同步发电机的稳态功角特性习题(精)
第2节 同步发电机的稳态功角特性
一、填空题
1、同步电机的功角θ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和 空间夹角。
2、同步发电机最大电磁转矩与 电抗有关，异步电机最大电磁转矩
与 电抗有关，而与转子 无关。
3、汽轮同步发电机稳定极限角θ ，水轮同步发电机稳定极限角
θ （填角度的大小范围）
二、选择题
1、对同步电机电磁转矩最大值起主要影响的电抗是（ ）。
（A ）定子漏抗δx ；（B ）同步电抗t x ;(C)电枢反应电抗a x ;
2、与无穷大电网并联运行的一台凸极式同步发电机,若失去励磁后,电机的最大电磁功率出
现在功角δ为（ ）。
(A)δ=0°(B)δ=45°(C)δ=90°(D)45°<δ<90°
3、发电机绕组中流过电流之后，就在绕组的导体内产生损耗而发热，这种损耗称为( )。
（A ）铁损耗；（B ）铜损耗；（C ）涡流损耗；（D ）其它损耗。
三、问答题
1、写出隐极同步发电机的有功功率角特性方程，并画出功角特性曲线。
2、同步发电机功率极限取决于什么？如何提高？
3、同步发电机的功角在时间和空间上各有什么含义？
四、计算题
设有一凸极式同步发电机，Y 接线，Ω=Ω=9.0,2.1q d x x ，和它相连的无穷大电网的线电
压为230V ，额定运行时024=N δ，每相空载电动势V E 5.2250=，求该发电机：1）在额
定运行时的基本电磁功率；
2）在额定运行时的附加电磁功率；
3）在额定运行时的总的电磁功率；
4）在额定运行时的比整步功率；
参考答案
一、填空题
1、主极轴线 气隙合成磁场轴线 空载电动势 端电压
2、同步 漏 电阻
3、 90= 90<
二、选择题
1、（B ）
2、（B ）
3、（B ）
三、问答题
1、省略。
2、以隐极同步发电机为例，功率极限t em x U E m P 0max =，因电网电压C U =，故其功率极限取决于空载电动势()f I E 0和同步电抗x t
提高方法：①运行中可增加励磁电流（既增大空载电动势0E ）；②在设计制造时可减小同步电抗（既增大气隙等）。
第三章__《同步发电机励磁自动控制系统》练习参考答案
一、名词解释 1．励磁系统 答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备和电路。 2．发电机外特性 答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。 3．励磁方式 答：供给同步发电机励磁电源的方式。 4．无刷励磁系统 答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的励磁系统。 5．励磁调节方式 答：调节同步发电机励磁电流的方式。 6．自并励励磁方式 答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。 7．励磁调节器的静态工作特性 答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。 8.发电机调节特性 答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE与无功负荷I.Q的关系特性。9．调差系数 答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。 10．正调差特性 答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。11．负调差特性 答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。12．无差特性 答：发电机外特性呈水平．当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。
