同步电机 SI 基本型

描述

同步电机 SI 基本型 模块使用 SI 单位制的基本参数,对发电机或电动机模式下的同步电机进行建模。工作模式由机械功率的符号决定(正值为发电机模式,负值为电动机模式)。电机的电气部分由六阶状态空间模型表示,机械部分与 简化同步电机 模块相同。

该模型考虑了定子、励磁绕组和阻尼绕组的动态特性。模型的等效电路在转子参考系(qd 坐标系)中表示。定子绕组以星形方式连接到一个内部中性点。所有转子参数和电气量都是从定子侧观察的,并用带撇号的变量标识。下标含义如下:

  • d, qd 轴和 q 轴分量
  • R, s — 转子和定子分量
  • l, m — 漏感和励磁电感
  • f, k — 励磁绕组和阻尼绕组分量

电机的电气模型如下图所示。

同步电机 SI 基本型模块电气模型

具有不等互感的动态模型

用于稳定性分析的同步电机建模传统理论假设电枢、阻尼绕组和励磁绕组在直轴绕组之间的互感是相同的。通常,阻尼绕组靠近气隙,因此与阻尼电路交链的磁通几乎等于与电枢交链的磁通。这一假设为广泛的稳定性研究(尤其是网络侧的研究)提供了可接受的结果。然而,在进行励磁电流研究时,会产生相当大的误差。同步电机的等效电路动态模型可能包含一个额外的电感,用于表示 D 轴上励磁-阻尼绕组与励磁-电枢绕组之间的互感差 [1]。该电感通常称为 卡纳伊电感。卡纳伊电感对应于下图中的漏磁通 ΦC,在等效模型中可解释为一个可能具有负值的修正元件 [2]。

电枢、阻尼绕组和励磁绕组的磁链

IEEE® 标准 1110-2002 [3] 给出了同步电机动态模型的直轴和交轴,如下图所示。

直轴等效电路

交轴等效电路

相关方程为:

[Vd=−idRs−ωψq+dψddtVq=−iqRs+ωψd+dψqdtV0=−i0R0+dψ0dtVfd=dψfddt+Rfdifd0=dψkddt+Rkdikd0=dψkq1dt+Rkq1ikq10=dψkq2dt+Rkq2ikq2[ψdψkdψfd]=[Lmd+LlLmdLmdLmdLlkd+Lf1d+LmdLf1d+LmdLmdLf1d+LmdLlfd+Lf1d+Lmd][−idikdifd][ψq[ψkq1ψkq2]]=[Lmq+LlLmqLmqLmqLmq+Lkq1LmqLmqLmqLmq+Lkq2][[−iqikq1]ikq2]] \begin{bmatrix} V_d = -i_d R_s - \omega \psi_q + \frac{d \psi_d}{d t} \\ V_q = -i_q R_s + \omega \psi_d + \frac{d \psi_q}{d t} \\ V_0 = -i_0 R_0 + \frac{d \psi_0}{d t} \\ V_{fd} = \frac{d \psi_{fd}}{d t} + R_{fd} i_{fd} \\ 0 = \frac{d \psi_{kd}}{d t} + R_{kd} i_{kd} \\ 0 = \frac{d \psi_{kq1}}{d t} + R_{kq1} i_{kq1} \\ 0 = \frac{d \psi_{kq2}}{d t} + R_{kq2} i_{kq2} \\ \begin{bmatrix} \psi_d \\ \psi_{kd} \\ \psi_{fd} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} L_{md} + L_l & L_{md} & L_{md} \\ L_{md} & L_{lkd} + L_{f1d} + L_{md} & L_{f1d} + L_{md} \\ L_{md} & L_{f1d} + L_{md} & L_{lfd} + L_{f1d} + L_{md} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} -i_d \\ i_{kd} \\ i_{fd} \end{bmatrix} \\ \begin{bmatrix} \psi_q \\ \begin{bmatrix} \psi_{kq1} \\ \psi_{kq2} \end{bmatrix} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} L_{mq} + L_l & L_{mq} & L_{mq} \\ L_{mq} & L_{mq} + L_{kq1} & L_{mq} \\ L_{mq} & L_{mq} & L_{mq} + L_{kq2} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \begin{bmatrix} -i_q \\ i_{kq1} \end{bmatrix} \\ i_{kq2} \end{bmatrix} \end{bmatrix} Vd=idRsωψq+dtdψdVq=iqRs+ωψd+dtdψqV0=i0R0+dtdψ0Vfd=dtdψfd+Rfdifd0=dtdψkd+Rkdikd0=dtdψkq1+Rkq1ikq10=dtdψkq2+Rkq2ikq2ψdψkdψfd=Lmd+LlLmdLmdLmdLlkd+Lf1d+LmdLf1d+LmdLmdLf1d+LmdLlfd+Lf1d+Lmdidikdifdψq[ψkq1ψkq2]=Lmq+LlLmqLmqLmqLmq+Lkq1LmqLmqLmqLmq+Lkq2[iqikq1]ikq2

