【技术实现步骤摘要】
一种电力系统动态模拟试验系统同步电机的设计方法
本专利技术涉及电力系统动态模拟系统领域,尤其是一种电力系统动态模拟试验系统同步电机的设计方法。
技术介绍
电力系统动态模拟系统是依据相似定理,按照原型电力系统的物理性质建立起来的缩小比例模拟试验系统,是电力系统设计与运行特性分析、二次设备试验测试、继电保护技术研究的重要实验工具。大型汽轮发电机是电力系统中主要的电气设备之一,对电力系统的运行有着重要的影响,在电力系统动态模拟系统中,采用小型电励磁同步电机作为模拟电机来模拟作为原型电机的大型汽轮发电机的机电与电磁特性,尤其是原型电机的暂态特性。模型电机设计的合理性,反映在其对原型电机的模拟的准确性上,决定了电力系统动态模拟系统的可靠性及其实验结果的合理性,对于电力系统动态模拟系统的建设与电力系统动态模拟实验的开展都具有重要意义。传统的电励磁同步电机的设计理论相对完善,对模拟电机的设计提供了一定的参考与借鉴作用。但传统的电励磁同步电机的设计方法,主要设计目标是保证电机在额定运行点附近达到需求的运行特性,并在此目标的基础上形成电机的设计程序。该设计程序一般是在确定了电机基本参数的基础上,根据设计理论和经验系数,通过成熟的设计计算公式,对经验结构进行调整或重新设计,得到电机的设计方案,实现其主要设计目标。随着计算机技术与数值分析技术的发展,数值计算方法,例如有限元方法等也在电机设计中得到了应用,主要用于对电机设计方案进行校核。但现有的电励磁同步电机设计方法并不适合于电力系统动态模拟系统中模拟电机的设计。模拟电机的设计不能通过单纯的将原型电机按比例缩小实现,而是需要根据 ...
【技术保护点】
一种电力系统动态模拟试验系统同步电机的设计方法,所述方法包括以下步骤:1)确定电机基本参数,包括电机的视在功率、功率因数、额定电压、额定电流及额定转速;2)根据电励磁同步电机磁路计算公式,通过转子机械惯性时间常数与电枢反应电抗目标值计算确定转子主要尺寸、气隙长度、磁负荷与线负荷,通过定子绕组电阻与定子槽漏电抗目标值选择并计算定子槽型、定子槽尺寸以及定子绕组主要参数;3)根据电励磁同步电机磁路计算公式,通过阻尼绕组漏抗与励磁绕组漏抗目标值,选择并计算转子励磁绕组与阻尼绕组的槽型和尺寸,计算励磁绕组与阻尼绕组主要参数,励磁绕组的主要参数包括:励磁绕组电阻、漏电抗、端部漏电抗,阻尼绕组的主要参数包括:阻尼绕组直轴与交轴电阻、直轴与交轴漏电抗、端部电阻、端部漏电抗;4)在步骤2)与步骤3)的基础上,完成电机初步电磁设计,包括硅钢片材料的选择、定子绕组与励磁绕组线规的选择与端部结构设计、阻尼笼尺寸与端部结构的设计等,使定子绕组与阻尼绕组主要电阻参数标幺值与原型机基本相同,转子绕组标幺值与原型机基本相同;5)根据步骤4)完成的电机初步电磁设计,建立参数化电机有限元仿真模型,校核初步设计的结果,采用 ...
【技术特征摘要】
1.一种电力系统动态模拟试验系统同步电机的设计方法,所述方法包括以下步骤:1)确定电机基本参数,包括电机的视在功率、功率因数、额定电压、额定电流及额定转速;2)根据电励磁同步电机磁路计算公式,通过转子机械惯性时间常数与电枢反应电抗目标值计算确定转子主要尺寸、气隙长度、磁负荷与线负荷,通过定子绕组电阻与定子槽漏电抗目标值选择并计算定子槽型、定子槽尺寸以及定子绕组主要参数;3)根据电励磁同步电机磁路计算公式,通过阻尼绕组漏抗与励磁绕组漏抗目标值,选择并计算转子励磁绕组与阻尼绕组的槽型和尺寸,计算励磁绕组与阻尼绕组主要参数,励磁绕组的主要参数包括:励磁绕组电阻、漏电抗、端部漏电抗,阻尼绕组的主要参数包括:阻尼绕组直轴与交轴电阻、直轴与交轴漏电抗、端部电阻、端部漏电抗;4)在步骤2)与步骤3)的基础上,完成电机初步电磁设计,包括硅钢片材料的选择、定子绕组与励磁绕组线规的选择与端部结构设计、阻尼笼尺寸与端部结构的设计等,使定子绕组与阻尼绕组主要电阻参数标幺值与原型机基本相同,转子绕组标幺值与原型机基本相同;5)根据步骤4)完成的电机初步电磁设计,建立参数化电机有限元仿真模型,校核初步设计的结果,采用冻结磁导率有限元计算方法,根据同步电机双轴等效电路模型逐个验证电抗参数并依次修正电机的细节结构尺寸;6)根据步骤5)修正后的电机模型,通过有限元数值计算方法计算电机稳态与瞬态参数,校核电机设计结果与预期目标是否一致。2.根据权利要求1所述的一种电力系统动态模拟试验系统同步电机的设计方法,其特征在于:所述电力系统动态模拟系统电励磁同步电机包括隐极同步电机与凸极同步电机。3.根据权利要求1所述的一种电力系统动态模拟试验系统同步电机的设计方法,其特征在于:步骤1)中,确定电机基本参数时需要考虑与电力系统动态模拟系统的匹配,包括:额定电压的优化选择应提高试验安全性,并综合考虑电力系统动态模拟系统各段电压等级的选择,从而减少冗余设备;额定容量的优化选择在额定电压选择的基础上,考虑电力系统动态模拟系统的容量需求以及继电保护动态模拟实验研究对运行电流的要求;额定转速的选取需考虑原电动机与发电机的配合;模拟电机额定参数选择应同时顾及电机在容许发热范围内改变容量运行的可能性。4.根据权利要求1所述的一种电力系统动态模拟试验系统同步电机的设计方法,其特征在于:步骤2)与步骤3)中所述电励磁同步电机磁路计算公式是采用等效磁路法的方法,将空间磁场等效为多段磁路,将绕组等效为磁势源、磁路结构...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴青华,唐文虎,肖洋,周理兵,王晋,
申请(专利权)人:华南理工大学,华中科技大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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