13．强励 答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。 二、单项选择题 1．对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 2．对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．调节机端电压和发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 3．当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功 PG = EGUG sin?为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。 X d A．U G sin?； B．E Gsin?； C．1 X d ⊕sin?； D．sin?。 4．同步发电机励磁自动调节的作用不包括( C )。 A．电力系统正常运行时，维持发电机或系统的某点电压水平； B．合理分配机组间的无功负荷； C．合理分配机组间的有功负荷； D．提高系统的动态稳定。 5．并列运行的发电机装上自动励磁调节器后，能稳定分配机组间的( A )。A．无功负荷；
2.1同步发电机数学模型及运行特性
2.1同步发电机数学模型及运行特性 本节主要阐述同步发电机稳态数学模型及运行特性：包括向量图、等值电路与功率方程以及功角特性。 2.1.1 同步发电机稳态数学模型 理想电机假设： 1）电机铁心部分的导磁系数为常数； 2）电机定子三相绕组完全对称，在空间上互差120度，转子在结构上对本身的直轴和交轴完全对称； 3）定子电流在空气隙中产生正弦分布的磁势，转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在空气隙中按正弦规率分布； 4）定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面。 同步电动机是一种交流电机，主要做发电机用，也可做电动机用，一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机和矿井通风机等。近年由于永磁材料和电子技术的发展，微型同步电机得到越来越广泛的应用。同步电动机的特点之一是稳定运行时的转速n与定子电流的频率f1之间有严格不变的关系，即同步电动机的转速n与旋转磁场的转速n0相同。“同步”之名由此而来。 同步发电机是电力系统中的电源，它的稳态特性与暂态行为在电力系统中具有支配地位。虽然在电机学中已经学过同步电机，但那时侧重于基本电磁关系，而现在则从系统运行的角度审视发电机组。 1.同步发电机的相量图 设发电机以滞后功率因数运行，三相同步发电机正常运行时，定子某一相空载电势Eq，输出电压或端电压U和输出电流I间的相位关系如图2-1所示。δ是Eq领先U的角度，称为功角，是功率因数角，即U与I的相位差， Eq与q轴（横轴或交轴）重合，d为纵轴或直轴。U和I的d、q分量为： 图 2-1电势电压相量图 电机学课程中已经讨论过，端电压和电流的分量与Eq间的关系为： （2-3）
第二章 《同步发电机得自动并列》练习参考答案
第二章《同步发电机得自动并列》练习参考答案 一、名词解释 1.并列操作 答:将发电机并入电力系统参加并列运行得操作。 2.准同步并列 答:发电机在并列合闸前已加励磁,当发电机电压得幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压得幅值、频率、相位接近相等时,将发电机断路器合闸,完成并列操作。 3.自同步并列 答:将未加励磁、接近同步转速得发电机投入系统,随后给发电机加上励磁,在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步,完成并列操作。 4.同步点 答:可以进行并列操作得断路器。 5.滑差、滑差频率、滑差周期 答:滑差:并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差,用表示,即; 滑差频率:并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差,用f s表示,即; 滑差周期:并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化3600所用得时间。 6.越前时间、恒定越前时间、恒定越前时间自动准同步装置 答:越前时间:相对于提前(越前)得时间; 恒定越前时间:相对于提前(越前)得时间,且这一时间不随频差(或滑差)、压差变化; 恒定越前时间自动准同步装置:由恒定越前时间脉冲发出合闸脉冲命令得自动