基准值、变比和归算到定子侧的转子参数

同步电机 SI 基本型 模块允许您指定同步电机的基本参数。您以 SI 单位(Ω, H)输入励磁绕组和阻尼绕组的参数(电阻、漏感和互感)。励磁绕组和阻尼绕组的 RL 参数并非电机的实际励磁 RL 值,而是归算到定子侧的 RL 值。

定子基准值

下表显示了定子基准值。

方程描述
Vsbase=Vn23V_{sbase} = \frac{V_n \sqrt{2}}{\sqrt{3}}Vsbase=3Vn2定子基准电压 = 峰值额定线电压(V)
Isbase=Pn2Vn3I_{sbase} = \frac{P_n \sqrt{2}}{V_n \sqrt{3}}Isbase=Vn3Pn2定子基准电流(A)
Zsbase=VsbaseIsbase=Vn2PnZ_{sbase} = \frac{V_{sbase}}{I_{sbase}} = \frac{V_n^2}{P_n}Zsbase=IsbaseVsbase=PnVn2定子基准阻抗(Ω)
ωbase=2πfn\omega_{base} = 2 \pi f_nωbase=2πfn基准角频率(rad/s)
Lsbase=ZsbaseωbaseL_{sbase} = \frac{Z_{sbase}}{\omega_{base}}Lsbase=ωbaseZsbase定子基准电感(H)

其中:

  • Pn 是三相额定功率(VA)。
  • Vn 是额定线电压(Vrms)。
  • fn 是额定频率(Hz)。
  • ifn 是空载时产生额定定子电压的额定励磁电流(A)。

需要在模块中指定的定子参数为:

参数描述
Rs每相定子电阻(Ω)
Ll定子漏感(H)
Lmd从定子侧观察的直轴励磁电感(H)
Lmq从定子侧观察的交轴励磁电感(H)
定子/励磁绕组变比

下图显示了与励磁绕组耦合的一相定子绕组。

定子和励磁绕组耦合

图中:

  • NsNf 分别是定子绕组和励磁绕组的等效正弦分布匝数。
  • RsLl 是定子电阻和漏感。
  • Rf′ 和 Llfd′ 是励磁电阻和漏感。

当三相定子绕组通以三相正序电压且励磁绕组开路时,定子励磁电感为 Lmd。然而,当仅一相通电且励磁绕组开路时,励磁电感为 2/3 Lmd,如图所示。

空载时,当励磁绕组以额定转速旋转并承载额定励磁直流电流 ifn 时,定子一相上感应的交流电压(峰值)幅值为 Vsbase

当两个绕组对齐时,一个定子绕组与励磁绕组之间的最大互感为:

Lsfd=23LmdNfNs=Vsbaseifnωbase L_{sfd} = \frac{2}{3} L_{md} \frac{N_f}{N_s} = \frac{V_{sbase}}{i_{fn} \omega_{base}} Lsfd=32LmdNsNf=ifnωbaseVsbase

由此我们推导出变比:

NsNf=23LmdifnωbaseVsbase. \frac{N_s}{N_f} = \frac{2}{3} L_{md} \frac{i_{fn} \omega_{base}}{V_{sbase}}. NfNs=32LmdVsbaseifnωbase.

