Синхронная машина с явнополюсным ротором

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 Синхронная машина с явнополюсным ротором 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 Нулевая последовательность значение Включить.

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 Измеритель синхронной машины.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

# Номинальная полная мощность — номинальная полная мощность
Вт | мкВт | мВт | кВт | МВт | ГВт | 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

# Номинальное напряжение — среднеквадратичное линейное напряжение
В | uV | мВ | кВ | МВ

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

# Номинальная электрическая частота — номинальная электрическая частота
Гц | кГц | МГц | ГГц

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

# Число пар полюсов — число пар полюсов

Details

Число пар полюсов машины.

Значение по умолчанию	`10`
Имя для программного использования	`N_pole_pairs`
Вычисляемый	Да

# Выбор способа параметризации — параметризация блока
Фундаментальные параметры | Стандартные параметры

Details

Метод параметризации блока. Возможны следующие варианты:

Фундаментальные параметры — настройте импеданс с использованием фундаментальных параметров.
Стандартные параметры — 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

# Выбор параметра цепи возбуждения, необходимого для получения номинального напряжения на холостом ходу — укажите цепь возбуждения, необходимую для получения номинального напряжения при отсутствии нагрузки
Напряжение цепи возбуждения | Ток цепи возбуждения

Details

Метод параметризации цепи возбуждения. Возможны следующие варианты:

Напряжение цепи возбуждения — настройте напряжение цепи возбуждения.
Ток цепи возбуждения — 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

# Напряжение цепи возбуждения — 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 Выбор параметра цепи возбуждения, необходимого для получения номинального напряжения на холостом ходу значение Напряжение цепи возбуждения.

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

# Ток цепи возбуждения — ток цепи возбуждения
А | пА | нА | мкА | мА | кА | МА

Details

Ток цепи возбуждения, создающий номинальное напряжение на клеммах машины.

Зависимости

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

# Нулевая последовательность — модель нулевой последовательности
Исключить | Включить

Details

Модель с нулевой последовательностью:

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

Исключить — 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

# Определение угла ротора — точка отсчета для измерения угла поворота ротора
Угол между магнитной осью фазы А и осью d | Угол между магнитной осью фазы А и осью q

Details

Точка отсчета для измерения угла поворота ротора.

При выборе значения Угол между магнитной осью фазы А и осью d ось ротора и -фазная магнитная ось статора выравниваются, когда угол поворота ротора равен нулю.

При выборе значения Угол между магнитной осью фазы А и осью q 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

# Взаимная индуктивность статора по оси d (без насыщения) 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 Выбор способа параметризации значение Фундаментальные параметры.

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

# Взаимная индуктивность статора по оси q (ненасыщенная) Laqu — взаимная индуктивность оси статора (ненасыщенная)

Details

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

Зависимости

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

# Индуктивность статора нулевой последовательности L0 — индуктивность нулевой последовательности статора

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Выбор способа параметризации значение Фундаментальные параметры, а для параметра Нулевая последовательность установите значение Включить.

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

# Индуктивность рассеяния статора Ll — индуктивность рассеяния статора

Details

Индуктивность рассеяния статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Зависимости

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

# Активное сопротивление статора 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

# Индуктивность цепи возбуждения ротора 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

# Активное сопротивление цепи возбуждения ротора Rfd — сопротивление цепи возбуждения ротора

Details

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

Зависимости

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

# Индуктивность демпферной обмотки ротора 1 по оси d L1d — индуктивность обмотки одного демпфера по оси ротора

Details

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

Зависимости

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

# Активное сопротивление демпферной обмотки ротора 1 по оси d R1d — сопротивление обмотки одного демпфера по оси ротора

Details

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

Зависимости

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

# Индуктивность демпферной обмотки ротора 1 по оси q L1q — индуктивность обмотки одного демпфера по оси ротора

Details

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

Зависимости

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

# Активное сопротивление демпферной обмотки ротора 1 по оси q R1q — сопротивление обмотки одного демпфера по оси ротора

Details

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

Зависимости

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

# Реактивное сопротивление рассеяния статора Xl — реактивное сопротивление рассеяния статора

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Выбор способа параметризации значение Стандартные параметры.

