第3章 同步發(fā)電機(jī)的基本方程_2014

1、第第3 3章章 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程 本章目的：本章目的： 根據(jù)根據(jù)理想同步電機(jī)理想同步電機(jī)內(nèi)部的各電磁量的關(guān)系，建立比較內(nèi)部的各電磁量的關(guān)系，建立比較 完整精確的完整精確的同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型，為電力系統(tǒng)暫態(tài)分析準(zhǔn)備，為電力系統(tǒng)暫態(tài)分析準(zhǔn)備 必要的知識(shí)必要的知識(shí) 同步電機(jī)原始方程式：各繞組及相互間電感系數(shù)時(shí)變；同步電機(jī)原始方程式：各繞組及相互間電感系數(shù)時(shí)變； 電壓方程式時(shí)變系數(shù)微分方程，不便于求解；電壓方程式時(shí)變系數(shù)微分方程，不便于求解； 同步電機(jī)同步電機(jī)Park方程式：定子側(cè)各繞組方程式從方程式：定子側(cè)各繞組方程式從abc坐標(biāo)系坐標(biāo)系 轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換到dq0坐標(biāo)

2、系，得到常系數(shù)微分方程；坐標(biāo)系，得到常系數(shù)微分方程；Park變換變換 同步電機(jī)對(duì)稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行：根據(jù)同步電機(jī)同步電機(jī)對(duì)稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行：根據(jù)同步電機(jī)Park方程式，得方程式，得 到用相量表示的穩(wěn)態(tài)電勢(shì)方程式，等值電路，相量圖；到用相量表示的穩(wěn)態(tài)電勢(shì)方程式，等值電路，相量圖； 空載電勢(shì)空載電勢(shì)Eq和等值隱極機(jī)電勢(shì)和等值隱極機(jī)電勢(shì)EQ的定義；的定義； 基本前提基本前提 同步電機(jī)基本回路圖（理想同步電機(jī)假設(shè)、假定正方向）同步電機(jī)基本回路圖（理想同步電機(jī)假設(shè)、假定正方向） 同步電機(jī)原始方程同步電機(jī)原始方程 電勢(shì)方程電勢(shì)方程 磁鏈方程磁鏈方程 電感系數(shù)電感系數(shù) ReviewReview：磁路歐姆定律磁路歐姆定律

3、u定子繞組自感系數(shù)定子繞組自感系數(shù)以以a相為例相為例 定子繞組自感系數(shù)定子繞組自感系數(shù)abc三相三相 u定子繞組間互感系數(shù)定子繞組間互感系數(shù)以以ab相為例相為例 定子繞組間互感系數(shù)定子繞組間互感系數(shù)abc三相三相 u轉(zhuǎn)子各繞組的自感系數(shù)和互感系數(shù)轉(zhuǎn)子各繞組的自感系數(shù)和互感系數(shù) u定子繞組和轉(zhuǎn)子各繞組間的互感系數(shù)定子繞組和轉(zhuǎn)子各繞組間的互感系數(shù)abc-f u定子繞組和轉(zhuǎn)子各繞組間的互感系數(shù)定子繞組和轉(zhuǎn)子各繞組間的互感系數(shù)abc-D u定子繞組和轉(zhuǎn)子各繞組間的互感系數(shù)定子繞組和轉(zhuǎn)子各繞組間的互感系數(shù)abc-Q 本節(jié)主要結(jié)論本節(jié)主要結(jié)論 磁鏈方程式中，同步電機(jī)許多電感系數(shù)隨轉(zhuǎn)子位置角磁鏈方程式中，同

4、步電機(jī)許多電感系數(shù)隨轉(zhuǎn)子位置角 發(fā)生周期性變化，是時(shí)變系數(shù)；發(fā)生周期性變化，是時(shí)變系數(shù)； 將磁鏈方程代入同步電機(jī)電勢(shì)方程，將得到一組時(shí)變將磁鏈方程代入同步電機(jī)電勢(shì)方程，將得到一組時(shí)變 系數(shù)微分方程，不便于求解；系數(shù)微分方程，不便于求解； 磁鏈方程式出現(xiàn)變系數(shù)的原因：（磁鏈方程式出現(xiàn)變系數(shù)的原因：（1 1）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)使）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)使 定轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，致使定轉(zhuǎn)子繞組間的互定轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，致使定轉(zhuǎn)子繞組間的互 感系數(shù)發(fā)生相應(yīng)的周期性變化；（感系數(shù)發(fā)生相應(yīng)的周期性變化；（2 2）轉(zhuǎn)子在磁路上）轉(zhuǎn)子在磁路上 只是分別對(duì)只是分別對(duì)d d軸和軸和q q軸對(duì)稱，而不是隨意對(duì)稱，由此導(dǎo)軸對(duì)稱

5、，而不是隨意對(duì)稱，由此導(dǎo) 致定子各繞組的自感和互感發(fā)生周期性變化；致定子各繞組的自感和互感發(fā)生周期性變化； u坐標(biāo)變換和坐標(biāo)變換和dq0系統(tǒng)系統(tǒng) 采用通用相量表示定子三相電流采用通用相量表示定子三相電流 dq0坐標(biāo)系的同步電機(jī)方程坐標(biāo)系的同步電機(jī)方程 通用相量的通用相量的dq軸分量軸分量 用用dq軸分量表示軸分量表示iabc Park變換變換idq0 -iabc 設(shè)想：設(shè)想：將靜止的將靜止的abc三相定子繞組等效為隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的三相定子繞組等效為隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的dd 和和qq繞組。等效繞組中的電流繞組。等效繞組中的電流id和和iq產(chǎn)生的磁勢(shì)對(duì)轉(zhuǎn)子相對(duì)產(chǎn)生的磁勢(shì)對(duì)轉(zhuǎn)子相對(duì) 靜止，磁通磁路磁阻不變，因此

6、電感系數(shù)為常數(shù)。靜止，磁通磁路磁阻不變，因此電感系數(shù)為常數(shù)。 Park變換的另一種推導(dǎo)方法變換的另一種推導(dǎo)方法 同理可對(duì)定子電壓和磁鏈作同樣的變換。同理可對(duì)定子電壓和磁鏈作同樣的變換。 不同頻率不同頻率abc三相對(duì)稱電流的三相對(duì)稱電流的dq0分量分量 dq0坐標(biāo)系下的發(fā)電機(jī)電勢(shì)方程坐標(biāo)系下的發(fā)電機(jī)電勢(shì)方程 “偽靜止偽靜止”等效繞組等效繞組 dq0系統(tǒng)的磁鏈方程和電感系數(shù)系統(tǒng)的磁鏈方程和電感系數(shù) 同步電機(jī)常用標(biāo)幺制同步電機(jī)常用標(biāo)幺制 同步電機(jī)標(biāo)幺值方程同步電機(jī)標(biāo)幺值方程 基本方程的拉氏運(yùn)算式基本方程的拉氏運(yùn)算式 同步電機(jī)的電抗同步電機(jī)的電抗 用電抗表示的同步電機(jī)標(biāo)幺值方程用電抗表示的同步電機(jī)標(biāo)幺值方程 同步電機(jī)標(biāo)幺值方程同步電機(jī)標(biāo)幺值方程矩陣形式矩陣形式 同步電機(jī)電磁功率同步電機(jī)電