现代电力系统分析理论和方法-第3章-常规发电机和负荷模型.ppt

第三节 31 同步电机的数学模型 同步电动机的稳态方程式和相量图 2）简化为暂态电抗后幅值维持不变的电势源 忽略同步电机的暂态凸极效应 3）忽略同步电机的次暂态凸极效应 注意： 和 未与q轴重叠 第三节 32 同步电机的数学模型 同步电机的转子运动方程 第三节 同步电机的数学模型 同步电机的实用模型 33 第三节 34 同步电机的数学模型 同步电机的实用模型 1. 二阶模型 状态变量均为 恒定模型，又称二阶经典模型 恒定模型，计及了凸极效应 与网络方程的接口较复杂 第三节 同步电机的数学模型 同步电机的实用模型 35 2. 三阶模型 计及励磁绕组的动态特性，考虑 的动态方程 简化条件 状态变量为 状态变量为 考虑q轴上的阻尼绕组g绕组 四阶模型 第三节 同步电机的数学模型 同步电机的实用模型 36 3.五阶模型 计及转子励磁绕组和阻尼绕组Q、D的电磁暂态过程，以及转子运动的机电暂态过程 状态变量为 考虑q轴上阻尼绕组g绕组 六阶模型 37 第三节 同步电机的数学模型 考虑磁路饱和效应的同步电机方程 前面介绍的各种同步电机方程是在假定电机磁路不饱和的条件下导出的。但实际上，随着磁通密度的增大，在定子和转子铁芯中的饱和现象将越趋明显。如果要求较高精确度的同步电机数学模型，则需要考虑磁路饱和效应。然而要准确考虑磁路饱和效应则十分复杂和困难。目前有很多考虑饱和影响的方法，采用的假设和处理方法有所不同。下面简要介绍在稳定分析中应用较多的一种方法。假设条件为 （1）磁路饱和影响简单地按d、q轴分别考虑，d轴和q轴磁路磁阻的差别仅在于两轴气隙长度的不同 （2）在同一轴下，饱和程度有保梯电抗 后相应的保梯电压分量来决定 （3）气隙磁通分布波形的畸变不影响各绕组自感和互感及相应电抗的不饱和值 （4）负载状态下的饱和特性与空载特性一致 38 第三节 同步电机的数学模型 考虑磁路饱和效应的同步电机方程 同步电机的饱和修正系数 (3-48)~(3-50) 饱和系数 (3-84)~(3-86) 修正 发电机励磁系统的数学模型 第四节 13 38 第四节 发电机励磁系统的数学模型 主励磁系统的数学模型 推导步骤： 1）列出励磁机电磁量基本关系（回路方程） 2）消去中间变量，得到输出量 与输入量 、 之间的关系 3）将有名值传递函数转化为标幺值 1、直流励磁机的数学模型 38 第四节 发电机励磁系统的数学模型 主励磁系统的数学模型 励磁机输入量 、 与输出量 之间的关系 自励绕组时间常数 它励绕组时间常数 38 第四节 发电机励磁系统的数学模型 主励磁系统的数学模型 标幺值表示的传递函数形式 励磁机的自励系数 等值时间常数 励磁机的复励增益系数 38 第四节 发电机励磁系统的数学模型 主励磁系统的数学模型 两种特殊情况 1)只有自励绕组和复励电流 2)只有他励绕组 38 第四节 发电机励磁系统的数学模型 主励磁系统的数学模型 2、交流励磁机的数学模型 交流励磁机通常采用同步发电机。它在暂态过程中的行为比较复杂，但在一般的稳定计算中并不需要像同步发电机一样，列出它的复杂方程式。这是因为当忽略发电机转子电流的自由分量对励磁机电枢反应压降的影响时，励磁机的负载是恒定值，其整流输出电压近似地与输入的励磁电压成正比。这样，计入励磁回路的时间常数后，可以把交流励磁机当作一个简单的惯性环节来处理。实际上，就是把它与他励直流励磁机同样看待。 3、静止励磁系统的数学模型 在静止励磁系统中，发电机的励磁电源取自发电机自身的端电压和端电流。前者称为自并励系统，后者称为自复励系统。在自并励系统中，发电机电压经励磁变压器降压后，再经可控整流器供给发电机励磁电流。可控整流器的触发角由励磁调节器控制。 38 第四节 发电机励磁系统的数学模型 典型励磁系统的数学模型 典型励磁系统结构示意图 38 第四节 发电机励磁系统的数学模型 典型励磁系统的数学模型 量测滤波单元一般为一个惯性环节励磁附加控制信号 调节器：综合放大、移相触发、可控硅整流，也可近似用一阶惯性环节模拟。因可控硅元件输出有一定范围，因此调节器输出还要加限制环节 转子电压软负反馈的作用是提高调节系统的稳定性，并改善调节品质，其输出量的大小与转子电压的变化率有关 惯性微分环节模拟 38 第四节 发电机励磁系统的数学模型 典型励磁系统的数学模型 典型励磁系统传递函数框图 38 第四节 发电机励磁系统的数学模型 典型励磁系统的数学模型 当忽略量测环节时间常数，或将之计入调节器总时间常数时，去掉量测环节；同时忽略电压调节器的超前滞后环节，便可得到典型的三阶励磁系统模型 励磁机、调节器、转子电压负反馈 状态