標幺化ppt課件

1、標幺化作者：程堯導師：伍小杰（教授）專業(yè)：電力電子與電力傳動Power Electronics and Electrical Drive LabPower Electronics and Electrical Drive Lab主要內容主要內容：1.為什么要用標幺化為什么要用標幺化3.舉例：永磁直驅風力發(fā)電控制系統(tǒng)舉例：永磁直驅風力發(fā)電控制系統(tǒng)2.基準值選取基準值選取4.總結總結1.為什么要用標幺化變量的測量值、相對值：l測量值：用儀表測量變量所得的值。如：電壓（V）、電流（A）、轉速（r/min）l相對值：測量值與基準值之比。兩者有什么區(qū)別呢？兩者有什么區(qū)別呢？國際單位制（SI）與標幺單位制

2、（p.u）使用標幺化的好處l電力系統(tǒng)：多電壓等級時，線路總的阻抗標幺值等于所有標幺阻抗值之和；l電機（變壓器）：對于不同功率、電壓值的設備標幺值在一定范圍內，具有可比性，而測量值則隨之變化；l定點DSP控制：可有效防止數(shù)據(jù)溢出。2.基準值選取 1.功率基準值值bS：系統(tǒng)額定功率；：系統(tǒng)額定功率；2.電壓基電壓基準準值值bU：bdc=3UU為直流母線電壓；為直流母線電壓；dcU，3.電流基準值電流基準值bI：bbb=2/3ISU；4.阻抗基阻抗基準準值值bZ：bbb=/ZU I；：5.頻率基準值頻率基準值 bf電機（電網(wǎng)）供電額定頻率；電機（電網(wǎng)）供電額定頻率； 6.角頻率基值角頻率基值 bbb

3、=2f；7.電感基準值電感基準值 bLbbb/LZ；8.電容基準值電容基準值 bC：bbb1CZ；基準值選取9.機械角速度基值機械角速度基值 b：；bbn=/ p10.轉矩基準值轉矩基準值 bTbbb/TS：；11.磁鏈基準值磁鏈基準值 bb bbb=/L iUb：；12.轉動慣量基值轉動慣量基值 2bbb=JSbJ：；3.舉例：永磁直驅風力發(fā)電控制系統(tǒng)背靠背雙雙PWM變換變換器拓撲結構結構： 圖圖1 背靠背雙背靠背雙PWM變換器結構變換器結構 3.1機側變換器控制策略 永磁同步發(fā)電發(fā)電機在同步旋轉轉坐標標系下的數(shù)數(shù)學學模型 ：sds sddsdeq sqsqs sqqsqed sdef=+-

4、=+uR iL piL iuR iL piL i(3-1)sdisqisdusqudLqLesRf式中，式中，、為定子電壓在為定子電壓在d d、q q軸分量；軸分量；為電機同步電角速度；為電機同步電角速度；為定子電阻；為定子電阻；為轉子磁鏈為轉子磁鏈 為定子電流在為定子電流在d、q軸分量；軸分量；、為為d、q軸同步電感；軸同步電感；對式對式3-1進行標幺化，可得到：進行標幺化，可得到： sdqsqsdssddbebbbbbbbbsqsqsqqsbedsdefbbbbbbbbbb1=+-1=+idL iuR iLIUR ILdtL IiduiLRIL iUR ILdtL I (3-2)3.1機側

5、變換器控制策略機側變換器控制策略 將式將式3-23-2以標幺值表示，可化為：以標幺值表示，可化為： * * *dsdsds sdeq sqb*qsq* * *sqs sqed sdefb=+-=+L diuR iL idtL diuR iL idt (3-3)思考：思考：3.1機側變換器控制策略機側變換器控制策略 1.為什么式為什么式3-1與式與式3-3的結構不同？為什么？的結構不同？為什么？2.如果對時間進行標幺化，兩種方法方程式相同嗎？如果對時間進行標幺化，兩種方法方程式相同嗎？ PMSG的電電磁轉轉矩方程 ：3.1機側變換器控制策略 ensd sqsq sdnf sqdqsd sq33=