准同步装置。 7.越前相角、恒定越前相角、恒定越前相角式自动准同步装置 答:越前相角:相对于提前(越前)得相角; 恒定越前相角:相对于提前(越前)得相角,且这一相角不随频差(或滑差)、压差变化; 恒定越前相角自动准同步装置:由恒定越前相角脉冲发出合闸脉冲命令得自动准同步装置。 8.整步电压、正弦整步电压、线性整步电压 答:整步电压:包含同步条件信息得电压; 正弦整步电压:与时间具有正弦函数关系得整步电压,表达式 线性整步电压:与时间具有线性函数关系得整步电压,表达式 二、单项选择题 1.准同步并列得方法就是,发电机并列合闸前( C),当( )时,将发电机断路器合闸,完成并列操作。 A.未加励磁,发电机电压与并列点系统侧电压得幅值、频率、相位接近相等; B.未加励磁,发电机转速接近同步转速; C.已加励磁,发电机电压与并列点系统侧电压得幅值、频率、相位接近相等; D.巳加励磁,发电机转速接近同步转速。 2.自同步并列操作得合闸条件就是( B )。 A.发电机已加励磁、接近同步转速; B.发电机未加励磁、接近同步转速;
功角的概念
功角的概念 ◆y为内功率因数角，d=y-j定义为功角。它表示发电机的励磁电势和端电压之间相角差。功角d 对于研究同步电机的功率变化和运行的稳定性有重要意义。功角是表征同步发电机运行状态和判别电力系统稳定性的重要参量[1-4]，多年来，功角的测量得到了广泛的重视和深入的研究。已有的测量方法从原理上主要有两大类：一类是纯电气测量方法，即采集同步发电机的输出电压、电流或/和其他电气量，进而通过理论分析和计算来获得功角。该类方法最简化的情况就是基于稳态公式或相量图的解析计算法，它在系统稳态运行且发电机的参数比较精确时，能比较准确地计算出功角，而在系统暂态过程中，由于参数时变性、机组铁心饱和等的影响，方法所依赖的解析公式不能成立，导致较大的计算误差。另一类方法需要借助非电量传感器（包含光电或磁电变换）来实现测量。常见的作法是[1-4]，在转子轴上设置机械测点或测速齿轮，在转子周围安装光电、电刷或电磁装置，后者接收由前者产生的脉冲信号或其它与转子位置或速度相关的量，进而通过一定的变换来实现功角的测量（以下简称脉冲法）。脉冲法往往需要对发电机本体进行不同程度的改造，工艺复杂，而且由于采用非电量传感器，需借助于比较复杂的信号处理和误差补偿技术，以去除诸如机械加工误差、信号传输延时、轴体扭振等导致的结构性误差；而且针对个案提出的方法很难适用于别的发电机，导致实现代价较大。除了上述两大类常见方法外，还有学者研究了一些很别致的测量方法，如文[5]提出的应用多层前向神经网络的映射功能，通过仿真数据训练并进而用来测量发电机功角的方法，文[7]提出的通过分析机组端电压的零序谐波分量来测量功角的方法，但这些方法的可靠性有待于在实际电力系统进行验证。
第二章 《同步发电机的自动并列》练习参考答案
第二章 《同步发电机的自动并列》练习参考答案 一、名词解释 1．并列操作 答：将发电机并入电力系统参加并列运行的操作。 2．准同步并列 答：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。 3．自同步并列 答：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。 4．同步点 答：可以进行并列操作的断路器。 5．滑差、滑差频率、滑差周期 答：滑差：并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差，用S ω表示，即X G s ωωω-=； 滑差频率：并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用f s 表示，即X G s f f f -=； 滑差周期：并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化3600所用的时间。 6．越前时间、恒定越前时间、恒定越前时间自动准同步装置 答：越前时间：相对于?=0δ提前(越前)的时间； 恒定越前时间：相对于?=0δ提前(越前)的时间，且这一时间不随频差(或滑差)、压差变化；
恒定越前时间自动准同步装置：由恒定越前时间脉冲发出合闸脉冲命令的自动准同步装置。 7．越前相角、恒定越前相角、恒定越前相角式自动准同步装置 答：越前相角：相对于?=0δ提前(越前)的相角； 恒定越前相角：相对于?=0δ提前(越前)的相角，且这一相角不随频差(或滑差)、压差变化； 恒定越前相角自动准同步装置：由恒定越前相角脉冲发出合闸脉冲命令的自动准同步装置。 8．整步电压、正弦整步电压、线性整步电压 答：整步电压：包含同步条件信息的电压； 正弦整步电压：与时间具有正弦函数关系的整步电压，表达式 2t sin 2s m zb ωU u = 线性整步电压：与时间具有线性函数关系的整步电压，表达式 ??? ????<
基于matlab的同步发电机励磁系统仿真分析与调试毕业论文设计
基于MATLAB的同步发电机励磁系统仿真分析与调试 摘要 同步发电机为电力系统提供能量，其控制性能的好坏将直接决定电力系统的安全与稳定运行状况。通过掌握利用MATLAB对励磁控制进行分析和研究的技能，能灵活应用MATLAB的SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。通过使用这一软件工具从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。 文章介绍了MATLAB/Simulink的主要特点、基本模块和功能，分析了同步发电机励磁调节系统的组成及其各个部分原理，建立了基于MATLAB的同步发电机及其励磁调节系统仿真模型，最后建立了以PID和PSS为励磁控制方式的同步发电机励磁调节系统数学模型，在Simulink环境下进行了仿真，收到了很好的效果。 关键词：MATLAB；同步发电机；励磁调节系统；建模；仿真；校正
ABSTRACT Synchronous generator is the energy of the power system provider, and its performance will directly determine the quality of power system security and stability in operation. Through mastering the use of MATLAB for analysis of the excitation control and research skills, flexibility SIMULINK of MATLAB simulation software to analyze performance of the system. Through the use of the software tools from the boring red tape out of the computational burden, and more reflection on the nature of the problem used to solve practical production and research issues. The article introduced the main features of the MATLAB/Simulink，the basic module and function，illustrated the composition of synchronous generator excitation system and its principle of every part，established the simulation model of generator from MATLAB and that of generator excitation system，established synchronous generator excitation system mathematical model that is controlled by the way of PID and PSS，simulate it in the environment of Simulink，get pretty good results. Key words: MATLAB；synchronous generator；excitation control system；modeling；simulation；Correction
PSCAD中的发电机模型
1.Synchronous Machine（同步机） 本组件有一选项是可以模拟Q轴的两个阻尼绕组，因此它可以作为隐极极或者凸极机使用。其速度可以由给“w”输入一个正值直接控制，或者将机械转矩输入到“Tm”上。 使用此组件模拟同步机有许多优势。对于一般应用，那些标注为“Advanced”的参数可以不用修改直接采用默认值，这样做不会改变设备的特性。本组件的这些特点主要是为了初始化仿真以及更快的达到期望的稳态。 期望的稳态由潮流可知。在仿真中一旦达到稳态，可能就要使用故障、扰动等等来看看系统的暂态响应。 2.Squirrel Cage Induction Machine（鼠笼感应电动机） 本组件可以运行于“速度控制”或“转矩控制”模式下。在“速度控制”模式下，电动机按照输入“W”的规定速度运转。在转矩控制模式下，速度根据设备的惯性、阻尼和输入转矩、输出转矩求得。 通常，此型电动机在启动时采用“速度控制”，输入“W”取值为额定标么转速（0.98），在电动机最初的暂态结束（过渡到稳态）后采用转矩控制。本组件可以和“Multi-Mass Torsional Shaft Interface”组件配合使用。 3.Wound Rotor Induction Machine（绕线转子感应电动机）
