. К. Лекционные заметки по Степени Устойчивости системы. Июнь 2007 года.

Расширенные возможности

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

.
Введенный в R2015a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте