Synchronous Machine Salient Pole

Cинхронная явнополюсная машина с фундаментальной или стандартной параметризацией.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Electromechanical.Synchronous.SalientPole

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Electromechanical/Synchronous/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:

где

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

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

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

где

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

.

где , и — напряжения статора, измеренные от порта ~ к порту нейтрали n;
— базовая скорость в относительных единицах;
, и — потокосцепления осей , и нулевой последовательности;
— скорость вращения ротора в относительных единицах;
— активное сопротивление статора;
, и — токи обмотки статора по оси , и ток статора нулевой последовательности, определяемые как:

,

где , , и — токи на статоре от порта ~ до нейтрали n.

Уравнения напряжения ротора:

где

— напряжение возбуждения;
, — напряжения на одной демпферной обмотке по оси и на одной демпферной обмотке по оси . Эти напряжения равны 0;
, , — магнитные потоки, соединяющие цепь возбуждения, демпферную обмотку по оси и демпферную обмотку по оси ;
, , — сопротивления цепи возбуждения ротора, одной демпферной обмотки по оси и одной демпферной обмотки по оси ;
, , — токи, протекающие в цепи возбуждения, одной демпферной обмотки по оси и одной демпферной обмотки по оси .

Уравнения насыщения описываются следующим образом:

(Если насыщение отключено),

(Если насыщение включено),

где

— потокосцепление в воздушном зазоре по оси или взаимное потокосцепление;
— потокосцепление в воздушном зазоре по оси или взаимное потокосцепление;
— потокосцепление в воздушном зазоре;
— коэффициент насыщения;
— ненасыщенная взаимная индуктивность статора по оси ;
— взаимная индуктивность статора по оси .

Функция коэффициента насыщения вычисляется с помощью интерполяционной таблицы разомкнутой цепи в относительных единицах как:

где — напряжение воздушного зазора в относительных единицах.

В относительных единицах:

могут быть преобразованы в:

Тогда уравнения потокосцепления статора определяются:

где

— индуктивность рассеяния статора;
, — взаимные индуктивности статора по осям и .

Тогда уравнения потокосцепления ротора определяются:

где

— самоиндукция цепи возбуждения ротора;
— самоиндукция цепи возбуждения одной демпферной обмотки по оси ;
— самоиндукция цепи возбуждения одной демпферной обмотки по оси ;
— цепь возбуждения ротора и взаимная индуктивность одной обмотки демпфера по оси .

Индуктивности описываются следующими уравнениями:

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

Тогда крутящий момент ротора равен:

Порты

Ненаправленные

# fd+ — положительный вывод обмотки возбуждения
электричество

Details

Электрический порт, связанный с положительной клеммой обмотки возбуждения.

Имя для программного использования

fd_p

# fd− — отрицательный вывод обмотки возбуждения
электричество

Details

Электрический порт, связанный с отрицательной клеммой обмотки возбуждения.

Имя для программного использования

fd_n

# R — ротор машины
вращательная механика

Details

Механический порт, связанный с ротором машины.

Имя для программного использования

rod_flange

# C — корпус машины
вращательная механика

Details

Механический порт, 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 в точке обмотки с нейтралью по типу Звезда.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Zero sequence значение Include.

Имя для программного использования

n

Выход

# o — машинные измерения в относительных единицах
вектор

Details

Порт, выводящий текущие значения переменных машины. Представляет собой вектор 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.

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	`300e6 V*A`
Имя для программного использования	`S_rated`
Вычисляемый	Да

# Rated voltage — среднеквадратичное 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
Hz | kHz | MHz | GHz

Details

Номинальная электрическая частота, при которой указывается 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	`10`
Имя для программного использования	`N_pole_pairs`
Вычисляемый	Да

# Specify parameterization type by — параметризация блока
Fundamental parameters | Standard parameters

Details

Метод параметризации блока. Возможны следующие варианты:

Fundamental parameters — настройте импеданс с использованием фундаментальных параметров.
Standard parameters — настройте импеданс с использованием стандартных параметров и укажите постоянные времени по осям и .

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

# 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 voltage | Field circuit current

Details

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.

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

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

Details

Напряжение цепи возбуждения, создающее номинальное напряжение на клеммах машины.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by значение Field circuit voltage.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`216.54 V`
Имя для программного использования	`E_fd_base`
Вычисляемый	Да

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

Details

Ток цепи возбуждения, создающий номинальное напряжение на клеммах машины.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify field circuit input required to produce rated terminal voltage at no load by значение Field circuit current.

Единицы измерения	`A` \| `pA` \| `nA` \| `uA` \| `mA` \| `kA` \| `MA`
Значение по умолчанию	`1000 A`
Имя для программного использования	`I_fd_base`
Вычисляемый	Да

# Zero sequence — модель нулевой последовательности
Exclude | Include

Details

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.