此感应电动机可采用“速度控制”和“转矩控制”模式运行。通常，通常，此型电动机在启动时采用“速度控制”，输入“W”取值为额定标么转速（0.98），在电动机最初的暂态结束（过渡到稳态）后采用转矩控制。本组件可以和“Multi-Mass Torsional Shaft Interface”组件配合使用。 4.Two Winding DC Machine（两绕组直流电机） 本绕组模拟了两绕组直流电机。如果外部接线正确的话，电枢绕组两端（right side + and -），磁场绕组两端（top + and -）。这样可以满足孤立励磁机、并联或串联电机仿真的需要。 组件“Multi-Mass Torsional Shaft Interface”可与本组件配合使用，以考虑转子的机械暂态。 注意：电机的典型连接和直流电机的多块模型已经再PSCAD例子中给出，可以供参考。本组件的输入输出信号的描述如下： ●W: 转子的输入机械转矩[p.u.]; ●Te: 电机的输出电气转矩[p.u.]。 5.Permanent Magnet Synchronous Machine（永磁同步电机） 本组件模拟了永磁同步电机。除了三个定子绕组外，又额外加入了两个短路绕组以
发电机部分复习题.doc
填空题 1、发电机的电枢反应指：在 条件下， 对 的影响，电枢反应性质由 决定，功角θ是 与 之间的夹角，额定功角在 左右，额定运行区在 。 2、同步发电机并列运行的条件是 、 、 。一台与大电网并列运行的发动机，调节 可以输出的有功功率，调节 可以调节输出的无功功率。同步发电机的功角特性指：在 条件下， 与 的关系曲线，表达式是 。若保持励磁电流I f 不变，增大输出的有功功率P 2，则E 0将 ，功角θ将 ，无功功率Q 将 ，定子电流将I ， cos ?将 ，发电机的稳定性将 。若保持有功功率P 2不变，仅增大励磁电流I f ，则E 0将 ，功角θ将 ，无功功率Q 将 ，定子电流将I ， cos ?将 。 3、同步发电机的空载特性指：在 条件下， 与 的关系曲线。同步发电机的短路特性指：在 条件下， 与 的关系曲线。 4、1台汽轮发电机与无穷大电网并列运行，调节 可以调节输出的有功功率，调节 可以调节输出的无功功率。若保持有功功率不变，仅增大励磁电流I F ，则E 0 将 ，功角δ将 ，无功功率Q 将 ，定子电流将 I ，cos ?将 。 5、发电机的电压变化率是指发电机在 时 和 保持不变的条件下，切除全部负载后， 对额定电压的百分比。 三、选择题（每题有3个答案，选其中一个填入题后空格内；每题2分） 1、同步电抗是电枢反应磁通和电枢漏磁通对电枢电路作用的一个综合参数，同步电抗的大小对下列哪个没有影响 A 短路电流 B 发电机的静态稳定性 C 发电机的端电压 D 发电机空载电动势 2、一台汽轮同步发电机带纯电阻负载运行时的电枢反应性质是 ( ) A ，纯交轴电枢反应； B ，纯直轴去磁电枢反应； C ，既有交轴电枢反应，又有直轴去磁电枢反应。 3、同步发电机带三相对称负载稳定运行时，转子励磁绕组（ ） A 感应低频电动势 B 感应基频电动势 C 感应直流电动势 D 不感应电动势 四、简答题（每题6分） 1、 对称负载时，同步发电机的电枢磁势与主极磁势之间有无相对运动？为什么？ 2、 什么叫电枢反应电抗？同步电抗？同步发电机对称运行时一共有哪些电抗？请将它们按大小顺序排列之 3、 同步发电机电枢反应的性质和大小主要决定于什么？ 4、 发电机带对称负载，,8.0*=c x 同步电抗0.1*=t x ，忽略电枢电阻，其电枢反应的性质 是什么？
第二章--《同步发电机自动并列》练习参考答案
