Synchronous Machine Round Rotor

Синхронная машина с неявнополюсным ротором с основной или стандартной параметризацией.

synchronous machine round rotor

Описание

Блок Synchronous Machine Round Rotor моделирует синхронную машину с круглым ротором, используя фундаментальные или стандартные параметры.

Инициализация синхронной машины с использованием целевых значений потока нагрузки

Если блок находится в сети, совместимой с режимом частотно-временной симуляции, то можно выполнить анализ потока нагрузки в сети. Анализ потока нагрузки вводит установившиеся значения, которые можно использовать для инициализации машины.

Уравнения синхронной машины

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

где:

— электрический угол.
— количество пар полюсов.
— угол ротора (механический угол).

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

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

где:

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

.
, и — токи статора, протекающие от порта ~ к нормали n.
— базовая скорость.
и — потокосцепления осей d, q и нулевой последовательности.
— 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:

где:

— напряжение возбуждения.
и — 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.
— напряжение цепи возбуждения в относительных единицах с использованием модели синхронной машины во взаимообратной системе о.е.
и — магнитные потоки, соединяющие цепь возбуждения, демпферную обмотку по оси d, демпферную обмотку по оси q и две демпферные обмотки по оси q.
и — сопротивления цепи возбуждения ротора, одной демпферной обмотки по оси d, одной демпферной обмотки по оси q и двух демпферных обмоток по оси q.
и — 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:

(Если насыщение отключено),

(Если насыщение включено),

где:

— воздушный зазор по оси d или взаимное потокосцепление.
— воздушный зазор по оси q или взаимное потокосцепление.
— потокосцепление воздушного зазора.
— коэффициент насыщения.
— ненасыщенная взаимная индуктивность статора по оси d.
— взаимная индуктивность статора по оси d.
— ненасыщенная взаимная индуктивность статора по оси q.
— взаимная индуктивность статора по оси q.

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

где — напряжение воздушного зазора в о.е.

В относительных единицах:

может быть перестроен в:

Тогда уравнения потокосцепления статора определяются:

где:

— индуктивность рассеяния статора.
— взаимные индуктивности статора по осям d и q.

Тогда уравнения потокосцепления ротора определяются:

где:

— самоиндукция цепи возбуждения ротора.
— самоиндукция цепи возбуждения одной демпферной обмотки по оси d.
— самоиндукция цепи возбуждения одной демпферной обмотки по оси q.
— самоиндукция цепи возбуждения двух демпферных обмоток 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. 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 Simplified Synchronous Machine Measurement.

Ненаправленные

fd+ — положительная клемма обмотки возбуждения
электричество

Электрический порт, связанный с положительной клеммой обмотки возбуждения.

fd− — отрицательная клемма обмотки возбуждения
электричество

Электрический порт, связанный с отрицательной клеммой обмотки возбуждения.

R — ротор машины
вращательная механика

Механический порт, связанный с ротором машины.

C — корпус машины
вращательная механика

Механический порт, связанный с корпусом машины.

~ — обмотки статора
электричество

Расширяемый трехфазный порт, связанный с обмотками статора.

n — нейтраль
электричество

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, VA — номинальная полная мощность
555e6 В*А (по умолчанию)

Номинальная мощность.

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

Номинальное среднеквадратичное линейное напряжение.

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

Номинальная электрическая частота, при которой указывается номинальная полная мощность.

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

Число пар полюсов машины.

Specify parameterization by — параметризация блока
Fundamental parameters (по умолчанию) | Standard parameters

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 d и q. Этот параметр влияет на видимость настроек параметров Time Constant и Impedances.

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 (default) | 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, V — напряжение цепи возбуждения
95.95 В (по умолчанию)

Напряжение цепи возбуждения, создающее номинальное напряжение на клеммах 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, A — ток цепи возбуждения
1300 А (по умолчанию)

Ток цепи возбуждения, создающий номинальное напряжение на клеммах 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 и Specify parameterization by установлено значение Fundamental parameters, то параметр Stator zero-sequence inductance, в настройках Impedances будет виден.
Include и Specify parameterization by установлено значение Standart parameters, то параметр zero-sequence inductance, 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 -фазная магнитная 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 -фазная магнитная ось статора выравниваются, когда угол поворота ротора равен нулю.

