華北電力大學(xué)趙書強(qiáng)_暫態(tài)分析_第1章

1、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析主講：主講： 趙書強(qiáng)趙書強(qiáng)2009-2010第二學(xué)期第二學(xué)期電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析常鮮戎，趙書強(qiáng)電力系統(tǒng)暫態(tài)過程機(jī)械工業(yè)出版社常鮮戎，趙書強(qiáng)電力系統(tǒng)暫態(tài)過程機(jī)械工業(yè)出版社，20101 何仰贊、溫增銀電力系統(tǒng)分析(上、下) 華中科技大學(xué)出版社，20022 李光琦電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3版，中國電力出版社，20073 楊淑英電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題精解 2版，中國電力出版社.20084 楊淑英電力系統(tǒng)概論中國電力出版社.20075 楊淑英電力系統(tǒng)分析同步訓(xùn)練中國電力出版社.2004課程內(nèi)容課程內(nèi)容同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的分析同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的分析 電力

2、系統(tǒng)故障的計算機(jī)算法電力系統(tǒng)故障的計算機(jī)算法 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念和電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念和各元件的機(jī)電特性各元件的機(jī)電特性電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 第一章第一章 同步發(fā)電機(jī)突然三相同步發(fā)電機(jī)突然三相 短路的分析短路的分析 n第一節(jié)第一節(jié) 短路的一般概念短路的一般概念 n第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物 理過程及短路電流的近似分析理過程及短路電流的近似分析n第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程n第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)參數(shù)和效電路同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)參數(shù)和效電路 n

3、第五節(jié)第五節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)參數(shù)和效電路同步發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)參數(shù)和效電路 n第八節(jié)第八節(jié) 自動勵磁調(diào)節(jié)對短路電流的影響自動勵磁調(diào)節(jié)對短路電流的影響 第一節(jié)第一節(jié) 短路的一般概念短路的一般概念 一、短路的原因、類型及后果一、短路的原因、類型及后果原因：原因：元件損壞，例如絕緣材料的自然老化，設(shè)計、安裝及維護(hù)不元件損壞，例如絕緣材料的自然老化，設(shè)計、安裝及維護(hù)不良所帶來的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路等；良所帶來的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路等；氣象條件惡化，例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動作，架氣象條件惡化，例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動作，架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等；空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電

4、桿倒塌等；人為事故，例如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，線路或設(shè)備檢人為事故，例如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等；修后未拆除接地線就加上電壓等；其他，例如鳥獸跨接在裸露的載流部分等其他，例如鳥獸跨接在裸露的載流部分等 第一節(jié)第一節(jié) 短路的一般概念短路的一般概念 短路類型短路類型示示 意意 圖圖符號符號三 相 短 路兩相接地短路兩 相 短 路單相接地短路 3f1 , 1f2f 1f第一節(jié)第一節(jié) 短路的一般概念短路的一般概念 后果：后果：（1 1）短路電流產(chǎn)生的電動力損壞導(dǎo)體和電氣設(shè)備）短路電流產(chǎn)生的電動力損壞導(dǎo)體和電氣設(shè)備（2 2）短路電流發(fā)熱燒毀設(shè)備短路電流發(fā)熱燒

5、毀設(shè)備（3 3）短路電流產(chǎn)生電弧，引發(fā)火災(zāi)）短路電流產(chǎn)生電弧，引發(fā)火災(zāi)（4 4）短路引起電壓下降，影響用戶供電，嚴(yán)重時發(fā)生電壓崩潰）短路引起電壓下降，影響用戶供電，嚴(yán)重時發(fā)生電壓崩潰（5 5）短路會破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，造成大面積停電）短路會破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，造成大面積停電（6 6）不對稱短路產(chǎn)生零序電流，干擾通訊線路）不對稱短路產(chǎn)生零序電流，干擾通訊線路（7 7）不對稱短路產(chǎn)生的負(fù)序電流損害電機(jī)）不對稱短路產(chǎn)生的負(fù)序電流損害電機(jī) 第一節(jié)第一節(jié) 短路的一般概念短路的一般概念 二、短路計算的作用和若干簡化假設(shè)二、短路計算的作用和若干簡化假設(shè)作用：作用：（1 1）選擇電氣設(shè)備）選擇電氣設(shè)備（2