变比也可以表示为:

NsNf=23IfbaseIsbase, \frac{N_s}{N_f} = \frac{2}{3} \frac{I_{fbase}}{I_{sbase}}, NfNs=32IsbaseIfbase,

其中 Ifbase 是励磁基准电流。下表显示了如何计算励磁基准值。

方程描述
Ifbase=ifnLmd_puI_{fbase} = i_{fn} L_{md\_pu}Ifbase=ifnLmd_pu励磁基准电流(A)
Vfbase=PnIfbaseV_{fbase} = \frac{P_n}{I_{fbase}}Vfbase=IfbasePn励磁基准电压(V)
Zfbase=VfbaseIfbaseZ_{fbase} = \frac{V_{fbase}}{I_{fbase}}Zfbase=IfbaseVfbase励磁基准阻抗(Ω)
Lfbase=ZfbaseωbaseL_{fbase} = \frac{Z_{fbase}}{\omega_{base}}Lfbase=ωbaseZfbase励磁基准电感(H)

实际的励磁参数为:

  • Rf′ 是励磁电阻(Ω)
  • Llfd′ 是励磁漏感(H)
归算到定子侧的励磁电压、电流和 RL 值

您可以指定归算到定子侧的励磁电阻和漏感参数(Rf, Llfd)。

如果已知额定励磁电流 ifn,则使用与定子/励磁绕组变比相同的方程计算变比 Ns / Nf

根据 Krause [4],归算到定子侧的励磁电压和电流(Vf, If)由实际的 Vf′ , If′ 值推导如下:

Vf=NsNfVf′ V_f = \frac{N_s}{N_f} V_f' Vf=NfNsVf

If=23NfNsIf′ I_f = \frac{2}{3} \frac{N_f}{N_s} I_f' If=32NsNfIf

当已知实际励磁电阻 Rf′ 和漏感 Llfd′(从转子侧观察)时,归算到定子侧的值如下:

Rf=32Rf′(NsNf)2 R_f = \frac{3}{2} R_f' \left( \frac{N_s}{N_f} \right)^2 Rf=23Rf(NfNs)2

Llfd=32Llfd′(NsNf)2 L_{lfd} = \frac{3}{2} L_{lfd}' \left( \frac{N_s}{N_f} \right)^2 Llfd=23Llfd(NfNs)2

当额定励磁电流未知,但已知励磁电阻和漏感的标幺值(Rf_pu, Llfd_pu)时,归算到定子侧的相应 SI 值计算如下:

Rf=Rf_pu×Zsbase R_f = R_{f\_pu} \times Z_{sbase} Rf=Rf_pu×Zsbase

Llfd=Llfd_pu×Lsbase L_{lfd} = L_{lfd\_pu} \times L_{sbase} Llfd=Llfd_pu×Lsbase

阻尼绕组的 RL 参数使用相同的转换方法。

励磁电压和电流

当您指定额定励磁电流时,Vf 输入端口处的信号对应于实际励磁电压,如同实际情况。测量输出返回的励磁电流也对应于实际励磁电流 If

空载时产生额定定子电压的额定励磁电压为:

efn=Rf′×ifn e_{fn} = R_f' \times i_{fn} efn=Rf×ifn

当您未指定额定励磁电流时,Vf 输入端口处的信号对应于归算到定子侧的实际励磁电压。在这种情况下,空载时产生额定定子电压的归算到定子侧的额定励磁电压为:

efn(stator side)=Rf_puLmd_puVsbase=RfLmdωbaseVsbase. e_{fn}(stator\ side) = \frac{R_{f\_pu}}{L_{md\_pu}} V_{sbase} = \frac{R_f}{L_{md} \omega_{base}} V_{sbase}. efn(stator side)=Lmd_puRf_puVsbase=LmdωbaseRfVsbase.

测量输出返回的励磁电流是归算到定子侧的励磁电流。归算到定子侧的额定励磁电流为:

ifn(stator side)=IsbaseLmd_pu=IsbaseIfbaseifn. i_{fn}(stator\ side) = \frac{I_{sbase}}{L_{md\_pu}} = \frac{I_{sbase}}{I_{fbase}} i_{fn}. ifn(stator side)=Lmd_puIsbase=IfbaseIsbaseifn.

