Synchronous Machine Salient Pole

Cинхронная явнополюсная машина с фундаментальной или стандартной параметризацией.

synchronous machine salient pole

Описание

Блок Synchronous Machine Salient Pole моделирует явнополюсную синхронную машину, используя фундаментальные или стандартные параметры.

Уравнения синхронной машины

Уравнения синхронной машины записываются относительно вращающейся системы отсчета, которая определяется следующим образом:

θθ ,

где:

  • θ — электрический угол.

  • — число пар полюсов.

  • θ — угол ротора (механический угол).

Преобразование Парка-Горева отображает уравнения синхронной машины во вращающуюся систему отсчета относительно электрического угла. Оно записывается следующим образом:

θθπθπθθπθπ

Преобразование Парка-Горева записывается в относительных единицах (о.е). Уравнения напряжений статора выглядят следующим образом:

ωψω ,

ωψω ,

ω ,

где:

  • и — напряжения статора по осям d, q и нулевой последовательности, определяемые по формуле:

    .

  • , и — токи статора, протекающие от порта ~ к нормали n.

  • ω — базовая скорость.

  • ψ , ψ и ψ — потокосцепления осей d, q и нулевой последовательности.

  • ω — скорость вращения ротора в о.е.

  • — активное сопротивление статора.

  • , и — токи обмотки статора по оси d, q и токи статора нулевой последовательности, определяемые как:

    .

    где

    , , и — напряжения на статоре, измеренные от порта ~ до нейтрали n.

Уравнение напряжения ротора определяется по формуле:

ω ,

ω ,

ω ,

где:

  • — напряжение возбуждения.

  • , — напряжения на одной демпферной обмотке по оси d, одной демпферной обмотке по оси q и двух демпферных обмотках по оси q. Все они равны 0.

  • ψ , ψ , ψ — магнитные потоки, соединяющие цепь возбуждения, демпферную обмотку по оси d, демпферную обмотку по оси q и две демпферные обмотки по оси q.

  • , , — сопротивления цепи возбуждения ротора, одной демпферной обмотки по оси d, одной демпферной обмотки по оси q и двух демпферных обмоток по оси q.

  • , , — токи, протекающие в цепи возбуждения, одной демпферной обмотки по оси d, одной демпферной обмотки по оси q и двух демпферных обмоток по оси q.

Уравнения насыщения описываются следующим образом:

ψψ ,

ψψ ,

ψψψ ,

(Если насыщение отключено),

ψ (Если насыщение включено),

,

где:

  • ψ — воздушный зазор по оси d или взаимное потокосцепление.

  • ψ — воздушный зазор по оси q или взаимное потокосцепление.

  • ψ — потокосцепление воздушного зазора.

  • — коэффициент насыщения.

  • — ненасыщенная взаимная индуктивность статора по оси d.

  • — взаимная индуктивность статора по оси d.

Коэффициент насыщения вычисляется с помощью интерполяционной таблицы разомкнутой цепи в о.е. как:

ψ ,

,

,

где — напряжение воздушного зазора в о.е.

В относительных единицах:

,

и

ψ

могут быть перестроены в:

ψ .

Тогда уравнения потокосцепления статора определяются:

,

,

,

где:

  • — индуктивность рассеяния статора.

  • , — взаимные индуктивности статора по осям d и q.

Тогда уравнения потокосцепления ротора определяются:

ψ ,

ψ ,

ψ ,

где:

  • — самоиндукция цепи возбуждения ротора.

  • — самоиндукция цепи возбуждения одной демпферной обмотки по оси d.

  • — самоиндукция цепи возбуждения одной демпферной обмотки по оси q.

  • — цепь возбуждения ротора и взаимная индуктивность одной обмотки демпфера по оси d.

Индуктивности описываются следующими уравнениями:

В уравнениях индуктивности предполагается, что взаимная индуктивность в о.е. следовательно токи статора и ротора в оси q связывают в единый взаимный поток, представленный .

Тогда крутящий момент ротора равен:

.