6、 2）合理配置繼電保護(hù)和自動裝置并正確整定其參數(shù)）合理配置繼電保護(hù)和自動裝置并正確整定其參數(shù)（3 3）在設(shè)計電力系統(tǒng)電氣主接線時，確定是否需要采取限制）在設(shè)計電力系統(tǒng)電氣主接線時，確定是否需要采取限制短路電流的措施短路電流的措施（4 4）進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計算、研究短路對用戶工作的影響）進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計算、研究短路對用戶工作的影響第一節(jié)第一節(jié) 短路的一般概念短路的一般概念 假設(shè)：假設(shè)：（1 1） 忽略磁路飽和、磁滯、渦流等的影響忽略磁路飽和、磁滯、渦流等的影響（2 2）電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分別相對于直軸和交軸對稱）電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分別相對于直軸和交軸對稱（3 3）定子的三相繞組的空間位置互差）定子的三相繞組的

7、空間位置互差120120電角度，在結(jié)構(gòu)上電角度，在結(jié)構(gòu)上完全相同，它們均在氣隙中產(chǎn)生正弦分布的磁動勢。完全相同，它們均在氣隙中產(chǎn)生正弦分布的磁動勢。（4 4）電機(jī)空載、轉(zhuǎn)子恒速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組的磁動勢在定子）電機(jī)空載、轉(zhuǎn)子恒速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組的磁動勢在定子繞組所感應(yīng)的空載電動勢是時間的正弦函數(shù)繞組所感應(yīng)的空載電動勢是時間的正弦函數(shù)（5 5）定子和轉(zhuǎn)子的槽和通風(fēng)溝不影響定子和轉(zhuǎn)子的電感）定子和轉(zhuǎn)子的槽和通風(fēng)溝不影響定子和轉(zhuǎn)子的電感第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析 影響電力系統(tǒng)動態(tài)特性的最主要元件是同步發(fā)影響電力

8、系統(tǒng)動態(tài)特性的最主要元件是同步發(fā)電機(jī)，不充分了解同步發(fā)電機(jī)的特性，談?wù)撾娏ο到y(tǒng)電機(jī)，不充分了解同步發(fā)電機(jī)的特性，談?wù)撾娏ο到y(tǒng)的特性是完全無意義的。的特性是完全無意義的。 關(guān)根泰次關(guān)根泰次 本節(jié)在實(shí)測的短路電流波形基礎(chǔ)上，應(yīng)用同步發(fā)電機(jī)的雙反雙反應(yīng)原理應(yīng)原理和超導(dǎo)回路的磁鏈?zhǔn)睾阍泶沛準(zhǔn)睾阍?，對短路后的物理過程和短路電流的表達(dá)式作近似分析。第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析短路條件：短路條件： 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有勵磁電流同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有勵磁電流 定子回路開路即空載定子回路開路即空載 定子三相繞組端部突然三相短路定

9、子三相繞組端部突然三相短路 假設(shè)：假設(shè)： 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子保持同步轉(zhuǎn)速，即頻率保持恒定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子保持同步轉(zhuǎn)速，即頻率保持恒定 一、空載時突然三相短路的電流波形一、空載時突然三相短路的電流波形第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析二、空載短路電流分析二、空載短路電流分析思路：思路：回路對應(yīng)電流回路對應(yīng)電流六個回路：六個回路： 定子（定子（a、b、c 3個）個） 勵磁回路勵磁回路 阻尼繞組（阻尼繞組（D、Q 2個）個）分析磁鏈分析磁鏈第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的

10、物理過程及短路電流近似分析( (一一) )定子短路電流分量定子短路電流分量120cos120coscos00c00b00a隨時間的變化而變化隨時間的變化而變化第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析120cos120coscos0000c0000b0000attt120cos120coscos000c000b000a第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析aibici短路后定子產(chǎn)生短路電流，短路電流產(chǎn)生相應(yīng)磁鏈短路后定子產(chǎn)生短路電流，短路電

11、流產(chǎn)生相應(yīng)磁鏈0c0cci0b0bbi0a0aai第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析磁鏈分析結(jié)論：磁鏈分析結(jié)論：短路后定子繞組含有兩個磁鏈短路后定子繞組含有兩個磁鏈 交流磁鏈、直流磁鏈交流磁鏈、直流磁鏈交流磁鏈交流磁鏈基頻交流電流基頻交流電流直流磁鏈直流磁鏈直流電流直流電流 + 2倍頻交流電流倍頻交流電流定子回路：定子回路：基頻交流電流基頻交流電流 直流電流直流電流 2 2倍頻交流電流倍頻交流電流第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分