示例

555 MVA、24 kV、60 Hz、3600 rpm 同步发电机建模

power_SM_Fundamental 示例使用 同步电机 SI 基本型 模块和 同步电机 pu 基本型 模块对一台 555 MVA、24 kV、60 Hz、3600 rpm 的同步发电机进行建模。它展示了如何指定 SI 和 pu 参数,并解释了如何计算归算到定子侧的励磁和阻尼转子绕组参数。除了励磁绕组外,该电机的隐极转子还有三个阻尼绕组:一个在直轴,两个在交轴。

三个电路模拟了同一台同步电机:

  • 电路 1:基本参数以 SI 单位指定。指定了额定励磁电流(ifn = 1300 A)。
  • 电路 2:基本参数以 SI 单位指定。未指定额定励磁电流(ifn = 0)。
  • 电路 3:基本参数以 pu 单位指定。

电机参数取自 Kundur [5] 中的一个示例。

查看模型的 Model Properties/PreLoad Fcn 回调部分,以了解电机规格以及定子和励磁基准值、归算到定子侧的 RL 转子参数、变比、额定励磁电压和电流的计算。

电机最初在恒定励磁电压和机械功率下,以几乎空载(负载 = 额定功率的 0.1%)的状态稳定运行。在 t = 0.1 秒时施加相间六周期故障。Scope 模块显示了三个电机的线电压 AB、A 相定子电流和励磁电流之间的比较。

要模拟离散模型,请在 powergui 模块中将 Simulation type 设置为 Discrete。模型以采样时间 Ts = 50 μs 离散化。为了在如此小的负载(额定功率的 0.1%)下获得稳定的模型,在每个 Synchronous Machine 模块的 Advanced 选项卡中,将 Discrete solver model 设置为 Trapezoidal iterative (alg. loop)

在电动机模式下使用 同步电机 模块

power_syncmachine 示例在电动机模式下使用 同步电机 模块。模拟系统包括一台 150 HP(112 kVA)、762 V 工业级同步电动机,连接到短路容量为 10 MVA 的网络。电机初始化为输出电功率为 -50 kW(负值表示电动机模式),对应于机械功率 -48.9 kW。机械功率和励磁电压的相应值由 Pm Step 模块和 Vf Constant 模块指定。Pm Step 模块在时间 t = 0.1 s 时,将机械功率从 -48.9 kW 突然增加到 -60 kW。

运行仿真。

在 t = 0.1 s 负载从 48.9 kW 增加到 60 kW 后,电机转速在稳定到 1800 rpm 之前发生振荡。负载角(端电压与内电势之间的夹角)从 -21 度增加到 -53 度。

假设和限制

在离散系统中,当您将 同步电机 模块的 Discrete solver model 参数设置为 Trapezoidal non iterative 时,可能需要在电机端子上连接一个小的寄生电阻负载,以避免数值振荡。较大的采样时间需要较大的负载。最小电阻负载与采样时间成正比。根据经验,请记住,在 60 Hz 系统上,25 μs 时间步长对应的最小负载约为电机额定功率的 2.5%。例如,一个以 50 μs 采样时间离散化的电力系统中的 200 MVA 同步电机,大约需要 5% 的电阻负载或 10 MW。如果采样时间减少到 20 μs,4 MW 的电阻负载应该就足够了。

但是,如果您将 同步电机 模块的 Discrete solver model 参数设置为 Trapezoidal iterative (alg. loop),则可以使用可忽略的寄生负载(低于额定功率的 0.1%),同时保持数值稳定性。这种迭代模型会产生代数环,导致仿真速度变慢。

端口

输入

Pm — 机械功率

标量

电机轴上的机械功率,单位为 W。在发电机模式下,此输入可以是正常数、函数或原动机模块的输出(参见 水轮机和调速器汽轮机和调速器 模块)。在电动机模式下,此输入通常为负常数或函数。

依存关系

要启用此端口,请将 Mechanical input 参数(Configuration 选项卡)设置为 Mechanical power Pm

w — 电机转速

标量

电机转速,单位为 rad/s。

依存关系

要启用此端口,请将 Mechanical input 参数(Configuration 选项卡)设置为 Speed w

Vf — 励磁电压

标量

励磁电压。在发电机模式下,此电压可由电压调节器提供(参见 励磁系统 模块)。在电动机模式下,此输入的值通常为常数。

如果在 Nominal power, voltage, frequency, field current [ Pn(VA) Vn(Vrms) fn(Hz) ifn(A) ] 参数中指定了额定励磁电流 Ifn,则此端口处的励磁电压必须以直流电压(V DC)输入;如果未指定 Ifn,则必须以归算到定子侧的电压(V)输入。要获得产生 1 pu 定子电压的励磁电压值,请在 Advanced 选项卡中选择 Display nominal field current and voltage producing 1 pu stator voltage 复选框。

