高压无刷同步发电机的数学模型

摘要

建立了d、q轴无刷励磁凸极高压同步发电机的数学模型

关键字

数学模型，无刷同步发电机，无刷励磁系统。

简介

在一些现代化的统一高压自动化电气化船舶系统(UHAEES)中，我们主要使用高压(6.6千伏)和柴油控制的无刷同步发电机。在这样的同步发电机励磁系统中，我们采用的同步电机转子为三相绕组，定子为励磁绕组。采用旋转二极管变换器对三相绕组电压进行转换，供电给SG励磁绕组。

eq1

你在哪里_d,你_问-定子回路电压;

我_d,我_问-定子绕组电流;

Ψ_d,Ψ_问-定子绕组发热磁通

我_f,Ψ_f-励磁绕组电流和磁通

iD, iQ -阻尼绕组电流;

-与同步速度相关的转子滑移;

米_E=Ψ_diq+Ψ_qid-机器电磁转矩;

P = d/dt_b-参数为TB的微分符号

R -定子绕组主动电阻;

T_做T_DT_问-励磁电路和阻尼器绕组的时间常数;

-电机惯量常数

x_d, x_问-定子的同步反应;

x_广告, x_aq-定子自感反应

x_{理查德·道金斯}, x_中移动，阻尼器绕组的总反应性;

对于电压调节，我们使用恒压电子脉冲调节器，它将电源的恒定电压转换为同步励磁机励磁绕组的调节电压。在这种转换中，我们使用功率半导体控制元件IGBT -晶体管，而它们的调节是通过对源电源的时间脉冲电压调制完成的。

SG通过d轴和q轴每单位系统的数学模型可以用方程组[1]：

物理单位表示

对于从单位表示到物理单位的转换，我们乘以基本值。对于定子电路，我们使用以下基本值:定子标称电压、电流幅值;

Ψ_b= U_b/ω_b通量

在ω_b=ω_年代= 2πƒ_b-同步转子角速度(与_b= 50Hz， ω_年代= 314.16 rad/sec;

Z_b= U_b/我_b——阻力;

-总功率;

旋转扭矩;

对于SG的绕组励磁，我们使用以下基本值:

对于纵向阻尼回路:

横向阻尼回路:

在方程(eq1)中，我们考虑了同步电机和阻尼绕组中所有重要的电磁和机电过程。根据所提出问题的具体特殊性，(eq1)可以在其特定部分进行相当简化，而不会对预期的解决方案造成很大损失。

对于方程，对于SG的各种自动化方式，都需要对方程进行变换，使输入输出可变电流、可变电压在单位系统中分别表示d、q轴上的对应向量。

提出的模型

进入数学模型，在旋转坐标中描述无刷励磁机，重要的是要注意，机器的旋转轴连接到定子，而不是通常模型中的转子。由于激子的坐标轴与SG的坐标轴没有区别，我们为它们引入了其他表示d1, q1。因此，单位形式的同步励磁器方程如下:

eq2

u_d1,你_第一季度,你_f,我_d1,我_第一季度,我_f,Ψ_d1,Ψ_第一季度,Ψ_f-励磁机电枢和绕组的纵轴和横轴的电压、电流和流量;

P -微分符号;

S -转子滑块的机器;

T_d0-励磁电路时间常数;

r, x_d1, x_第一季度, x_f-绕组主动电阻和无功电阻;

x_ad1-沿纵轴的电枢自感反应性;

在同步电机暂态过程的近似研究中，可以通过排除定子回路中的变压器电动势来简化方程。如果我们同时排除pΨ_d1pΨ_第一季度和sΨ_d1sΨ_第一季度错误彼此得到了相当大的补偿。进一步简化，忽略电枢的主动电阻(r =0)。

在这种情况下，激子方程将非常简单:

eq3

我们还应该考虑通过旋转变换器的励磁电枢绕组与机器励磁绕组之间的联系。

为此，我们可以用一定的等效电阻RE [2，3.，4，5]。

因此,

eq4

在那里,k_u和k_我取决于旋转变换器的结构和励磁绕组的参数。

结论

所提出的无刷同步发电机模型可用于透视图舰船UHAEES的计算机建模。

参考文献

1. 船舶电气设备建模与自动化方法:大学手册/ A.P. Baranov, M.M. Rayimov。次抢断。: ELMOR, 1997年。-232便士。(俄罗斯)。
2. 布特哒。雷竞技网页版非接触式电机/ d.a.b ut - M:高中，1990 - 417p(俄语)。
3. Colbia-Vega A, de Léon-Morales J, Fridman L, Salas-Péna O， & Mata-Jiménez MT.基于滑模技术的超机械动力系统鲁棒励磁控制设计。电力系统决议2008;78:1627 - 1634。
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5. Park JW, Harley RG, venayagamoorthy GK。基于MLP/RBF神经网络的电力系统同步发电机自适应临界最优神经控制电子学报。2003;39(5):1529-1540。