12、析tRRr0202sintaRaRi0202sin( (二二) )勵磁回路電流分量勵磁回路電流分量第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析短路前勵磁回路的勵磁電流為短路前勵磁回路的勵磁電流為0fi 突然短路后定子電流的電樞反應(yīng)將引起勵磁回路感生其他電流分量 短路后定子電流的電樞反應(yīng)將使勵磁回路感生其他電流分量短路后定子電流的電樞反應(yīng)將使勵磁回路感生其他電流分量 定子回路：定子回路：基頻交流電流基頻交流電流 直流電流直流電流 2 2倍頻交流電流倍頻交流電流第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物

13、理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析定子基頻交流電流定子基頻交流電流與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的電樞反應(yīng)磁動勢與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的電樞反應(yīng)磁動勢勵磁回路感生附加直流電流分量勵磁回路感生附加直流電流分量磁鏈?zhǔn)睾愦沛準(zhǔn)睾愕诙?jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析定子直流電流定子直流電流空間靜止磁場（與轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)速為同步速）空間靜止磁場（與轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)速為同步速）勵磁回路感生基頻交流電流分量勵磁回路感生基頻交流電流分量磁鏈?zhǔn)睾愦沛準(zhǔn)睾愕诙?jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的

14、物理過程及短路電流近似分析定子定子2倍頻交流電流倍頻交流電流2倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場（與轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)速為同步速）倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場（與轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)速為同步速）勵磁回路感生基頻交流電流分量勵磁回路感生基頻交流電流分量磁鏈?zhǔn)睾愦沛準(zhǔn)睾愕诙?jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析勵磁回路：勵磁回路：勵磁電流勵磁電流 附加直流電流附加直流電流 基頻交流電流基頻交流電流0fi（三）（三） 阻尼回路電流分量阻尼回路電流分量等效阻尼繞組等效阻尼繞組D：與勵磁繞組同軸向：與勵磁繞組同軸向等效阻尼繞組等效阻尼繞組Q：與勵磁繞組軸向垂直：與勵磁繞組

15、軸向垂直D繞組：繞組：附加直流電流附加直流電流 基頻交流電流基頻交流電流Q繞組：繞組： 基頻交流電流基頻交流電流第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析（四）（四） 定子、轉(zhuǎn)子回路電流分量對應(yīng)關(guān)系與衰減定子、轉(zhuǎn)子回路電流分量對應(yīng)關(guān)系與衰減定子：定子：基頻交流電流基頻交流電流 直流電流直流電流 2 2倍頻交流電流倍頻交流電流勵磁：勵磁：勵磁電流勵磁電流 附加直流電流附加直流電流 基頻交流電流基頻交流電流D繞組：繞組：附加直流電流附加直流電流 基頻交流電流基頻交流電流Q繞組：繞組：基頻交流電流基頻交流電流第二節(jié)第二節(jié) 同

16、步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析定子：定子：基頻交流電流基頻交流電流 直流電流直流電流 2 2倍頻交流電流倍頻交流電流勵磁：勵磁：勵磁電流勵磁電流 附加直流電流附加直流電流 基頻交流電流基頻交流電流D繞組：繞組：附加直流電流附加直流電流 基頻交流電流基頻交流電流Q繞組：繞組：基頻交流電流基頻交流電流兩個衰減過程兩個衰減過程Td d、Td d一個衰減過程一個衰減過程Ta a第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析定子回路定子回路穩(wěn)態(tài)短路電流I基頻交流

17、電流初始與穩(wěn)態(tài)值之差I(lǐng)-I直流電流ia二倍頻電流i2勵磁回路勵磁回路勵磁電流if|0|自由直流電流ifa基頻交流電流if阻尼回路阻尼回路D D自由直流電流iDa基頻交流電流iD阻尼回路阻尼回路Q Q自由直流電流iQa0基頻交流電流iQ第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析三、空載短路電流基頻交流分量的初始和穩(wěn)態(tài)有效值三、空載短路電流基頻交流分量的初始和穩(wěn)態(tài)有效值(一) 穩(wěn)態(tài)值d0qdXEII0qE0fi對應(yīng)勵磁電流的空載電動勢有效值 dXaddXXX直軸同步電抗( (二二) ) 初始值初始值1.1.不計阻尼回路時基