6、(-)=-(-)22TpiipiL L i i(3-4)sqqsqedsdfbbbbbbb=-(-)iLiTLiTILLI I對式對式3-4進行標幺化，可得到：進行標幺化，可得到： 將式以標幺值表示，可化為：將式以標幺值表示，可化為： (3-5)* *ef sqdqsd sq=-(-)TiL L i i(3-6)思考：式思考：式3-4與式與式3-6有什么不同？為什么？有什么不同？為什么？bbbbbb/=3/ 2TSU Ibb bbb=/L iU3.1機側變換器控制策略 運動運動方程： LedJBTTdt(3-7)對式對式3-7進行標幺化，得到標幺化功率方程：進行標幺化，得到標幺化功率方程： 2

7、2bbbeLbbbbbdJBTTSdtSTT(3-8)將式將式3-8以標幺值表示，可化為：以標幺值表示，可化為： *LedJBTTdt (3-9)*LedJBTTdt 式式3-9可化為：可化為：*LedHBTTdt (3-10)為慣性常數(shù)，為慣性常數(shù)， H2bb=H JS，單位為秒。，單位為秒。 思考：對時間標幺化后，方程式為什么？思考：對時間標幺化后，方程式為什么？3.1機側變換器控制策略3.1機側變換器控制策略 功率方程為為：d dq q3322pv iv i(3-11)對式對式3-10進行標幺化，得到標幺化功率方程：進行標幺化，得到標幺化功率方程： * * *d dq qpv iv i(

8、3-12)bbb3=2SU I3.1機側變換器控制策略注意點：注意點：圖圖3-1 電機側變換器控制框圖電機側變換器控制框圖 1.雙閉環(huán)；雙閉環(huán)；2.電壓前饋解耦；電壓前饋解耦；3.PI控制器（標幺化、內外限幅）；控制器（標幺化、內外限幅）；PI控制器數(shù)學方程式及標幺化 1.電電流PI控制器 以以d軸為例，由圖軸為例，由圖3-1可以看出電流內環(huán)中電流的偏差可以看出電流內環(huán)中電流的偏差經過經過PI調節(jié)器后輸出為電壓信號，所以可表示為：調節(jié)器后輸出為電壓信號，所以可表示為： Iipi*-KuKiiS整理整理 ：bbbIipi*bbbb-u UIIKKi Ii IUSUpi*bpipibb*bIiIi

9、Iibb=Z=ZKIKKUIKKKU從而得到從而得到 ：(3-13)(3-14)(3-15) 2.轉轉速PI控制器PI控制器數(shù)學方程式及標幺化轉速偏差經過轉速偏差經過PIPI調節(jié)器后輸出電流信號，所以可表示為：調節(jié)器后輸出電流信號，所以可表示為： dInPn*-iKKS整理整理 ：qbbbInPn*bbbb-iIKKISI*bPnPnb*bInInb=*=KKIKKI從而得到從而得到 ：(3-17)(3-18)(3-16)3.2網(wǎng)側變換器控制策略 在dq坐標標系下網(wǎng)側變換網(wǎng)側變換器數(shù)學數(shù)學模型 ：gdgdg gdggg gqgdgqgqg gqggg gdgqdcdcL=-+=-+diuR i

10、LL iedtdiuR iLL iedtdUCiidt(3-16)思考：思考：1.方程式與方程式與PMSG方程式有什么區(qū)別？方程式有什么區(qū)別？2.如何標幺化？如何標幺化？對式對式3-16進行標幺化，可得到：進行標幺化，可得到： gdgdggdggggqgdbbbbbbbbbbgqgqggqggggdgqbbbbbbbbbbdcbdcLbbbb1=-+1=-+1iduR iLL ieIUZILdtL IUiduR iLL ieIUZILdtL IUUdUiiCCdtII3.2網(wǎng)側變換器控制策略(3-17)3.2網(wǎng)側變換器控制策略 將將式3-18以標標幺值值表示，可化為為 ：*ggd* * *gdg gdgg gqgdb*ggq* * *gqg gqgg gdgqb*dcdcLb=-+=-+L diuR iL iedtL diuR iL iedtdUCiidt(3-18)3.2網(wǎng)側變換器控制策略注意點：注意點：1.雙閉環(huán)；雙閉環(huán)；2.電壓前饋解耦；電壓前饋解耦；3.PI控制器標幺化。控制器標幺化。4.4.總結總結1.已完成工作：已完成