Значения	`Exclude` \| `Include`
Значение по умолчанию	`Include`
Имя для программного использования	`zero_sequence`
Вычисляемый	Нет

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

Details

Точка отсчета для измерения угла поворота ротора.

При выборе значения Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis ось ротора и -фазная магнитная ось статора выравниваются, когда угол поворота ротора равен нулю.

При выборе значения Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis ось ротора и -фазная магнитная ось статора выравниваются, когда угол поворота ротора равен нулю.

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

Сопротивления

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

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.9`
Имя для программного использования	`L_adu`
Вычисляемый	Да

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

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.55`
Имя для программного использования	`L_aqu`
Вычисляемый	Да

# Stator zero-sequence inductance L0 — индуктивность нулевой последовательности статора

Details

Индуктивность нулевой последовательности статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Fundamental parameters, а для параметра Zero sequence установите значение Include.

Значение по умолчанию	`0.15`
Имя для программного использования	`L_0`
Вычисляемый	Да

# Stator leakage inductance Ll — индуктивность рассеяния статора

Details

Индуктивность рассеяния статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by 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	`0.011`
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	`0.2571`
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

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by 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 ротора

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.2`
Имя для программного использования	`L_1d`
Вычисляемый	Да

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

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.0354`
Имя для программного использования	`R_1d`
Вычисляемый	Да

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

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.2567`
Имя для программного использования	`L_1q`
Вычисляемый	Да

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

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Fundamental parameters.

Значение по умолчанию	`0.0428`
Имя для программного использования	`R_1q`
Вычисляемый	Да

# Stator leakage reactance Xl — реактивное сопротивление рассеяния статора

Details

Реактивное сопротивление рассеяния статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Standard parameters.

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

# d-axis synchronous reactance Xd — синхронное реактивное сопротивление по оси

Details

Синхронное реактивное сопротивление по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Standard parameters.

Значение по умолчанию	`1.05`
Имя для программного использования	`X_d`
Вычисляемый	Да

# q-axis synchronous reactance Xq — синхронное реактивное сопротивление по оси

Details

Синхронное реактивное сопротивление по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Standard parameters.

Значение по умолчанию	`0.7`
Имя для программного использования	`X_q`
Вычисляемый	Да

# Zero-sequence reactance X0 — реактивное сопротивление нулевой последовательности

Details

Реактивное сопротивление нулевой последовательности. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Standard parameters, а для параметра Zero sequence значение Include.

Значение по умолчанию	`0.15`
Имя для программного использования	`X_0`
Вычисляемый	Да

# d-axis transient reactance Xd' — переходное реактивное сопротивление по оси

Details

Переходное реактивное сопротивление по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Standard parameters.

Значение по умолчанию	`0.35`
Имя для программного использования	`X_p_d`
Вычисляемый	Да

# d-axis subtransient reactance Xd" — сверхпереходное реактивное сопротивление по оси

Details

Сверхпереходное реактивное сопротивление по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Standard parameters.

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

# q-axis subtransient reactance Xq" — сверхпереходное реактивное сопротивление по оси

Details

Сверхпереходное реактивное сопротивление по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify parameterization type by значение Standard parameters.

Значение по умолчанию	`0.325`
Имя для программного использования	`X_pp_q`
Вычисляемый	Да

Постоянные Времени

# Specify d-axis time constant — настройка постоянной времени оси
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
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

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify d-axis time constant значение Open circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`5.25 s`
Имя для программного использования	`T_p_d0`
Вычисляемый	Да

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

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify d-axis time constant 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
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

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify d-axis time constant значение Short circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`1.75 s`
Имя для программного использования	`T_p_d`
Вычисляемый	Да

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

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify d-axis time constant значение Short circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`0.0214 s`
Имя для программного использования	`T_pp_d`
Вычисляемый	Да

# Specify q-axis time constant — настройка постоянной времени по оси
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 по оси
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify q-axis time constant значение Open circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`0.05 s`
Имя для программного использования	`T_pp_q0`
Вычисляемый	Да

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

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify q-axis time constant значение Short circuit.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`0.0232 s`
Имя для программного использования	`T_pp_q`
Вычисляемый	Да

Начальные условия

# Initialization option — вариант 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.

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 targets for rotor angle and Park's transform variables`
Имя для программного использования	`initialization_option`
Вычисляемый	Нет

# Terminal voltage magnitude — напряжение на выводах
V | uV | mV | kV | MV

Details

Укажите напряжение на выводах.

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 — угол напряжения на выводах
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Укажите угол напряжения на выводах.

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 — активная мощность
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Укажите активную мощность.

Зависимости

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`270e6 V*A`
Имя для программного использования	`P_t_start`
Вычисляемый	Да

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

Details

Укажите реактивную 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

Примеры

Явнополюсный генератор с регуляторами