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双馈感应发电机的建模优化

【摘要】:在以同步转速ω0旋转的d-q-0坐标系下,不计零轴分量,双馈感应发电机的定、转子绕组均采用电动机惯例,建立双馈感应发电机数学模型。式(2-5)~式(2-7)为双馈感应发电机的基本方程。图2-3 用发电机等效暂态电动势和暂态阻抗表示的等效电路

由于双馈感应发电机是一个多变量、强耦合、非线性、时变的高阶系统,为了便于分析,通常作如下假设[3]

1)忽略空间谐波,假设三相绕组对称且在空间相差120°,所产生的磁动势按正弦规律分布。

2)忽略磁路非线性饱和,假设各绕组的自感和互感都为定值。

3)忽略铁心损耗。

4)忽略频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。

5)若无特别说明,转子侧的参数都是折算到定子侧,折算后的定子和转子绕组匝数相同。

在以同步转速ω0旋转的d-q-0坐标系下,不计零轴分量,双馈感应发电机的定、转子绕组均采用电动机惯例,建立双馈感应发电机数学模型

1)磁链方程

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式中,Lss=Ls+LmLrr=Lr+LmΨsdΨsq分别为定子磁链的d、q轴分量;ΨrdΨrd分别为转子磁链的d、q轴分量;isdisq分别为发电机定子电流的d、q轴分量;irdirq分别为转子电流的d、q轴分量;LsLr分别为定子、转子的漏感;Lm为定子和转子之间的互感。

2)电压方程

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式中,usdusq分别为发电机定子电压的d、q轴分量;urdurq分别为转子电压的d、q轴分量;RsRr分别为发电机定、转子电阻;s为转差率。

3)电磁转矩方程

Te =npLmisqird-isdirq) (2-7)

式中,np为发电机的极对数

式(2-5)~式(2-7)为双馈感应发电机的基本方程。为了研究方便,忽略定子绕组暂态,并设d、q轴参数对称,推导得出的双馈感应发电机简化实用动态等效模型为

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式(2-8)、式(2-9)中,978-7-111-49105-7-Chapter02-12.jpg978-7-111-49105-7-Chapter02-13.jpgXrr0LrrEd′、Eq′分别为发电机等效暂态电动势978-7-111-49105-7-Chapter02-14.jpg的d、q轴分量;T′0为定子开路时转子回路的时间常数Rs为定子电阻;Xs为暂态电抗;Xs为定子同步电抗。

用发电机等效暂态电动势978-7-111-49105-7-Chapter02-15.jpg和暂态阻抗Rs+jXs表示的等效电路如图2-3所示。

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图2-3 用发电机等效暂态电动势和暂态阻抗表示的等效电路