输出

m — 测量信号

24 元素向量

测量信号,以 24 元素向量形式返回。您可以使用 Bus Selector 模块对这些信号进行解复用。

名称定义单位
ias定子电流 is_aA
ibs定子电流 is_bA
ics定子电流 is_cA
iq定子电流 iqA
id定子电流 idA
ifd励磁电流 ifdA
ikq1阻尼绕组电流 ikq1A
Ikq2阻尼绕组电流 ikq2A
ikd阻尼绕组电流 ikdA
phimq互磁通 phimqV.s
phimd互磁通 phimdV.s
vq定子电压 vqV
vd定子电压 vdV
lmqLmq 饱和电感H
lmdLmd 饱和电感H
dtheta转子角偏差 d_thetarad
w转子转速 wmrad/s
Pe电功率 PeW
dw转子转速偏差 dwpu
theta转子机械角 theta
Te电磁转矩 TeN.m
delta负载角 delta
Pe0输出有功功率 PeoW
Qe0输出无功功率 QeoVAR

转子角 theta 的角偏差表示电气角,给出了转子相对于以同步转速旋转的公共参考系的瞬时位置。该角度在稳定性研究中很有用,可用于测量网络中不同电机转子的相对位置。然后,转子的位置相对于选作参考的给定电机的 theta 位置进行测量。

守恒端口

A — A 相电气端子

专用电气端口

与 A 相电气端子关联的专用电气守恒端口。

B — B 相电气端子

专用电气端口

与 B 相电气端子关联的专用电气守恒端口。

C — C 相电气端子

专用电气端口

与 C 相电气端子关联的专用电气守恒端口。

S — 电机转子轴

机械端口

与电机转子轴关联的机械旋转守恒端口。

依存关系

要启用此端口,请将 Mechanical input 参数(Configuration 选项卡)设置为 Mechanical rotational port

参数

在电力系统分析软件中,同步电机方程通常使用直交零变换技术求解。励磁绕组和阻尼绕组的 RL 参数并非电机的实际励磁 RL 值,而是归算到定子侧的 RL 值。转子侧参数在进入最终处理之前被转换到定子侧并进行归一化。

配置

Preset model — 电气和机械参数

No (默认) | 01: 50Hz 400V 8.1kVA 1500RPM | 02: 50Hz 400V 16kVA 1500RPM | …

针对不同额定功率(kVA)、线电压(V)、频率(Hz)和额定转速(rpm)的同步电机的预定电气和机械参数集。

选择一个预设模型以加载相应的电气和机械参数。选项包括:

  • 01: 50Hz 400V 8.1kVA 1500RPM
  • 02: 50Hz 400V 16kVA 1500RPM
  • 03: 50Hz 400V 31.3kVA 1500RPM
  • 04: 50Hz 400V 42.5kVA 1500RPM
  • 05: 50Hz 400V 60kVA 1500RPM
  • 06: 50Hz 400V 85kVA 1500RPM
  • 07: 50Hz 400V 250kVA 1500RPM
  • 08: 50Hz 400V 325kVA 1500RPM
  • 09: 50Hz 400V 670kVA 1500RPM
  • 10: 50Hz 400V 910kVA 1500RPM
  • 11: 50Hz 400V 1320kVA 1500RPM
  • 12: 50Hz 400V 2000kVA 1500RPM
  • 13: 60Hz 460V 10.2kVA 1800RPM
  • 14: 60Hz 460V 20kVA 1800RPM
  • 15: 60Hz 460V 37.5kVA 1800RPM
  • 16: 60Hz 460V 52.5kVA 1800RPM
  • 17: 60Hz 460V 72.5kVA 1800RPM
  • 18: 60Hz 460V 100kVA 1800RPM
  • 19: 60Hz 460V 300kVA 1800RPM
  • 20: 60Hz 460V 406kVA 1800RPM
  • 21: 60Hz 460V 800kVA 1800RPM
  • 22: 60Hz 460V 1075kVA 1800RPM
  • 23: 60Hz 460V 1588kVA 1800RPM
  • 24: 60Hz 460V 2500kVA 1800RPM

如果您不想使用预设模型,或者想修改预设模型的某些参数,请选择 No(默认),如下所述。

当您选择一个预设模型时,Parameters 选项卡中的电气和机械参数将变灰)。要从预设模型开始然后修改电机参数:

