同步电机的标幺值系统

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1、2 - 3 同步电机的标幺值系统 ?定子基值的选取： ?频率的基值：（额定频率） ?定子电流、电压基值： 额定值（幅值） 相电流 相电压 其余量的基值按上述基值自动设定 （要使标么值表达的基本方程式与实在值形式 一致） = 实在值 标么值 基值 2 mN II = 2 (Y) 3 N m U U = 0 ff = 2 - 3 同步电机的标幺值系统 ?转子基值： 不同的标么值系统 ?励磁绕组的电流基值 电压基值 ?纵轴阻尼绕组的电流基值 电压基值 ?横轴阻尼绕组的电流基值 电压基值 选择原则：使磁链方程和电压方程简单 fd I fd U 1d I 1d U 1q I 1q U 2 - 3 同步电

2、机的标幺值系统 ?其它量的基值选取： ?角频率基值： 同步速： ?时间基值： 转子为同步速时，转过1 r a d （电角度）所需的时间 ?磁链基值电压基值时间基值 定子每相磁链的基值： 转子磁链的基值： 1 t = tt= （相绕组磁链 额定值的幅值） m Ut = m = ffdd Ut = 11dd Ut = 11qq Ut = 0 22ff = 1 = 其它量的基值选取 ?功率基值： 三相电机： ?转矩基值： P：极对数 （额定视在功率） 瞬时功率：() 2 3 aabbcc puiuiui=+ 33 22 mm nn UI PU I = N S= 3 2 mm UI = P T P =

3、 e e P TP P = 0 11 e ee TT T P TP = = 其它量的基值选取 ?阻抗基值电压基值 / 电流基值 定子每相阻抗基值： ?电感基值阻抗基值 / 角频率基值 定子每相电感基值： 磁链基值电感基值 电流基值 m m U Z I = Z L = m L I = 2 - 3 同步电机的标幺值系统 ?定子绕组与转子绕组对应基值的比值： m ifd fd I k I ? m ufd fdfd U k U =? 1 1 m i d d I k I ? 1 11 m u d dd U k U =? 1 1 m i q q I k I ? 1 11 m u q qq U k U =?

4、 2 - 3 同步电机的标幺值系统 ?同步电机的磁链方程： 01 0 1dd dafdfda dd L iMiMi = + 011 3 2 fdafddffd fdf dd MiL iMi= + 11 01111 3 2 da ddfd fddd MiMiLi= + 两边同除 fd 两边同除 1d 两边同除 1 0 1qq qa qq L iMi = + 11 0111 3 2 qa qqqq MiL i= + 两边同除 1d 两边同除 2 - 3 同步电机的标幺值系统 ?定子d轴磁链方程： 0 1 01 11 afdfd dda dd mifdfdi dd Mi LiMi LIL kIL k

5、I = +右边 m L I = m ifd fd I k I = 1 1 m i d d I k I = 11dddafdfda dd LiMiMi = + d d L L L = 1 0 1 1 1 a d a d i d M M Lk = 0 1 afd afd ifd M M Lk = 2 - 3 同步电机的标幺值系统 ?励磁绕组磁链方程： 0 1 1 11 3 2 afd ffdfdf d dd mifdfdi dd ufdufdufd M LiM ii LLL Ik IkI kkk = +右边 fdm ufdufd L I kk = m ifd fd I k I = 1 1 m i

6、d d I k I = 11fdfaddffdfdf dd MiLiMi= + 0 3 2 afd fadufd M Mk L = 1 1 1 f dufd f d i d Mk M Lk = ffdufd ffd ifd Lk L Lk = 2 - 3 同步电机的标幺值系统 ?纵轴阻尼绕组磁链方程： 1 0 1 111 11 111 3 2 a d fdfd ddd mifdfdi dd u du du d M Mi iLi LLL Ik IkI kkk = +右边 1 11 dm u du d L I kk = m ifd fd I k I = 1 1 m i d d I k I = 11

7、1111daddfdfddd MiMiLi= + 1 0 11 3 2 a d adu d M Mk L = 111 11 1 du d d i d Lk L Lk = 1 1 1 fd u d fd ifd M k M Lk = 2 - 3 同步电机的标幺值系统 ?定子q轴磁链方程： 1 01 11 qqa qq mi qq LiMi LIL kI = +右边 m L I = 1 1 m i q q I k I = 11qqqa qq LiMi = + q q L L L = 1 0 1 1 1 a q a q i q M M Lk = 2 - 3 同步电机的标幺值系统 ?横轴阻尼绕组磁链方