18、頻交流分量初始值不計阻尼回路時基頻交流分量初始值 I0fifai產(chǎn)生的主磁通 產(chǎn)生的主磁通增量 產(chǎn)生的定子漏 磁通 IIfaiI產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁通 0fi產(chǎn)生的勵磁漏磁通 fai產(chǎn)生的勵磁漏磁通 I0fifai產(chǎn)生的主磁通 產(chǎn)生的主磁通增量 產(chǎn)生的定子漏 磁通 IfaiI產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁通 0fi產(chǎn)生的勵磁漏磁通 fai產(chǎn)生的勵磁漏磁通 勵磁繞組磁鏈?zhǔn)睾銊畲爬@組磁鏈?zhǔn)睾鉘f0產(chǎn)生空載電動勢 0qEd0qdXEII0qEd0qdXEII00qqEE計算計算 困難困難 ffd0qdXEII產(chǎn)生空載電動勢 fddXX0qEd0qdXEIIaddXXX第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然

19、三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析2 2計及阻尼回路時基頻交流分量初始值計及阻尼回路時基頻交流分量初始值 IRD 0Rf0磁通平衡關(guān)系磁通平衡關(guān)系 d0qdXEIIaddXXXdddXXX 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析當(dāng)短路不是發(fā)生在發(fā)電機(jī)端，而是發(fā)生在外電路電抗X之后時 dXXXd短路電流計算公式仍然適用，只是須對電抗進(jìn)行修正 dXXXddXXXd第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析X當(dāng)很

20、大時，顯然XXXXXXXdddd0qdXEIId0qdXEIId0qdXEIIIII III fff變化過程變化過程第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析四、空載短路電流的近似表達(dá)式四、空載短路電流的近似表達(dá)式( (一一) ) 基頻交流分量的近似表達(dá)式基頻交流分量的近似表達(dá)式基頻交流電流幅值基頻交流電流幅值 ddddd0qm1e11e112ddXXXXXEtITtTt 120cos120coscos00mpc00mpb00mpattItittItittIti三相交流基頻電流瞬時值三相交流基頻電流瞬時值 ( (二二)

21、 ) 全電流的近似表達(dá)式全電流的近似表達(dá)式00ddddd0qacos1e11e112ddtXXXXXEiTtTt第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析aecos20d0qTtXE第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析五、負(fù)載時短路電流基頻交流分量初始值五、負(fù)載時短路電流基頻交流分量初始值不計阻尼回路不計阻尼回路 d0qXEI計及阻尼回路計及阻尼回路 q0dqjXEId0qdj/ XEId000jXIUE第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短

22、路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析虛構(gòu)次暫態(tài)電動勢虛構(gòu)次暫態(tài)電動勢 d0/ XEId/1XI第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過程及短路電流近似分析后的物理過程及短路電流近似分析d0/ XEId0qdXEIId0qdXEIId0qXEI空載空載 負(fù)載負(fù)載 結(jié)論：結(jié)論：負(fù)載短路電流小于空載短路電流負(fù)載短路電流小于空載短路電流 負(fù)載短路電流與空載短路電流的比較負(fù)載短路電流與空載短路電流的比較 第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程一、電壓方程和磁鏈方程一、電壓方程和磁鏈方程 Q.D.f.c.b.a.Q

23、DfcbaQDffcba0000iiiiiiRRRRRRuuuu電壓方程電壓方程磁鏈方程磁鏈方程QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMML第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程二、電感系數(shù)二、電感系數(shù) ( (一一) ) 定子各相繞組的自感系數(shù)定子各相繞組的自感系數(shù)ccbbLLLaa第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程自感系數(shù)是自感系數(shù)是角的周期函數(shù)，其變

24、化周期為角的周期函數(shù)，其變化周期為 4cos2cos420aalllL第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程自感系數(shù)是自感系數(shù)是角的周期函數(shù)，其變化周期為角的周期函數(shù)，其變化周期為 2cos20aallL( (二二) ) 定子繞組間的互感定子繞組間的互感第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程互感系數(shù)是互感系數(shù)是角的周期函數(shù)，其變化周期為角的周期函數(shù)，其變化周期為 1502cos902cos302cos20acca20cbbc20baabmmMMmmMMmmMM互感系數(shù)恒為負(fù)值互感系數(shù)恒為負(fù)值 第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程ab第三節(jié)第三節(jié)