第二章《同步发电机的自动并列》练习参考答案 二、单项选择题 1．准同步并列的方法是，发电机并列合闸前( C)，当( )时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。 A．未加励磁，发电机电压与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等；B．未加励磁，发电机转速接近同步转速； C．已加励磁，发电机电压与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等；D．巳加励磁，发电机转速接近同步转速。 2．自同步并列操作的合闸条件是( B )。 A．发电机已加励磁、接近同步转速； B．发电机未加励磁、接近同步转速； C．发电机已加励磁、任意转速； D．发电机未加励磁、任意转速。 3．滑差是( B)之差。 A．发电机电压频率与系统电压频率； B．发电机电压角频率与系统电压角频率； C．发电机电压周期与系统电压周期； D．发电机转速与系统等值转速。 4．发电机并列合闸时，如果测到滑差周期是10s，说明此时( D)。 A．发电机与系统之间的滑差是10rad； B．发电机与系统之间的频差是10Hz； C．发电机与系统之间的滑差是0.1rad； D．发电机与系统之间的频差是0.1Hz。 5．发电机准同步并列后立即带上了无功负荷（向系统发出无功功率)，说明合闸瞬间发电机与系统之间存在( A)。 A．电压幅值差，且发电机电压高于系统电压； B．电压幅值差，且发电机电压低于系统电压； C．电压相位差．且发电机电压超前系统电压； D．电压相位差，且发电机电压滞后系统电压。 6．发电机并列后立即从系统吸收有功功率，说明合闸瞬间发电机与系统之间存在( D)。 A．电压幅值差，且发电机电压高于系统电压； B．电压幅值差，且发电机电压低于系统电压； C．电压相位差，且发电机电压超前系统电压； D．电压相位差，且发电机电压滞后系统电压。 7．发电机准同步并列后，经过了一定时间的振荡后才进入同步状态运行，这是由于合闸瞬间( B)造成的。 A．发电机与系统之间存在电压幅值差； B．发电机与系统之间存在频率差； C．发电机与系统之间存在电压相位差； D．发电机的冲击电流超过了允许值。 8．正弦整步电压( D)。
同步发电机模型整理
同步电机定转子侧变量对应关系及名称 112X ()q q 励磁电动势=i 空载电动势（后面的电动势）=瞬变电动势（后面的电动势）q 轴超瞬变电动势（后面的电动势）d 轴超瞬变电动势（后面的电动势）→→'''→=''''''→=+-''''''→=-→=-'→=-f f f f ad f f d q ad f ad f q d q f f ad D q d q D f f D f D ad aq Q d d Q Q q d aq g a q d u u E E X r E E X i X ψE X E ψX X ψE X E X ψX ψX X X X ψE X E ψX i E X i X i E ????????????????????? q g g ψX 同步发电机16各变量： 13个电磁变量：定子侧6个（dq u 、dq i 、dq ψ）；转子侧7个（f u 、fDQ i 、fDQ ψ） 3个机电变量：（m T 、r ω、δ） 同步发电机10个基本方程（dqfDQ u 、dqfDQ ψ）： 00=-+-??=-++??=-+??=-+?=-+??=-++??=-+?=-++??=-++??=-+?d d d r q q q q r d f f f f D D D Q Q Q d d d ad f ad D q q q aq Q f ad d f f ad D D ad d ad f D D Q aq q Q Q u ri p ψωψu ri p ψωψu r i p ψr i p ψr i p ψψx i x i x i ψx i x i ψx i x i x i ψx i x i x i ψx i x i 三阶实用模型： 这种模型的导出基于如下假定： 忽略定子绕组暂态和阻尼绕组作用，计及励磁绕组暂态和转子动态 （1）忽略定子d 、q 轴暂态，即定子电压方程中d p ψ、q p ψ均为0； （2）在定子电压方程中，1(..)≈r ωp u ，在速度变化不大的过渡过程中，误差很小；
基于MATLAB同步发电机励磁控制系统仿真
基于MATLAB同步发电机励磁控制系统仿真 维持发电机输出端电压或系统某点电压在给定的数值，保证并联运行的各发电机的无功功率能够合理地进行分配，提高系统的静态稳定性及动态稳定性，改善电力系统的运行条件。 有发电机功率励磁装置及自动励磁调节器构成闭环反馈系统 发电机为被控对象，功率励磁装置供给发电机转子磁场所需的直流功率，自动励磁调节器A VR，一般由调差环节，电压检测，综合放大等环节构成。 说明：由发电机电压互感器TV测量出的发电机电压Ug在综合点与电压设定器的设定电压Uref进行比较，其偏差值Uerr进入A VR放大部分进行运算，再经励磁机EX功率放大环节对发电机励磁回路进行调节 励磁系统的数学模型 同步发电机传递函数，电压测量单元传递函数，功率放大单元传递函数 同步发电机励磁控制系统框图，励磁系统的传递函数，励磁系统的动态方程 同步发电机传递函数 假设该系统中的发电机双输出绕组是严格同步变化的，在不考虑发电机磁路的饱和特性时，同步发电机的传递函数可简化为下一阶滞后环节：
