Synchronous Machine Model 2.1

Синхронная машина с упрощенным преобразованием, упрощенным представлением, фундаментальной или стандартной параметризацией.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Electromechanical.Synchronous.MachineModel2p1

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Electromechanical/Synchronous/Synchronous Machine Model 2.1

Описание

Блок Synchronous Machine Model 2.1 представляет собой синхронную машину с одной обмоткой возбуждения и демпфером на осях (продольная) и (поперечная). Для определения характеристик машины используются фундаментальные или стандартные параметры. Данный блок содержит преобразование Парка – Горева, поэтому используйте его только для сбалансированной работы.

Уравнения синхронной машины

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

где

— электрический угол;
— число пар полюсов;
— угол ротора (механический угол).

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

Преобразование Парка – Горева записывается в относительных единицах. Уравнения напряжений статора выглядят следующим образом:

где

и — напряжения по осям и за cверхпереходной реактивностью;
— сопротивления статора;
и — токи статора по осям и , определяемые по формуле:

;
, и — токи статора, протекающие от порта ~ к нейтрали n;
и — сверхпереходные реактивности по осям и ;
и — напряжения статора по осям и , определяемые по формуле:

,

где , и — напряжения на статоре, измеренные между портом ~ и нейтралью n.

Уравнение напряжения ротора определяется формулой:

где

— сопротивление цепи возбуждения ротора;
— ток цепи возбуждения в относительных единицах с использованием модели синхронной машины в взаимообратной системе относительных единиц;
— напряжение цепи возбуждения в относительных единицах с использованием модели синхронной машины в взаимообратной системе относительных единиц;

Напряжение за переходным реактивным сопротивлением описывается по формуле:

где

и — сверхпереходные реактивные сопротивления по осям и ;
и — сверхпереходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения по осям и ;
— напряжение цепи возбуждения в относительных единицах с использованием модели возбудителя в невзаимной системе относительных единиц;
— переходная реактивность по оси ;
— напряжение за переходной реактивностью;
— постоянная времени цепи возбуждения по оси .

Крутящий момент ротора определяется выражением:

Эти уравнения не описывают параметры, которые можно задать в диалоговом окне.

Переменные

Используйте группу параметров Initial Targets, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Ненаправленные

# R — ротор машины
вращательная механика

Details

Механический порт вращения, связанный с ротором машины.

Имя для программного использования

rod_flange

# C — корпус машины
вращательная механика

Details

Механический порт вращения, связанный с корпусом машины.

Имя для программного использования

case_flange

# ~ — обмотки статора
электричество

Details

Расширяемый трехфазный порт, связанный с обмотками статора.

Имя для программного использования

port

# n — нейтраль
электричество

Details

Электрический порт, связанный с нейтралью обмотки, соединенной звездой. Этот порт предусмотрен для обеспечения совместимости интерфейса с существующими моделями машин. Напряжение и ток на этом порту игнорируются.

Имя для программного использования

n

# fd+ — положительный контакт обмотки возбуждения
электричество

Details

Электрический порт, связанный с положительным контактом обмотки возбуждения.

Имя для программного использования

fd_p

# fd− — отрицательный контакт обмотки возбуждения
электричество

Details

Электрический порт, связанный с отрицательным контактом обмотки возбуждения.

Имя для программного использования

fd_n

Выход

# o — машинные измерения в относительных единицах
вектор

Details

Порт, выводящий текущие значения переменных машины; вектор из нескольких элементов. Элементы вектора:

Напряжение обмотки возбуждения, .
Ток обмотки возбуждения, .
Электромагнитный момент, .
Частота вращения ротора, .
Напряжение статора по оси , .
Напряжение статора по оси , .
Напряжение нулевой последовательности статора, — этот элемент предусмотрен для совместимости с другими моделями машин. Его значение всегда равно нулю.
Ток по оси статора, .
Ток по оси статора, .
Ток нулевой последовательности статора — этот элемент предусмотрен для совместимости с другими моделями машин. Его значение всегда равно нулю.
Электрический угол ротора, .

Для подключения к этому порту используйте блок Simplified Synchronous Machine Measurement.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

# Rated apparent power — номинальная полная мощность
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Номинальная мощность.

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`555e6 V*A`
Имя для программного использования	`S_rated`
Вычисляемый	Да

# Rated voltage — номинальное линейное напряжение
V | uV | mV | kV | MV

Details

Номинальное среднеквадратичное линейное напряжение.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`24e3 V`
Имя для программного использования	`V_rated`
Вычисляемый	Да

# Rated electrical frequency — номинальная электрическая частота, Гц
Hz | kHz | MHz | GHz

Details

Номинальная электрическая частота, для которой указана номинальная полная мощность.

Единицы измерения	`Hz` \| `kHz` \| `MHz` \| `GHz`
Значение по умолчанию	`50 Hz`
Имя для программного использования	`f_rated`
Вычисляемый	Да

# Number of pole pairs — число пар полюсов

Details

Число пар полюсов машины.