  1. 选择要初始化参数的预设模型。
  2. Preset model 参数更改为 No。此操作不会更改电机参数,但会断开与预设模型的连接。
  3. 根据需要修改电机参数。
Mechanical input — 机械输入

Mechanical power Pm (默认) | Speed w | Mechanical rotational port

是将施加到轴上的机械功率或转子转速表示为模块的 Simulink® 输入,还是用 Simscape™ 机械旋转端口表示电机轴。

选择 Mechanical power Pm 以指定机械功率输入(单位:W),并暴露 Pm 端口。电机转速由电机惯量 J 以及由施加的机械功率 Pm 产生的机械转矩 Tm 与内部电磁转矩 Te 之间的差值决定。当转速为正时,正的机械功率信号表示发电机模式,负的信号表示电动机模式。

选择 Speed w 以指定转速输入(单位:rad/s),并暴露 w 端口。电机转速被强制设定,模型的机械部分(电机惯量 J)被忽略。使用转速作为机械输入允许您对两台电机之间的机械耦合进行建模。

下图说明了如何在电机-发电机组中模拟刚性轴互连,其中两台电机都是同步电机。

电机 1(电动机)的转速输出连接到电机 2(发电机)的转速输入。在此图中,忽略了电机 2 中的摩擦转矩。因此,其电磁转矩输出 Te 对应于施加到电机 1 轴上的机械转矩 Tm。电机 1 的相应机械输入功率计算为 Pm = Tmw*。Kw 系数考虑了两台电机的转速单位(rad/s)和齿轮箱传动比 w2/w1。KT 系数考虑了两台电机的转矩单位(N.m)和电机额定值。此外,由于忽略了电机 2 中的惯量 J2J2 指的是电机 1 的转速,必须加到电机 1 的惯量 J1 上。

机械输入互连示例

选择 Mechanical rotational port 以暴露一个 Simscape 机械旋转端口 S,允许您将电机轴连接到另一台电机轴或具有机械旋转端口的其他 Simscape 模块。

下图说明了如何将 Simscape 库中的 理想转矩源 块连接到电机轴端口,以在转子转速为正时表示电动机模式或发电机模式下的电机。

理想转矩源与电机轴的连接

Rotor type — 转子类型

Salient-pole (默认) | Round

将转子类型指定为 Salient-pole(凸极)或 Round(圆柱形)。此设置会影响 q 轴(阻尼绕组)中的转子电路数量。

Use signal names to identify bus labels — 如何标识总线标签

off (默认) | on

选中此复选框时,测量输出使用信号名称来标识总线标签。选择此选项适用于要求总线信号标签仅包含字母数字字符的应用程序。

清除此复选框时,测量输出使用信号定义来标识总线标签。这些标签包含与某些 Simulink 应用程序不兼容的非字母数字字符。

参数

Nominal power, voltage, frequency, field current [ Pn(VA) Vn(Vrms) fn(Hz) ifn(A) ] — 额定功率、电压、频率和励磁电流

[ 187E6 13800 60 1087 ] (默认) | 四元素向量

总三相视在功率 Pn (VA)、线电压有效值 Vn (V)、频率 fn (Hz) 和励磁电流 ifn (A)。

额定励磁电流是在空载条件下产生额定端电压的电流。如 Krause [4] 所述,该模型是从定子侧观察所有量而开发的。额定励磁电流使得计算电机的变比成为可能,从而允许您像实际情况一样施加从转子侧观察的励磁电压。它还允许模型输出向量中的变量——励磁电流——从转子侧观察。

如果额定励磁电流的值未知,则必须输入 0 或留空。由于在这种情况下无法确定变比,因此必须施加从定子侧观察的励磁电压。输出向量中的励磁电流也是从定子侧观察的。

Stator [ Rs(ohm) Ll,Lmd,Lmq(H) (Lc(H)) ] — 定子电阻和电感

[ 2.9069E-03 3.0892E-04 3.2164E-03 9.7153E-04 ] (默认) | 四元素向量

电阻 Rs (Ω)、漏感 Lls (H)、d 轴和 q 轴励磁电感 Lmd (H) 和 Lmq (H),以及卡纳伊电感。如果卡纳伊电感的值未知,则必须输入 0 或留空。

