現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析理論與方法-第三章-常規(guī)發(fā)電機(jī)組和負(fù)荷模型

第三章常規(guī)發(fā)電機(jī)組和負(fù)荷模型目錄發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的靜態(tài)模型同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型原動(dòng)機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的靜態(tài)模型發(fā)電機(jī)的電抗和電勢(shì)式中：發(fā)電機(jī)的等值電路求得發(fā)電機(jī)電抗、電勢(shì)后，作出以電壓源或電流源表示的發(fā)電機(jī)等值電路：圖3-1發(fā)電機(jī)的等值電路（a）以電壓源表示；（b）以電流源表示負(fù)荷的靜態(tài)模型在電力系統(tǒng)分析中常用的負(fù)荷靜態(tài)模型主要有以下幾種：1．恒功率負(fù)荷模型

2．恒定阻抗負(fù)荷模型

3．用電壓靜態(tài)特性表示的綜合負(fù)荷模型負(fù)荷的靜態(tài)模型

在負(fù)荷電壓偏移額定值較小的場(chǎng)合，電壓靜態(tài)特性在額定電壓附近可用直線近似：負(fù)荷的靜態(tài)模型4．用電壓及頻率靜態(tài)特性表示的綜合負(fù)荷模型

一般頻率變化幅度較小，在額定頻率附近負(fù)荷的頻率靜態(tài)特性可用直線表示。同時(shí)考慮電壓和頻率的負(fù)荷模型可表示為：或同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型一、同步電機(jī)的基本方程1.同步電機(jī)的原始方程式

同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型

在假定磁路不飽和的情況下，各繞組的磁鏈

可以通過各繞組自感L和繞組間互感M，列出下列磁鏈方程，即同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型（1）定子各相繞組的自感和繞組間的互感為：注意，在理想化假設(shè)條件下，可以證明：l2=m2。另外，對(duì)于隱極電機(jī)，上列自感和互感都是常數(shù)。

同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型（2）定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組間的互感，即：（3）轉(zhuǎn)子各繞組的自感和繞組間的互感

由于轉(zhuǎn)子各繞組與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，無論凸極或隱極電機(jī)，這些繞組的磁路情況都不會(huì)因轉(zhuǎn)子位置的改變而變化，因此這些繞組的自感及其相互間的互感Lff、LDD、Lgg、LQQ、MfD、MgQ都是常數(shù)。另外，由于d軸的f、D繞組與q軸的g、Q繞組彼此正交，因此它們之間的互感為零，即：

Mfg=MfQ=MDg=MDQ=0同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型2.派克變換Adq0=PAabc

同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型其中

Lf=Lff，LD=LDD，Lg=Lgg，LQ=LQQmfD=MfD，mgQ=MgQ同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型

當(dāng)電流和電壓的規(guī)定正方向與圖3-2（b）相同時(shí)，定子繞組輸出的總功率為：應(yīng)用坐標(biāo)變換式（3-24）可得dq0坐標(biāo)系統(tǒng)下的功率表達(dá)式：3.用標(biāo)幺值表示的同步電機(jī)方程首先，在標(biāo)幺制中，時(shí)間也用標(biāo)幺值表示，?。?/p>

式中，

為同步角頻率，可將它取為角頻率和轉(zhuǎn)子電角速度的基準(zhǔn)值，即：同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型3.用標(biāo)幺值表示的同步電機(jī)方程首先，在標(biāo)幺制中，時(shí)間也用標(biāo)幺值表示，取：

式中，

為同步角頻率，可將它取為角頻率和轉(zhuǎn)子電角速度的基準(zhǔn)值，即：定子基準(zhǔn)值轉(zhuǎn)子基準(zhǔn)值轉(zhuǎn)子基準(zhǔn)值同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型用標(biāo)幺值表示的電壓平衡方程同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型用標(biāo)幺值表示的磁鏈方程同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型用電機(jī)參數(shù)表示的同步電機(jī)方程同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型用電機(jī)參數(shù)表示的同步電機(jī)方程同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型同步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)方程式和相量圖同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型同步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)方程式和相量圖同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)變換關(guān)系式同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型同步電機(jī)的實(shí)用模型二階模型恒定模型,又稱二階經(jīng)典模型同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型恒定模型三階模型同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型五階模型同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型主勵(lì)磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型典型勵(lì)磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型典型勵(lì)磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型三階勵(lì)磁系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

水輪機(jī)數(shù)學(xué)模型在水輪機(jī)動(dòng)態(tài)特性的模擬中，主要考慮水輪機(jī)及其引水管道中由于水流慣性所引起的暫態(tài)過程，即通常所說的水錘效應(yīng)。圖3-14水錘效應(yīng)示意圖計(jì)及水錘效應(yīng)之后，水輪機(jī)及引水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和傳遞函數(shù)可分別用下列方程表示

其中，為水錘時(shí)間常數(shù)，其大小與引水管道長(zhǎng)度有關(guān)。原動(dòng)機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型原動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型原動(dòng)機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型汽輪機(jī)數(shù)學(xué)模型原動(dòng)機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型大型水輪機(jī)的調(diào)速器主要有機(jī)械調(diào)速器和電氣液壓調(diào)速器兩類。大型汽輪機(jī)的調(diào)速器主要有液壓調(diào)速器和功頻電液調(diào)速器兩類，后者主要適用于中間再熱式汽輪機(jī)。水輪機(jī)調(diào)速器數(shù)學(xué)模型雖然電氣液壓式調(diào)速器與機(jī)械液壓式調(diào)速器的結(jié)構(gòu)不同，但作用原理相似，因此可以采用相同的數(shù)學(xué)模型。下面以離心飛擺式機(jī)械調(diào)速器為例說明調(diào)速器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。典型調(diào)速器數(shù)學(xué)模型1—離心飛擺；2—錯(cuò)油門；3—油動(dòng)機(jī)；4—調(diào)頻器；5—硬反饋連桿；6—緩沖器圖3-16離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖原動(dòng)機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型考慮到錯(cuò)油門活塞的開度和導(dǎo)水葉的開度都有一定限制，并考慮到由于存在干摩擦和機(jī)械間隙，使調(diào)速器存在一定的失靈區(qū)，故引入相應(yīng)的限制環(huán)節(jié)和反映失靈區(qū)的非線性環(huán)節(jié)。由式（3-103）和式（3-105）～（3-108）可以得出水輪機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖圖3-17水輪機(jī)和離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖原動(dòng)機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型水輪機(jī)的電氣液壓調(diào)速器雖和