同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的建模及仿真

1、控制系統(tǒng)仿真結(jié)課作業(yè)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的建模及仿真專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的建模及仿真發(fā)電機(jī)的三分之一故障來自于同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，所以研究同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)于電力系統(tǒng)有舉足輕重的作用。所謂同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)就是向勵(lì)磁繞組供給勵(lì)磁電流的整套裝置。按照勵(lì)磁功率產(chǎn)生的方式不同，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式可以分為自勵(lì)式和他勵(lì)式兩種。自勵(lì)式是將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過整流后輸送到同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁側(cè)，而他勵(lì)式是同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁側(cè)單獨(dú)采用直流勵(lì)磁機(jī)或交流勵(lì)磁機(jī)作為電源供電。以單機(jī)無窮大系統(tǒng)為模型進(jìn)行研究。單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型是簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)分析中最簡(jiǎn)單最常用的研究對(duì)象，其示

2、意圖如圖1所示，該仿真系統(tǒng)由同步勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、變壓器、雙回路輸電線和無窮大系統(tǒng)構(gòu)成。其中，同步勵(lì)磁發(fā)電機(jī)參數(shù)為200MVA、13800V、112.5r/min、50Hz,變壓器參數(shù)為YY型210MVA。圖單機(jī)無窮大系統(tǒng)示意圖建模及其仿真步驟如下。1.選擇模塊首先建立一個(gè)Simulink模型窗口，然后根據(jù)系統(tǒng)的描述選擇合適的模塊添加至模型窗口中，建立模型所需的模塊如下：-1-1）選擇Machines模塊庫下的SynchronousMachinepuStandard模塊作為同步勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、ExcitationSystem模塊作為勵(lì)磁控制器。2)選擇Elements模塊庫下的Three-PhaseTr

3、ansformer(TwoWindings)模塊作為三相升壓變壓器、Three-PhaseSeriesRLCLoad模塊作為三相并聯(lián)RLC負(fù)載接地、Three-PhaseFault模塊作為任意相之間或者任意相與地之間的短路、Ground模塊作為接地。3）選擇ElectricalSource模塊庫下的Three-PhaseSource模塊作為無窮大系統(tǒng)。4)選擇Measurements模塊庫下的VoltageMeasurement模塊作為電壓測(cè)量。5）選擇MathOperation模塊庫下的Gain模塊。6）選擇Sources模塊庫下的Constant模塊。7）選擇SignalRouting模塊

4、庫下的BusSelector模塊作為輸出信號(hào)選擇器。8）選擇Sinks模塊庫下的Scope模塊。2.搭建模塊將模塊放在合適的位置，將模塊從輸入端至輸出端進(jìn)行連接，搭建完的Simulink勵(lì)磁系統(tǒng)模型如圖2所示。圖2Simulink勵(lì)磁系統(tǒng)模型-2-3.模塊參數(shù)設(shè)置（1）SynchronousMachinepuStandard模塊參數(shù)設(shè)置雙擊SynchronousMachinepuStandard模塊，彈出模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如圖3所示。其中，Presetmodel：用于選擇點(diǎn)擊型號(hào)。Rotortype：用于選擇轉(zhuǎn)子類型。Nompower,LLvolt，andfreq.Pn(VA)Vn(Vrms)

5、fn(Hz)：用于設(shè)置點(diǎn)擊的額度功率、額定電壓、額度頻率。ReactancesXdXdXdXqXqX1(pu)：用于設(shè)置點(diǎn)擊電感量。daxistimeconstants：用于設(shè)置d坐標(biāo)的時(shí)間常量。qaxistimeconstants：用于設(shè)置q坐標(biāo)的時(shí)間常量。TimeconstantsTdTdTgo(s)：用于設(shè)置時(shí)間常量。StatorresistanceRs(p.u.)：用于設(shè)置電機(jī)定子電阻。模塊的具體參數(shù)設(shè)置如圖3所示。圖3SynchronousMachinepuStandard模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框-3-（2）ExcitationSystem模塊參數(shù)設(shè)置雙擊ExcitationSystem模

6、塊，彈出模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。模塊的具體參數(shù)設(shè)置如圖4所示。圖4ExcitationSystem模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（3）Three-PhaseTransformer(TwoWindings)模塊參數(shù)設(shè)置雙擊Three-PhaseTransformer(TwoWindings)模塊，則彈出模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。模塊具體參數(shù)設(shè)置如圖5所示。-4-圖5Three-PhaseTransformer(TwoWindings)模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（4）Three-PhaseSeriesRLCLoad模塊參數(shù)設(shè)置分別雙擊Three-PhaseSeriesRLCLoad模塊和Three-PhaseSeriesRLC

7、Load1模塊，則彈出模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。模塊的具體參數(shù)設(shè)置如圖6和7所示。圖6Three-PhaseSeriesRLCLoad模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框圖7Three-PhaseSeriesRLCLoad模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（5）Three-PhaseFault模塊參數(shù)設(shè)置-5-雙擊Three-PhaseFault模塊，則彈出模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。模塊的具體參數(shù)設(shè)置如圖8所示圖8Three-PhaseFault模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（6）Three-PhaseSource模塊參數(shù)設(shè)置，模塊的具體參數(shù)設(shè)置如圖9所示。圖9Three-PhaseSource模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框-6-（7）VoltageMeasur

8、ement模塊參數(shù)設(shè)置，模塊的具體參數(shù)設(shè)置如圖10所示。圖10VoltageMeasurement模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（8）Gain模塊參數(shù)設(shè)置，具體參數(shù)設(shè)置如圖11所示。圖11Gain模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（9）Constant模塊參數(shù)設(shè)置，設(shè)置Constant模塊中的ConstantValue為1.0，設(shè)置Constant1模塊中的ConstantValue為1.0。（10）BusSelector模塊參數(shù)設(shè)置，具體參數(shù)設(shè)置如圖12、13所示。-7-圖12BusSelector模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框圖13BusSelector模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框-8-4.仿真參數(shù)設(shè)置及其運(yùn)行設(shè)置仿真參數(shù)的Starttime為0、Stoptime為10，Solveroptions的步長(zhǎng)選擇變步長(zhǎng)Variable-s