25、 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程( (三三) ) 轉(zhuǎn)子上各繞組的自感系數(shù)和互感系數(shù)轉(zhuǎn)子上各繞組的自感系數(shù)和互感系數(shù)轉(zhuǎn)子各繞組的自感、互感系數(shù)轉(zhuǎn)子各繞組的自感、互感系數(shù)為常數(shù)為常數(shù) DffDMMffLDDLQQL0QDDQQffQMMMM常數(shù)常數(shù)常數(shù)常數(shù)( (四四) ) 定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的互感系數(shù)定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的互感系數(shù)120cos120coscosaffccfaffbbfaffaafmMMmMMmMM120cos120coscosaDDccDaDDbbDaDDaaDmMMmMMmMM定子各相繞組與勵磁繞組間的互感系數(shù)定子各相繞組與勵磁繞組間的互感系數(shù) 定子各相繞組與定子各相繞組

26、與D繞組間的互感系數(shù)繞組間的互感系數(shù) 定子各相繞組與定子各相繞組與Q繞組間的互感系數(shù)繞組間的互感系數(shù) 120sin120sinsinaQQccQaQQbbQaQQaaQmMMmMMmMM磁鏈方程磁鏈方程QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMML電感系數(shù)為常數(shù)電感系數(shù)為常數(shù) Q.D.f.c.b.a.QDfcbaQDffcba0000iiiiiiRRRRRRuuuu電壓方程電壓方程線性變系數(shù)

27、微分方程線性變系數(shù)微分方程 第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程三、派克變換及其應(yīng)用三、派克變換及其應(yīng)用拉氏變換拉氏變換從時域變換到頻域，微分方程變從時域變換到頻域，微分方程變?yōu)榇鷶?shù)方程為代數(shù)方程對稱分量變換對稱分量變換從不對稱空間變換到對稱空間從不對稱空間變換到對稱空間派克變換派克變換把變系數(shù)微分方程變換為常系數(shù)把變系數(shù)微分方程變換為常系數(shù)微分方程微分方程傅立葉變換、小波變換等等傅立葉變換、小波變換等等coscos90sinm0m0maItItIi旋轉(zhuǎn)相量旋轉(zhuǎn)相量第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程120cos120coscosmcmbmaIiIiIi同步

28、發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)原理：同步發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)原理：a、b、c三相電流產(chǎn)生三相電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)，用同步旋轉(zhuǎn)的的電樞反應(yīng)，用同步旋轉(zhuǎn)的d、q軸電樞反應(yīng)等效軸電樞反應(yīng)等效綜合相量綜合相量sincosmqmdIiIi顯然顯然t0t000diqi為直流為直流第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程120sin120sinsin32120cos120coscos32cbaqcbadiiiiiiiicba0qd212121120sin120sinsin120cos120coscos32iiiiii增加增加“0”軸軸第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程派克變派克變換矩陣換矩陣P21

29、2121120sin120sinsin120cos120coscos32abcdq0Piidq01abciPi派克變換實(shí)現(xiàn)了不同坐標(biāo)系電流派克變換實(shí)現(xiàn)了不同坐標(biāo)系電流 的等價變換的等價變換第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程派克變換同樣適用于電壓和磁鏈派克變換同樣適用于電壓和磁鏈0dq1abcabc0dqUPUPUU0dq1abcabc0dqPP第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程舉例：舉例：120cos120coscos000mcbatttIiii派克變換派克變換0sincos0000m0Iiiiqd交流電流交流電流 直流電流直流電流 第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)

30、電機(jī)的基本方程同步發(fā)電機(jī)的基本方程舉例：舉例：派克變換派克變換25.025.01mcbaIiii1sin5cos5600m0ttIiiiqd直流電流直流電流 交流電流交流電流 四、派克變換后的磁鏈、電壓方程四、派克變換后的磁鏈、電壓方程QDf0qdQaQDraDrfaf0aQqaDafdQDf0qd0002300002300023000000000000iiiiiiLmLmmmLmLmLmmL派克變換后的磁鏈方程派克變換后的磁鏈方程QDf0qdQaqDadadadfad0aqqadaddQDf0qd0000000000000000000000pipipipipipiXXXXXXXXXXXXXX