8、程： 1 0 111 11 11 3 2 a q qqq mi qq u qu q M iLi LL IkI kk = +右边 1 11 qm u qu q L I kk = 1 1 m i q q I k I = 11111qaqqqq MiLi= + 1 0 11 3 2 a q aqu q M Mk L = 111 11 1 qu q q i q Lk L Lk = 转子基值的选择原则1 为使互感系数的标么值可逆 1 0 11 3 2 a d adu d M Mk L = 0 1 afd afd ifd M M Lk = 0 3 2 afd fadufd M Mk L = 2 3 ufd

9、ifd kk= 1 0 1 1 1 a d a d i d M M Lk = 11 2 3 u di d kk= 1 1 1 fd u d fd ifd M k M Lk = 1 1 1 f dufd f d i d Mk M Lk = 11ufdifdu di d kkkk= 11 2 3 u qi q kk= 1 0 1 1 1 a q a q i q M M Lk = 1 0 11 3 2 a q aqu q M Mk L = 3 2 mmfdfd UIUI = 11 3 2 mmdd UIUI = 11 3 2 mmqq UIUI = 11fdfddd UIUI = 同步电机转子基值的

10、选取 ?先自由选取kifd，ki1d 及ki1q 由转子电流基值的不同选取方式，得 到不同的标么值系统 ?由选定的kifd，ki1d 及ki1q，得到kufd，ku1d 及 ku1q 保证标幺值形式的互感系数也可逆 11 2 3 u qi q kk= 2 3 ufdifd kk= 11 2 3 u di d kk= 互感系数可逆的xad 标幺值系统 ?励磁绕组的电流基值： 转子以同步速旋转时，基值的励磁电流在定子 中感应出幅值为xadIm（实在值）的空载电压 ()cos0 adaa pripu= = 0dafdfd Mi =0 q = 0 0 = 空载稳态： 0 0i =0 d i =0 q

11、i = 1 0 d i= 1 0 q i= （恒值） 0 sin afdfd Mi= 0 = ， fdfd iI = 时： 0afdfdadm MiLI = 0afdfdadm MiL I = 互感系数可逆的xad 标幺值系统 ?励磁绕组的电流基值： ?各互感系数的标么值： 0afd m ifd fdad M I k IL = ad ad L L L = 0 1 afd afd ifd M M Lk = adafd LM= 互感系数可逆的xad 标幺值系统 ?阻尼绕组的电流基值： 规定： 1 0 1 1 ma d i d dad IM k IL = 1 0 1 1 1 a d a d i d

12、M M Lk = 1ada d LM= 1 0 1 1 a q m i q qaq M I k IL = 1 0 1 1 1 a q a q i q M M Lk = 1aqa q LM= 1 0 1a ddadm MiL I =即 1 0 1a qqaqm MiL I = 互感系数可逆的xad 标幺值系统 ?转子各绕组的电压、磁链基值： 1 1 2 3 u d i d k k = 1 1 2 3 u q i q k k = 2 3 ufd ifd k k = 3 2 m fdm fd I UU I = 1 1 3 2 m dm d I UU I = 1 1 3 2 m qm q I UU I

13、 = 互感系数可逆的xad 标幺值系统 ?转子各绕组的阻抗基值： fd fd fd U Z I = 2 3 2 mm fdm I I U I = 2 3 2 m fd I Z I = 2 3 2 ifd kZ= 1 1 1 d d d U Z I = 2 1 3 2 i d kZ= 1 1 1 q q q U Z I = 2 1 3 2 i q kZ= 互感系数可逆的xad 标幺值系统 ?优点：有些实在值不等的互感系数，在标么 值形式下变为相等。 ?d轴上所有绕组的气隙电感系数都相等 ?q轴上所有绕组的气隙电感系数都相等 11a dad MM= afdfad MM= ad L 11a qaq

14、MM= aq L ad x= aq x= 11f dfd MM = 互感系数可逆的xad 标幺值系统 1 11 1 f dufd f dfd i d Mk MM Lk = 1 0 1 1 ma d i d dad IM k IL = 0afd m ifd fdad M I k IL = 1 1 2 3 f d ifdi d M Lk k = 10 1 0 2 3 a ad f d d d a afd M L M L ML = 2 1 1 1 1 2 1 112 1 21 3 4 22 2 2 3 sin w d s d fd dw sfd fd d d fd lPwk aP w w wl l k a a L w a = 11 1112 8 sin 22 dw dd d s a lwk aP L w ad L L = ad L= ad x= 互感系数