Значение по умолчанию	`1`
Имя для программного использования	`N_pole_pairs`
Вычисляемый	Да

# Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by — способ задания возбуждения, необходимого для получения номинального напряжения при отсутствии нагрузки
Field circuit voltage | Field circuit current

Details

Метод параметризации цепи возбуждения. Возможны следующие варианты:

Field circuit voltage — задание напряжения цепи возбуждения.
Field circuit current — задание тока цепи возбуждения. Этот метод используется по умолчанию.

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

Значения	`Field circuit voltage` \| `Field circuit current`
Значение по умолчанию	`Field circuit current`
Имя для программного использования	`field_circuit_parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Field circuit current — ток цепи возбуждения
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA

Details

Ток цепи возбуждения, создающий номинальное напряжение на контактах 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.

Единицы измерения	`A` \| `pA` \| `nA` \| `uA` \| `mA` \| `kA` \| `MA`
Значение по умолчанию	`1300.0 A`
Имя для программного использования	`I_fd_base`
Вычисляемый	Да

# Field circuit voltage — напряжение цепи возбуждения
V | uV | mV | kV | MV

Details

Напряжение цепи возбуждения, создающее номинальное напряжение на контактах 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.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`92.95 V`
Имя для программного использования	`E_fd_base`
Вычисляемый	Да

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

Details

Точка отсчета для измерения угла поворота ротора.

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

Значения	`Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis` \| `Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis`
Значение по умолчанию	`Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis`
Имя для программного использования	`axes_parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Specify parameterization type by — способ параметризации
Fundamental parameters | Standard parameters

Details

Способ параметризации. Возможны следующие варианты:

Fundamental parameters — фундаментальные параметры видны в разделе Impedances (импеданс), но настройки Time Constants (постоянные времени) не видны.
Standard parameters — стандартные параметры видны и в Impedances, и в Time Constants.

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

Значения	`Fundamental parameters` \| `Standard parameters`
Значение по умолчанию	`Fundamental parameters`
Имя для программного использования	`parameterization_option`
Вычисляемый	Нет

Сопротивления

# Stator d-axis mutual inductance (unsaturated) Ladu — взаимная индуктивность оси d статора (ненасыщенная)

Details

Ненасыщенная взаимная индуктивность по оси статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`1.66`
Имя для программного использования	`L_ad`
Вычисляемый	Да

# Stator q-axis mutual inductance (unsaturated) Laqu — взаимная индуктивность оси q статора (ненасыщенная)

Details

Ненасыщенная взаимная индуктивность по оси статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`1.61`
Имя для программного использования	`L_aq`
Вычисляемый	Да

# Stator leakage inductance Ll — индуктивность рассеяния статора

Details

Индуктивность рассеяния статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.15`
Имя для программного использования	`L_l`
Вычисляемый	Да

# Stator resistance Ra — сопротивление статора

Details

Сопротивление статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.003`
Имя для программного использования	`R_a`
Вычисляемый	Да

# Rotor field circuit inductance Lfd — индуктивность цепи возбуждения ротора

Details

Индуктивность цепи возбуждения ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.165`
Имя для программного использования	`L_fd`
Вычисляемый	Да

# Rotor field circuit resistance Rfd — сопротивление цепи возбуждения ротора

Details

Сопротивление цепи возбуждения ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.0006`
Имя для программного использования	`R_fd`
Вычисляемый	Да

# Rotor d-axis damper winding 1 inductance L1d — индуктивность обмотки одного демпфера по оси d ротора

Details

Индуктивность обмотки одного демпфера по оси ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.1713`
Имя для программного использования	`L_1d`
Вычисляемый	Да

# Rotor d-axis damper winding 1 resistance R1d — сопротивление обмотки одного демпфера по оси d ротора

Details

Сопротивление обмотки одного демпфера по оси ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.0284`
Имя для программного использования	`R_1d`
Вычисляемый	Да

# Rotor q-axis damper winding 1 inductance L1q — индуктивность обмотки одного демпфера по оси q ротора

Details

Индуктивность обмотки одного демпфера по оси ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.1066`
Имя для программного использования	`L_1q`
Вычисляемый	Да

# Rotor q-axis damper winding 1 resistance R1q — сопротивление обмотки одного демпфера по оси q ротора

Details

Сопротивление обмотки одного демпфера по оси ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.065`
Имя для программного использования	`R_1q`
Вычисляемый	Да

# Stator leakage reactance Xl — реактивное рассеяние статора

Details

Реактивное рассеяние статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Standard parameters.

Значение по умолчанию	`0.15`
Имя для программного использования	`X_l`
Вычисляемый	Да

# d-axis synchronous reactance Xd — синхронная реактивность по оси d

Details

Синхронная реактивность по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Standard parameters.

Значение по умолчанию	`1.81`
Имя для программного использования	`X_d`
Вычисляемый	Да

# q-axis synchronous reactance Xq — синхронная реактивность по оси q

Details

Синхронная реактивность по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Standard parameters.