31、pppppp0000110000dqQDf0qdQDf0qdQDff0qdssppppppiiiiiiRRRRRRuuuu派克變換后的電壓方程派克變換后的電壓方程一般不存在一般不存在0軸分量，所以發(fā)電機(jī)模型為軸分量，所以發(fā)電機(jī)模型為5階階如果不考慮阻尼繞組，則發(fā)電機(jī)模型為如果不考慮阻尼繞組，則發(fā)電機(jī)模型為3階階第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 參數(shù)和等效電路參數(shù)和等效電路一、同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時定子回路的電壓方程一、同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時定子回路的電壓方程正常運(yùn)行時，同步發(fā)電機(jī)定子三相電流對稱正常運(yùn)行時，同步發(fā)電機(jī)定子三相電流對稱 120cos120coscos0mc0mb0mat

32、IitIitIidiqi為常數(shù)為常數(shù)duqudq為常數(shù)為常數(shù)QDf0qdQaqDadadadfad0aqqadaddQDf0qd0000000000000000000000iiiiiiXXXXXXXXXXXXXXqqqqddfaddddiXEiXiXiX0000110000dqQDf0qdQDf0qdQDff0qdssppppppiiiiiiRRRRRRuuuuqdqdqdRiuRiu變壓器電動勢變壓器電動勢發(fā)電機(jī)電動勢發(fā)電機(jī)電動勢qdqdqdRiuRiuqqqqddfaddddiXEiXiXiXqddqdqqqqdqddEiXRiRiuiXRiRiuqddqdqqqqdqddEiXRiRiu

33、iXRiRiuqqdqdqdqqdsincosXUXuiXUEXuEi忽略電阻忽略電阻虛構(gòu)電動勢虛構(gòu)電動勢 dqdqQiXXEEQdqqqEiXRiuQqdqqdqdjjjjjEiiXiiRuuqdqqdQjjjjiiXRuuEqddqdqqqqdqddEiXRiRiuiXRiRiu代入代入組合組合qdqqdQjjjjiiXRuuE以相量表示以相量表示IZUEQqQjEEQqdjuuUqdjiiIqqjXRZ QE在虛軸（j）軸上dqdqQiXXEE二、無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)三相短路的物理過程二、無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)三相短路的物理過程第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 參數(shù)和等參數(shù)和

34、等效效電路電路 ffa0ffiiii 2ak0iiiiii dTaT三、同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電動勢和暫態(tài)電抗三、同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電動勢和暫態(tài)電抗qqdqdqdqqdsincosXUXuiXUEXuEifqiE暫態(tài)過程中暫態(tài)過程中Eq、Ud、Uq隨隨 if、i 的變化而變化，的變化而變化，此公式不能此公式不能 用來計算暫態(tài)過程中的用來計算暫態(tài)過程中的 id、iq第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 參數(shù)和等參數(shù)和等效效電路電路第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 參數(shù)和等效電路參數(shù)和等效電路QDf0qdQaqDadadadfad0aqqadaddQDf0qd00000000000

35、00000000000iiiiiiXXXXXXXXXXXXXXffdadffaddddiXiXiXiX第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 參數(shù)和等效電路參數(shù)和等效電路QDf0qdQaqDadadadfad0aqqadaddQDf0qd0000000000000000000000iiiiiiXXXXXXXXXXXXXXffdadffaddddiXiXiXiX第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 參數(shù)和等效電路參數(shù)和等效電路ffdadffaddddiXiXiXiX消去消去ifdf2addffaddiXXXXX第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 參數(shù)和等效電路參數(shù)和

36、等效電路qffadEXX令令df2addXXXXddqqiXEudqqdXuEiR=0由于由于0qEE 短路瞬間不突變，可由正常運(yùn)行狀態(tài)短路瞬間不突變，可由正常運(yùn)行狀態(tài)求出，且求出，且fEq第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 參數(shù)和等效電路參數(shù)和等效電路qdqdqqdXuiXuEi0qd uudqdXEi 0qi暫態(tài)過程中暫態(tài)過程中qQXIjUIZUEqddqqiXuEqXI jdXIjUEdqdqQiXXEE第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 參數(shù)和等效電路參數(shù)和等效電路qffadffadadEXXXXXdfadfadXXXXXX第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 參數(shù)和等效電路參數(shù)和等效電路四、無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)電四、無阻尼繞組同步發(fā)電