Field [ Rf’(ohm) Llfd’(H) ] — 励磁电阻和漏感

[ 5.9013E-04 3.0712E-04 ] (默认) | 两元素向量

励磁电阻 Rf (Ω) 和漏感 Llfd (H),两者均归算到定子侧。

Dampers [ Rkd’,Llkd’ Rkq1’,Llkq1’ ] (R=ohm,L=H) — 电阻和漏感

[ 1.1900E-02 4.9076E-04 2.0081E-02 1.0365E-03 ] (默认) | 四元素向量

d 轴电阻 Rkd (Ω) 和漏感 Llkd (H),以及 q 轴电阻 Rkq1 (Ω) 和漏感 Llkq1 (H)。所有这些值都归算到定子侧。

依存关系

要启用此参数,请将 Rotor type 设置为 Salient-pole

Dampers [ Rkd’,Llkd’ Rkq1’,Llkq1’ Rkq2’,Llkq2’ ] (R=ohm,L=H) — 电阻和漏感

[ 0.0664, 1.387e-3, 0.0292, 6.896e-4, 7.907e-3, 2.477e-3] (默认) | 六元素向量

d 轴电阻 Rkd (Ω) 和漏感 Llkd (H)、q 轴电阻 Rkq1 (Ω) 和漏感 Llkq1 (H),以及 q 轴电阻 Rkq2 (Ω) 和漏感 Llkq2 (H)。所有这些值都归算到定子侧。

依存关系

要启用此参数,请将 Rotor type 设置为 Round

Inertia, friction factor, pole pairs [ J(kg.m^2) F(N.m.s) p() ] — 惯量、摩擦系数和极对数

[ 3.895e6 0 20 ] (默认) | 三元素向量

惯量系数 J (kg.m2)、摩擦系数 F (N.m.s) 和极对数 p。摩擦转矩 Tf 与转子转速 ω 成正比(Tf = F.ω)。Tf 的单位是 N.m,F 的单位是 N.m.s,ω 的单位是 rad/s。

依存关系

要启用此参数,请将 Mechanical input 设置为 Mechanical power PmMechanical rotational port

Pole pairs — 极对数

20 (默认) | 正整数

同步电机的极对数。

依存关系

要启用此参数,请将 Mechanical input 设置为 Speed w

Initial conditions [ dw(%) th(deg) ia,ib,ic(A) pha,phb,phc(deg) Vf(V) ] — 初始条件

[ 0 0 0 0 0 0 0 0 70.3192 ] (默认) | 九元素向量

初始转速偏差 Δω(额定转速的百分比)、转子电气角 Θe(度)、线电流幅值 ia, ib, ic (A) 和相角 pha, phb, phc(度),以及初始励磁电压 Vf (V)。您可以使用 powergui 模块的潮流工具或电机初始化工具自动计算这些值。

您可以通过两种方式之一指定初始励磁电压。如果您知道额定励磁电流(第一行,最后一个参数),则以归算到转子侧的直流电压(V DC)输入初始励磁电压。否则,输入 0 作为额定励磁电流,并以归算到定子侧的直流电压(V DC)指定初始励磁电压。您可以通过在 Advanced 选项卡中选择 Display nominal field current and voltage producing 1 pu stator voltage 复选框来确定从定子侧观察的额定励磁电压。

Simulate saturation — 模拟磁饱和

off (默认) | on

是否模拟转子和定子铁芯的磁饱和。

选中此复选框以提供用于模拟饱和的参数矩阵。

清除此复选框以不在仿真中模拟饱和。在这种情况下,ifdVt 之间的关系是线性的(无饱和)。

[ ifd(A) ; Vt(VLL rms)] — 空载饱和曲线参数

[695.64,774.7,917.5,1001.6,1082.2,1175.9,1293.6,1430.2,1583.7;9660,10623,12243,13063,13757,14437,15180,15890,16567] (默认) | 向量

空载饱和曲线参数。定子和转子铁芯的磁饱和通过指定空载饱和曲线上点的分段线性关系进行建模。此矩阵的第一行包含励磁电流值。第二行包含相应的端电压值。第一个点(矩阵的第一列)必须不同于 [0,0]。该点对应于饱和效应开始的点。对于饱和,额定励磁电流和额定线电压有效值分别是励磁电流和端电压的基准值。

单击 Plot 以查看空载饱和曲线。

依存关系

要启用此参数,请选择 Simulate saturation

高级

要启用 Advanced 选项卡,请在 powergui 模块中将 Simulation type 设置为 Discrete,并清除 Automatically handle discrete solver

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