Значение по умолчанию	`1.76`
Имя для программного использования	`X_q`
Вычисляемый	Да

# d-axis transient reactance Xd' — переходная реактивность по оси d

Details

Переходная реактивность по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Standard parameters.

Значение по умолчанию	`0.3`
Имя для программного использования	`X_p_d`
Вычисляемый	Да

# d-axis subtransient reactance Xd" — сверхпереходная реактивность по оси d

Details

Сверхпереходная реактивность по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Standard parameters.

Значение по умолчанию	`0.23`
Имя для программного использования	`X_pp_d`
Вычисляемый	Да

# q-axis subtransient reactance Xq" — сверхпереходная реактивность по оси q

Details

Сверхпереходная реактивность по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization type by установлено значение Standard parameters.

Значение по умолчанию	`0.25`
Имя для программного использования	`X_pp_q`
Вычисляемый	Да

Постоянные Времени

# Specify d-axis time constant — способ задания постоянной времени оси d
Open circuit | Short circuit

Details

Выберите между Open circuit и Short circuit.

Настройка этого параметра влияет на видимость параметров постоянной времени оси .

Значения	`Open circuit` \| `Short circuit`
Значение по умолчанию	`Open circuit`
Имя для программного использования	`option_d`
Вычисляемый	Нет

# d-axis transient open-circuit Td0' — переходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения по оси d
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Переходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения. Этот параметр должен быть:

Больше 0.
Больше, чем d-axis transient open-circuit Td0".

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify d-axis time constant установлено значение Open circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`8.0 s`
Имя для программного использования	`T_p_d0`
Вычисляемый	Да

# d-axis transient open-circuit Td0" — сверхпереходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения по оси d
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Сверхпереходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify d-axis time constant установлено значение Open circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`0.03 s`
Имя для программного использования	`T_pp_d0`
Вычисляемый	Да

# d-axis transient short-circuit Td' — переходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси d
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Переходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси . Этот параметр должен быть:

Больше 0.
Больше, чем d-axis transient short-circuit Td".

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify d-axis time constant установлено значение Short circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`1.326 s`
Имя для программного использования	`T_p_d`
Вычисляемый	Да

# d-axis transient short-circuit Td" — сверхпереходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси d
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Сверхпереходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify d-axis time constant установлено значение Short circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`0.023 s`
Имя для программного использования	`T_pp_d`
Вычисляемый	Да

# Specify q-axis time constant — настройте постоянную времени по оси q
Open circuit | Short circuit

Details

Выберите между Open circuit и Short circuit.

Настройка этого параметра влияет на видимость параметров постоянной времени по оси .

Значения	`Open circuit` \| `Short circuit`
Значение по умолчанию	`Open circuit`
Имя для программного использования	`option_q`
Вычисляемый	Нет

# q-axis subtransient open-circuit Tq0" — сверхпереходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения по оси q
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Сверхпереходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify q-axis time constant установлено значение Open circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`0.07 s`
Имя для программного использования	`T_pp_q0`
Вычисляемый	Да

# q-axis subtransient short-circuit Tq" — сверхпереходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси q
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Сверхпереходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify q-axis time constant установлено значение Short circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`0.0269 s`
Имя для программного использования	`T_pp_q`
Вычисляемый	Да

Начальные состояния

# Initialization option — выбор инициализации
Set targets for rotor angle and Park’s transform variables | Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase

Details

Способ задания значений параметров и переменных в начале моделирования:

Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase — номинальные параметры задаются независимо от подключенной сети.
Set targets for rotor angle and Park’s transform variables — приоритет и начальные целевые значения для переменных блока задаются перед симуляцией с помощью настроек Initial Targets.

Зависимости

Если вы установите для этого параметра значение:

Set targets for rotor angle and Park’s transform variables — становится видимым раздел настроек параметров Initial Targets.
Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase — становится видимым раздел настроек параметров Initial Conditions.

Значения	`Set targets for rotor angle and Park’s transform variables` \| `Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase`
Значение по умолчанию	`Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase`
Имя для программного использования	`initialization_option`
Вычисляемый	Нет

# Terminal voltage magnitude — начальная амплитуда напряжения на клеммах
V | uV | mV | kV | MV

Details

Начальная амплитуда напряжения на клеммах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initialization option значение Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`24e3 V`
Имя для программного использования	`V_mag_start`
Вычисляемый	Да

# Terminal voltage angle — начальная фаза напряжения на клеммах
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Начальная фаза напряжения на клеммах.

Зависимости

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`0 deg`
Имя для программного использования	`V_ang_start`
Вычисляемый	Да

# Active power generated — генерируемая активная мощность
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Генерируемая активная мощность.

Зависимости

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`500e6 V*A`
Имя для программного использования	`P_t_start`
Вычисляемый	Да

# Reactive power generated — генерируемая реактивная мощность
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Генерируемая реактивная мощность.

Зависимости

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`0 V*A`
Имя для программного использования	`Q_t_start`
Вычисляемый	Да