第二章-第七章 励磁系统等数学模型.ppt

上篇 电力系统元件数学模型 励磁系统的功能及要求 从发电机的角度 从系统的角度 动态电力系统的理论与分析 章目录 上一页 下一页 退 出 三峡大学电气信息学院 * * 1 同步电机数学模型 2 励磁系统数学模型 3 原动机及调速器数学模型 4 负荷数学模型 5 网络元件数学模型 6 直流输电系统数学模型 7 静止无功补偿器数学模型 §2 发电机励磁控制系统模型 励磁系统对应的控制与保护电路 典型的自并励磁系统 * 备用的输入 励磁控制系统典型的传递函数框图 励磁控制系统的性能包括： 维持发电机端电压恒定 调节发电机无功满足系统的无功需求 对小干扰稳定性的改善 对暂态稳定性的改善 对电压稳定性的改善 典型的调速器功能模型 典型的水轮机调速系统传递函数框图 §3 发电机调速控制系统模型 典型的汽轮机结构为 (a) 无再热；(b) 单再热；(c) 单再热；(d) 双再热 (b) 其相应的传递函数框图 调速系统的性能包括： 负载－频率控制 自动发电控制 改善大干扰稳定性（汽的快关） 负荷模型的重要性： 潮流研究和稳定性研究 负荷模型的复杂性： 多种负荷集中在一个变电站 如下图 §4 负荷数学模型 1. 静态负荷模型 负荷对电压的依赖特性用指数模型表示，即 注： a，b＝0 恒功率模型 a，b＝1 恒电流模型 a，b＝2 恒阻抗模型 负荷对电压的依赖关系用另一类ZIP模型描述 其中 参数a1、a2、a3、b1、b2、b3由负荷成分来决定。 负荷对频率的依赖关系也有相应的静态特性 或 一般 , f由母线电压相角的变化率来决定。 2. 负荷的动态模型 ① 恒温控制负荷模型 加热设备的动态方程 其中 整理后可得恒温控制负荷的动态方程 其中 实际的恒温控制负荷如下图 ② 感应电动机模型 感应电动机的定子和转子电路 感应电动机产生的电磁转矩拖动机械转矩，转矩之差使转子加速，即有 其中 ωm为转子角速度 J为转子及其连接负载的转动惯量 Tm为负载转矩 ω0为同步速 另一表达式： Te为电磁转矩 Tm通常可表示为 由感应电动机的等值电路 其中 RS 定子绕组相电阻 XS 定子绕组相电抗 Rr 转子绕组相电阻 Xr 转子绕组相电抗 Xm 激磁电抗 滑差 由等效电路图可知： 通过气隙传递到转子的功率 转子的电阻损耗 故传到电机轴上的机械功率 该式对应的等值电路如 电磁转矩表达式为 （三相之和） 因为 Pf为极对数 故 求解电磁转矩的关键是求转子电流Ir，由戴维南定理，aa′左半部分可等值为下图所示 由图可求出复电流为 电磁转矩方程 感应电动机典型的 转矩－滑差特性为 §5 网络元件数学模型 1. 超高压交流输电线路分布参数模型 设： 每单位长度的串联阻抗 每单位长度的并联导纳 l 线路长度 讨论与受端相距x处的微分线长dx。其串联支路的电压电流关系 并联支路的电压电流关系 再求导 设边界条件： 已知 上式通解为 其中 特征阻抗 传播常数 相位常数 衰减常数 因为 则 称为入射电压 称为反射电压 若 则该线路称为无反射线或无穷长线路 对于典型的超高压电力线路，一般有G=0，RωL，则 若忽略损耗，即设R＝0，则线路电压和电流的关系简化为 其中 若令 x=l，受端电压为 若假设R＝0(无损)