同步电机三相短路电流和转矩计算.docVIP

PAGE / NUMPAGES 同步电机三相短路电流和电磁转矩计算 编写 佘名寰 本文是按照陈珩教授所著的‘同步电机运行基本理论与计算机算法’一书介绍的算法和例题计算同步电机的三相短路电流。计算程序用MATLAB语言编写，计算结果与书中结果基本一致。本文可供电力系统电气技术人员和大专院校电力专业学生参考。 计算方法 1.1初始数据计算 由短路前的机端电压u[0], 定子绕组电流i[o], 和功率因数角φ[0] 求得短路前的功率角 δ0=tan 从而得u[0], i[0] 的正、交轴分量 ud[0]=u[0]sinδ0 uq[0]=u[0]cosδ0 id[0]=i[0]sin(δ0+φ[0]) iq[0]=i[0]cos(δ0+φ[0]) 短路前的空载电势是 Eq[0]=uq[0]+riq[0]+xdid[0] 励磁电流为 if[0]= Eq[0]/xaf 式中 xd 为同步电机正轴同步电抗 xq 同步电机交轴同步电抗 xaf 定子绕组与劢磁绕组间的互感电抗 r 定子绕组电阻 1.2电流变化量的状态空间方程式 同步电机突然短路时各绕组电流的变化量 ?id ?i ? 方程中各下标变量的含义为 d纵轴，q横轴，f励磁绕组，D纵轴阻尼绕组，Q横轴阻尼绕组，a定子绕组 上式可简化为 ? 化作电流变化量的常系数一阶微分方程组形式 ? 在三相短路时若励磁电压不可调，则 ? 由于电流不能突变，t=0瞬间电流变化量的初值 ?i 将电压变化量和电流变化量的初值代入微分方程，用数值计算的龙格库塔法即可求出 t=0+Δh 时刻的各电流变化量，反复计算则可求得各个时刻的?idq0 ， i 可得短路时电流全量 i 用派克逆变换可得定子三相电流，以a相为例 ia=id θ0 短路t=0 2．.同步电机三相短路电流计算例题与程序 电机参数 r=0.005, rf=0.000656，rD=0.00151, rQ=0.00159 xd=1,0, xq=0.60, xf=1.03, xD=0.95, xQ=0.70 xaf=0.85, xaD=0.85, xfD=0.85, xaQ=0.45 原始运行条件为额定负载 U[0]=1, i[0]=1, φ[0]=0.5548 (单位为弧度，相对于cosφ=0.8) 短路时的转子位置角 θ0=3.1416 三相短路计算程序： CMSHORT3.M % part 1 ra=0.005;rf=.000656;rzd=.00151;rzq=.00159;xd=1.0; xq=.60;xf=1.03;xzd=.95;xzq=.70;xaf=.85;xazd=.85;xfzd=.85;xazq=.450; u0=1.0;i0=1.0;phas=.5548;cita0=3.1416;p=31.4160;h=.5236; x1=[-1.0,0.0,0.85,0.85,0.0; 0.0,-0.60,0.0,0.0,0.45; -0.85,0.0,1.03,0.85,0.0; -0.85,0.0,0.85,0.95,0.0; 0.0,-0.45,0.0,0.0,0.70]; z1=[-0.005,0.6,0.0,0.0,-0.45; -1.0,-0.005,0.85,0.85,0.0; 0.0,0.0,0.000656,0.0,0.0; 0.0,0.0,0.0,0.00151,0.0; 0.0,0.0,0.0,0.0,0.00159]; g0=(u0*sin(phas)+xq*i0)/(u0*cos(phas)+ra*i0); g0=atan(g0)-phas; ud0=u0*sin(g0); uq0=u0*cos(g0); di0=i0*sin(g0+phas); qi0=i0*cos(g0+phas); eq0=uq0+ra*qi0+xd*di0; fi0=eq0/xaf; du=[-ud0,-uq0,0.0,0.0,0.0]; x2=inv(x1); z2=-x2*z1; i1=x2*du; y=[0.0,0.0,0.0,0.0,0.0]; % part 2 t=0.0 ; for i=1:5 b(i)=y(i); end dy=z2*(y).+i1; tt(1)=t; di(1)=y(1)+di0; qi(1)=y(2)+qi0; fi(1)=y(