Порты

Выход

o — машинные измерения в относительных единицах
вектор

Порт, выводящий текущие значения переменных машины. Тогда для вектора из нескольких элементов:

  • Напряжение возбуждения (база цепи возбуждения, ),

  • Ток возбуждения (база цепи возбуждения, ),

  • Электромагнитный момент,

  • Частота вращения ротора,

  • Напряжение статора по оси ,

  • Напряжение статора по оси ,

  • Напряжение нулевой последовательности статора,

  • Ток по оси статора,

  • Ток по оси статора,

  • Ток нулевой последовательности статора

  • Электрический угол ротора,

Для подключения к этому порту используйте блок Synchronous Machine Measurement.

Сохранение

fd+ — положительный вывод обмотки возбуждения
электрический

Электрический порт, связанный с положительным выводом обмотки возбуждения.

fd− — отрицательный вывод обмотки возбуждения
электрический

Электрический порт, связанный с отрицательным выводом обмотки возбуждения.

R — ротор машины
механический

Механический порт, связанный с ротором машины.

C — корпус машины
механический

Механический порт, связанный с корпусом машины.

~ — обмотки статора
электрический

Расширяемый трехфазный порт, связанный с обмотками статора.

n — нейтраль
электрический

Электрический порт, связанный в точке обмотки с нейтралью по типу Звезда.

Зависимости

Для включения порта установите параметр Zero sequence на Include.

Параметры

Main

Rated apparent power — номинальная полная мощность
300e6 В*A (по умолчанию)

Номинальная мощность.

Rated voltage — среднеквадратичное линейное напряжение
24e3 В (по умолчанию)

Номинальное среднеквадратичное линейное напряжение.

Rated electrical frequency — номинальная электрическая частота
50 Гц (по умолчанию)

Номинальная электрическая частота, при которой указывается номинальная полная мощность.

Number of pole pairs — число пар полюсов
10 (по умолчанию)

Число пар полюсов машины.

Specify parameterization by — блок параметризации
Fundamental parameters (по умолчанию) | Standard parameters

Метод блочной параметризации. Возможны следующие варианты:

  • Fundamental parameters — настройте импеданс с использованием фундаментальных параметров.

  • Standard parameters — настройте импеданс с помощью фундаментальных параметров и укажите постоянные времени по осям и .

Зависимости

Если для этого параметра установлено значение Fundamental parameters:

  • Видны фундаментальные параметры в настройках Impedances.

  • Настройки Time Constant видны.

Если для этого параметра установлено значение Standard parameters:

  • Стандартные параметры в настройках Impedances видны.

  • Параметры Time Constant не видны.

Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by — укажите цепь возбуждения, необходимую для получения номинального напряжения при отсутствии нагрузки
Field circuit current (по умолчанию) | Field circuit voltage

Метод параметризации цепи возбуждения. Возможны следующие варианты:

  • Field circuit voltage — настройте напряжение цепи возбуждения.

  • Field circuit current — настройте ток цепи возбуждения. Этот метод является методом параметризации цепи возбуждения по умолчанию.

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

Field circuit voltage — напряжение цепи возбуждения
216.54 В (по умолчанию)

Напряжение цепи возбуждения, создающее номинальное напряжение на выходах машины.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by установлено значение Field circuit voltage.

Field circuit current — ток цепи возбуждения
1000 А (по умолчанию)

Ток цепи возбуждения, создающий номинальное напряжение на выходах машины.

Зависимости

Этот параметр используется если для параметра Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by установлено значение Field circuit current.

Zero sequence — модель нулевой последовательности
Include (по умолчанию) | Exclude

Модель с нулевой последовательностью:

  • Include — приоритет отдается точности модели. Она является моделью нулевой последовательности по умолчанию. При включении условий нулевой последовательности для симуляций с использованием Partitioning solving возникают ошибки.

  • Exclude — приоритет отдается скорости моделирования для настольного моделирования или развертывания в реальном времени.

Зависимости

Если для этого параметра установлено значение:

  • Include and Specify parameterization by установлено значение Fundamental parameters, то параметр Stator zero-sequence inductance, L0 в настройках Impedances будет виден.

  • Include and Specify parameterization by установлено значение Standart parameters, то параметр zero-sequence inductance, X0 в настройках Impedances будет виден.

  • Exclude — параметр нулевой последовательности в настройках Impedances не виден.

Rotor angle definition — точка отсчета для измерения угла поворота ротора
Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis (по умолчанию)|Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis

Точка отсчета для измерения угла поворота ротора.

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