同步发电机二阶模型

励磁系统分类


直流励磁系统，通过直流励磁机提供励磁功率。 交流励磁系统，通过交流励磁机及半导体可控或不 可控整流提供励磁功率。 静止励磁系统，从机端或电网取得交流功率，经可 控整流提供励磁功率，通常为自并励，自复励。
17
励磁调节系统数学模型

典型的可控硅励磁调节系统
T pU U K (U U U U ) A R R A ref t s F TL pU f ( K L S E )U f U R TF pU F U F K F [U R ( K L S E )U f ] TL
转子f绕组电压方程：
' d0 ' dEq
T
X d X ' X d X '' Ee ( E '' Eq '' Eq ) dt Xd X Xd X
' q ' d ' d ' d ' d
12
同步发电机五阶模型
转子D绕组电压方程：
'' dEq
T
'' d0
X X1 '' '' ' ' '' Td 0 Eq Eq (Xd Xd )id dt X X1 dt
'' d ' d
' dEq
转子Q绕百度文库电压方程：
'' dE '' '' Tq''0 d Ed (Xq Xq )iq dt
13
同步发电机五阶模型
转子运动方程：
d T j dt Tm Te D ( 1) '' '' '' '' T [ E i E i ( X X m q q d d d q )id iq ] D ( 1) ' d 1 dt
电力系统仿真
电力系统数字仿真原理
1
电力系统数字仿真原理



电力系统数学模型描述各个元件和全系统物理 量的变化规律，是电力系统数字仿真的基础。 数学模型和接口 元件和系统的初值 以及坐标变换
2
电力系统数字仿真原理



1、综合向量的坐标变换 2、同步发电机数学模型 3、励磁调节系统数学模型 4、原动机及调速系统数学模型 5、负荷数学模型 6、变压器数学模型 7、输电线路数学模型 8、常微分方程数值解法
定子电流的零轴分量:零序电流
ia i b ic
cos( 120 ) cos( 120 ) sin( 120 ) sin( 120 ) 1 1 2 2
idq 0 Piabc
7
同步发电机数学模型

经过Park变换后 定子侧看到的励磁电压

模型简单，机网接口方便，在大规模电力系统 分析中广泛使用。
10
同步发电机五阶模型



当对电力系统暂态稳定分析精度要求高时，采 用五阶模型。 五阶模型考虑了发电机在发生暂态过程时，次 暂态电势不变的特点。 因此将暂态电势和次暂态电势引入微分方程中。
11
同步发电机五阶模型
定子电压方程：
'' '' u r i E X q a d d q iq ra id d '' '' u r i E X d a q q d id ra iq q
3
综合向量和坐标变换
——三相电磁量的综合向量
ia I cos 2 ib I cos( ) 3 2 ic I cos( ) 3 2 2 2 2 i (ia ib ic ) 3 cos 1 (ia / i )
4
综合向量和坐标变换
——坐标变换
id I cos( ) iq I sin( )
E f X ad uf rf

发电机空载电动势
Eq X ad i f
8
9
同步发电机二阶模型
' ' & & & u E (ra jX d )i d ' & * ' & Tj Tm T ( Re( E D ( E ) id D 1) )( D (1) 1) e q iEI q d dt ' d 1 dt




励磁系统向发电机提供励磁电流和励磁功率， 起着调价电压、保持发电机机端电压或枢纽站 电压恒定的作用，可控制并列运行发电机的无 功功率分配。 可帮助提高电力系统的稳定极限。 特别是电力电子技术的发展，极大地改善了电 力系统的暂态稳定性。 电力系统稳定器（PSS），可增强系统的电气 阻尼。
16
励磁调节系统数学模型
5
综合向量和坐标变换
——坐标变换
ia I cos ib I cos( 2 3) ic I cos( 2 3)
id I cos( ) iq I sin( )
id 2 3[ia cos ib cos( 120 ) ic cos( 120 )] iq 2 3[ia sin ib sin( 120 ) ic sin( 120 )] i0 1 3(ia ib ic )
6
平衡的三相系统，满足：ia + ib+ ic=0 不平衡的三相系统，三相电流是三个独立的变量，仅 用两个新变量(d轴分量和q轴分量)不足以代表原来的 三个变量。增选第三个新变量i0 ，其值为：
1 i0 (ia ib ic ) 3
cos id 2 iq 3 sin 1 i 0 2
14
发电机各模型使用范围




在参数不可靠的情况下，采用二阶模型较为稳 妥 当要计及励磁系统动态时，最简单的模型就是 三阶模型 四阶实用模型和三阶实用模型常用于可忽略转 子绕组次暂态过程但又要考虑定子次暂态过程 的物理问题 五阶模型更适用于水轮机，六阶模型更适用于 实心转子汽轮机
15
励磁调节系统数学模型
18
原动机及调速系统数学模型



向发电机提供机械功率和机械能的装置，如水 轮机、汽轮机。 为了控制原动机向发电机输出的机械功率，保 持系统频率稳定；在并列运行的发电机间合理 分配负荷——调速器 通过改变调速器的参数及给定值，可得到发电 机的功率-频率特性。