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

# Синхронное реактивное сопротивление оси d Xd — синхронное реактивное сопротивление по оси

Details

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

Зависимости

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

# Синхронное реактивное сопротивление по оси q Xq — синхронное реактивное сопротивление по оси

Details

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

Зависимости

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

# Реактивное сопротивление нулевой последовательности X0 — реактивное сопротивление нулевой последовательности

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Выбор способа параметризации значение Стандартные параметры, а для параметра Нулевая последовательность значение Включить.

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

# Переходное реактивное сопротивление по оси d Xd' — переходное реактивное сопротивление по оси

Details

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

Зависимости

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

# Сверхпереходное реактивное сопротивление по оси d Xd" — сверхпереходное реактивное сопротивление по оси

Details

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

Зависимости

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

# Сверхпереходное реактивное сопротивление по оси q Xq" — сверхпереходное реактивное сопротивление по оси

Details

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

Зависимости

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

Постоянные Времени

# Способ задания постоянной времени по оси d — настройка постоянной времени оси
Разомкнутая обмотка | Замкнутая накоротко обмотка

Details

Выберите между Разомкнутая обмотка и Замкнутая накоротко обмотка.

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

# Переходная постоянная времени по оси d при разомкнутой обмотке статора Td0' — переходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения по оси
с | нс | мкс | мс | мин | ч | д

Details

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

Больше 0.
Больше, чем Сверхпереходная постоянная времени по оси d при разомкнутой обмотке статора Td0''.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания постоянной времени по оси d значение Разомкнутая обмотка.

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

# Сверхпереходная постоянная времени по оси d при разомкнутой обмотке статора Td0'' — сверхпереходная постоянная времени разомкнутой цепи возбуждения по оси
с | нс | мкс | мс | мин | ч | д

Details

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

Зависимости

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

# Переходная постоянная времени по оси d при замкнутой накоротко обмотке статора Td' — переходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси
с | нс | мкс | мс | мин | ч | д

Details

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

Больше 0.
Больше, чем Сверхпереходная постоянная времени по оси d при замкнутой накоротко обмотке статора Td".

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания постоянной времени по оси d значение Замкнутая накоротко обмотка.

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

# Сверхпереходная постоянная времени по оси d при замкнутой накоротко обмотке статора Td" — сверхпереходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси
с | нс | мкс | мс | мин | ч | д

Details

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

Зависимости

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

# Способ задания постоянной времени оси q — настройка постоянной времени по оси
Разомкнутая обмотка | Замкнутая накоротко обмотка

Details

Выберите между Разомкнутая обмотка и Замкнутая накоротко обмотка.

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

# Сверхпереходная постоянная времени по оси q при разомкнутой обмотке статора Tq0" — сверхпереходная постоянная времени разомкнутой цепи по оси
с | нс | мкс | мс | мин | ч | д

Details

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания постоянной времени оси q значение Разомкнутая обмотка.

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

# Сверхпереходная постоянная времени по оси q при замкнутой накоротко обмотке статора Tq'' — сверхпереходная постоянная времени замкнутой цепи возбуждения по оси
с | нс | мкс | мс | мин | ч | д

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания постоянной времени оси q значение Замкнутая накоротко обмотка.

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

# Вариант инициализации — вариант инициализации
Установить начальные значения угла ротора и переменных в dq координатах | Установить активную и реактивную мощности, действующее значение и фазу напряжения на выводах

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

# Напряжение на выводах — напряжение на выводах
В | uV | мВ | кВ | МВ

Details

Укажите напряжение на выводах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Вариант инициализации значение Установить активную и реактивную мощности, действующее значение и фазу напряжения на выводах.

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

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

# Активная мощность — активная мощность
Вт | мкВт | мВт | кВт | МВт | ГВт | 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

# Реактивная мощность — реактивная мощность
Вт | мкВт | мВт | кВт | МВт | ГВт | 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