Impedances

Stator d-axis mutual inductance (unsaturated) Ladu, pu — взаимная индуктивность оси d статора (ненасыщенная)
1.66 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Stator q-axis mutual inductance (unsaturated) Laqu, pu — взаимная индуктивность оси q статора (ненасыщенная)
1.61 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Stator zero-sequence inductance L0, pu — индуктивность нулевой последовательности статора
0.15 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization by установлено значение Fundamental parameters, а для параметра Zero Sequence установлено значение Include.

Stator leakage inductance Ll, pu — индуктивность рассеяния статора
0.15 (по умолчанию) | положительный скаляр

Индуктивность рассеяния статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

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

Stator resistance Ra, pu — сопротивление статора
0.003 (по умолчанию) | положительный скаляр

Сопротивление статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Rotor field circuit inductance Lfd, pu — индуктивность цепи возбуждения ротора
0.165 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Rotor field circuit resistance Rfd, pu — сопротивление цепи возбуждения ротора
0.0006 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Rotor d-axix damper winding 1 inductance L1d, pu — индуктивность обмотки одного демпфера по оси d ротора
0.1713 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Rotor d-axix damper winding 1 resistance R1d, pu — сопротивление обмотки одного демпфера по оси d ротора
0.0284 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Rotor q-axis damper winding 1 inductance L1q, pu — индуктивность обмотки одного демпфера по оси q ротора
0.7252 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Rotor q-axix damper winding 1 resistance R1q, pu — сопротивление обмотки одного демпфера по оси q ротора
0.00619 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Rotor q-axix damper winding 2 inductance L2q, pu — индуктивность обмотки двух демпферов по оси q ротора
0.125 (по умолчанию) | положительный скаляр

Индуктивность обмотки двух демпферов по оси ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

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

Rotor q-axix damper winding 2 resistance R2q, pu — сопротивление обмотки двух демпферов по оси q ротора
0.02368 (по умолчанию) | положительный скаляр

Сопротивление обмотки двух демпферов по оси ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

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

Stator leakage reactance Xl, pu — реактивное рассеяние статора
0.15 (по умолчанию) | положительный скаляр

Реактивное рассеяние статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

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

d-axis synchronous reactance Xd, pu — синхронная реактивность по оси d
1.81 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

q-axis synchronous reactance Xq, pu — синхронная реактивность по оси q
1.76 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

zero-sequence reactance X0, pu — реактивность нулевой последовательности
0.15 (по умолчанию) | положительный скаляр

Реактивность нулевой последовательности. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Specify parameterization by установлено значение Standard parameters, а для параметра Zero Sequence установлено значение Include.

d-axis transient reactance Xd', pu — переходная реактивность по оси d
0.3 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

q-axis transient reactance Xq', pu — переходная реактивность по оси q
0 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

d-axis subtransient reactance Xd", pu — сверхпереходная реактивность по оси d
0.23 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

q-axis subtransient reactance Xq", pu — сверхпереходная реактивность по оси q
0.25 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Time Constants

Specify d-axis time constant — настройка постоянной времени оси d
Open circuit (default) | Short circuit

Выберите между Open circuit и Short circuit.

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

d-axis transient open-circuit Td0', s — переходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения по оси d
8 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Больше 0.
Больше, чем d-axis subtransient open-circuit, Td0''.

Зависимости

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

d-axis transient short-circuit Td' — переходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси d
1.3260 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Больше 0.
Больше, чем d-axis subtransient short-circuit, Td''.

Зависимости

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

dd-axis subtransient open-circuit Td0", s — сверхпереходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения по оси d
0.03 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

d-axis subtransient short-circuit Td", s — сверхпереходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси d
0.0230 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

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

Выберите между Open circuit и Short circuit.

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

q-axis transient open-circuit Tq0', s — переходная постоянная времени разомкнутой цепи по оси q
1 (по умолчанию)| положительный скаляр

Переходная постоянная времени разомкнутой цепи по оси q. Этот параметр должен быть:

Больше 0.
Больше чем q-axis subtransient open-circuit, Tq0''.

Зависимости

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

q-axis transient short-circuit Tq', s — переходная постоянная времени замкнутой цепи по оси q
0.3693 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Больше 0.
Больше чем q-axis subtransient short-circuit, Tq''.

Зависимости

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

q-axis subtransient open-circuit Tq0", s — сверхпереходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения по оси q
0.07 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

q-axis subtransient short-circuit Tq", s — сверхпереходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси q
0.0269 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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