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标幺化 电力电子与电力传动实验室 Power Electronics and Electrical Drive Lab 电力电子与电力传动实验室 Power Electronics and Electrical Drive Lab 主要内容： 1.为什么要用标幺化 3.举例：永磁直驱风力发电控制系统 2.基准值选取 4.总结 1.为什么要用标幺化 变量的测量值、相对值： 测量值：用仪表测量变量所得的值。 如：电压（V）、电流（A）、转速（r/min） 相对值：测量值与基准值之比。 两者有什么区别呢？ 国际单位制（SI）与标幺单位制（p.u） 使用标幺化的好处 电力系统：多电压等级时，线路总的阻抗标幺值等于所有标幺阻抗值之和； 电机（变压器）：对于不同功率、电压值的设备标幺值在一定范围内，具有可比性，而测量值则随之变化； 定点DSP控制：可有效防止数据溢出。 2.基准值选取 1.功率基准值 ：系统额定功率； 2.电压基准值 ： 为直流母线电压； ， 3.电流基准值 ： ； 4.阻抗基准值 ： ； ： ： ： 5.频率基准值 电机（电网）供电额定频率； 6.角频率基值 ； 7.电感基准值 ； 8.电容基准值 ： ； 基准值选取 9.机械角速度基值 ： ； 10.转矩基准值 ： ； 11.磁链基准值 ： ； 12.转动惯量基值 ： ； 3.举例：永磁直驱风力发电控制系统 背靠背双PWM变换器拓扑结构： 图1 背靠背双PWM变换器结构 3.1机侧变换器控制策略 永磁同步发电机在同步旋转坐标系下的数学模型 ： (3-1) 式中， 、 、 为定子电压在d、q轴分量； 为电机同步电角速度； 为定子电阻； 为转子磁链 为定子电流在d、q轴分量； 、 为d、q轴同步电感； 对式3-1进行标幺化，可得到： (3-2) 3.1机侧变换器控制策略 将式3-2以标幺值表示，可化为： (3-3) 思考： 3.1机侧变换器控制策略 1.为什么式3-1与式3-3的结构不同？为什么？ 2.如果对时间进行标幺化，两种方法方程式相同吗？ PMSG的电磁转矩方程 ： 3.1机侧变换器控制策略 (3-4) 对式3-4进行标幺化，可得到： 将式以标幺值表示，可化为： (3-5) (3-6) 思考：式3-4与式3-6有什么不同？为什么？ 3.1机侧变换器控制策略 运动方程： (3-7) 对式3-7进行标幺化，得到标幺化功率方程： (3-8) 将式3-8以标幺值表示，可化为： (3-9) 式3-9可化为： (3-10) 为惯性常数， ，单位为秒。 思考：对时间标幺化后，方程式为什么？ 3.1机侧变换器控制策略 3.1机侧变换器控制策略 功率方程为： (3-11) 对式3-10进行标幺化，得到标幺化功率方程： (3-12) 3.1机侧变换器控制策略 注意点： 图3-1 电机侧变换器控制框图 1.双闭环； 2.电压前馈解耦； 3.PI控制器（标幺化、内外限幅）； PI控制器数学方程式及标幺化 1.电流PI控制器 以d轴为例，由图3-1可以看出电流内环中电流的偏差经过PI调节器后输出为电压信号，所以可表示为： 整理 ： 从而得到 ： (3-13) (3-14) (3-15) 2.转速PI控制器 PI控制器数学方程式及标幺化 转速偏差经过PI调节器后输出电流信号，所以可表示为： 整理 ： 从而得到 ： (3-17) (3-18) (3-16) 3.2网侧变换器控制策略 在dq坐标系下网侧变换器数学模型 ： (3-16) 思考： 1.方程式与PMSG方程式有什么区别？ 2.如何标幺化？