Kg，发电机放大系数,取1 Td0’，时间常数，取1 电压测量单元 电压测量单元完成励磁同步发电机输出电压到数字控制器输入信号的转化，其中整流滤波电路略有延时，可用一阶惯性环节近似描述，故传递函数为： Kc，电压传感器的输入输出比例，取3 Tr ，滤波回路时间常数，取1 功率放大单元 功率放大主要是指由励磁控制器输出小的控制信号Upwm，到励磁功率器件的输出Uf之间的功率转换作用，该单元可认为是一阶惯性环节，传递函数为： Ka，放大环节的电压比例，取2 Ta，放大环节时间常数，取1 励磁系统框图 根据同步发电机励磁控制系统的结构，得出该系统的传递函数框图：
清华大学电力系统 同步发电机的数学模型21
长江三峡水电枢纽
同步汽轮发电机的转子同步水轮发电机的转子气隙 定子 同步发电机的FLASH.SWF 11
定子上3个等效绕组 a 相绕组 b 相绕组 c 相绕组 转子上3个等效绕组 同步发电机简化为：定子3个绕组、转子3个绕组、气隙、定子铁心、转子铁心组成的6绕组电磁系统励磁绕组 d 轴等效的阻尼绕组轴等效的阻尼绕组Q 15d 轴 q 轴120度 120度 120度 定子、转子铁心同轴（忽略定、转θ sin )M F =磁动势零点 θ 的，无饱和，无磁滞和涡流损耗，
19 磁链与电流、电压的参考正方向 1、设转子逆时针旋转为旋转正方向； 3、定子三相绕组端电压的极性与相电流正方向按发电机惯例来定义，即 正值电流i a 从端电压u a 的正极流出发电机，b 、c 相类似。 定子绕组的正电流产生负的磁链！！ 2、定子三相绕组磁链ψa ，ψb ，ψc 的正方向与a 、b 、c 三轴正方向一致; + -21 5、d轴上的励磁绕组f、阻磁链正方向与d轴磁链正方向与q轴的正方向一致；正电流由端电压，因此绕组电阻： a 相绕组 b 相绕组 c 相绕组 ＋
26 励磁绕组d 轴阻尼绕组 轴阻尼绕组 绕组、 28 绕组的磁链方程－6个 定子绕组的磁链a 相绕组的磁链＝ a 相绕组电流产生的自磁链＋ b 相绕组电流产生的互磁链＋ c 相绕组电流产生的互磁链＋励磁绕组电流产生的互磁链＋D 绕组电流产生的互磁链 ＋ Q 绕组电流产生的互磁链
31 转子绕组的磁链励磁绕组的磁链＝ a 相绕组电流产生的互磁链＋ b 相绕组电流产生的互磁链＋ c 相绕组电流产生的互磁链＋励磁绕组电流产生的自磁链＋D 绕组电流产生的互磁链＋ Q 绕组电流产生的互磁链 36 a 相绕组磁路磁阻（磁导）的变化与转子d 轴与a 相绕组轴线的夹角θa (=ωt )有关 磁路的磁导λaa ,自感L aa 为θa 的周 期函数，周期为π。 θa θa ＝±π/2 磁路磁导最小，自感最小 a θa ＝0，π磁路磁导最大，自感最大 a
发电机功角特性
2020.01
目录 二发电机功角特性的表达形式 三发电机迟相、进相运行特性
一、发电机功角特性的定义
功角特性的常用术语 电机带上对称负载后，电枢绕组（定子线圈）有电流通过，产生电枢磁动势及 相应电枢磁场，其基波在气隙中使气隙磁势的分布发生变化，从而使气隙磁场和感应电势发生变化，这种影响称为电枢反应。 实际上是坐标轴，而不是实际的轴，在永磁同步电机控制中，为了能够得到类似直流电机的控制特性，在电机转子上建立了一个坐标系，此坐标系与转子同步转动，取转子磁场方向为d 轴（直轴），垂直于转子磁场方向为q 轴（交轴）。 由励磁电流产生的磁场而在定子绕组中单独产生的电动势，为非合成电动势。
功角特性的常用术语 直轴同步电抗包含漏抗和直轴电枢反应电抗X ad 。表示了漏抗和直轴电枢反应对气隙磁场的影响作用大小。 对应同步电机交轴磁阻的交轴电枢反应电抗X aq 与定子漏抗之和。 指的是当电枢磁势F a 的轴线既不和直轴又不和交轴重合时，可以把电枢磁势F a 分解成直轴分量F ad 和交轴分量F aq ，然后分别求出直轴和交轴磁势的电枢反应，最后再把它们的效果叠加起来。 是励磁电动势领先于机端电压的角，是表征同步发电机运行状态和判别电力系统稳定性的重要参量。
功角特性 发电机电抗(X d、X q)、励磁电动势(E0)和机端电压(U)一定的情况下，发电机的有功功率(P)和功角(θ)的关系特性，即P em = f (θ) 显示电机内部电磁关系的电磁功率表达式，确定稳态运行时发电机所能发出的最大的电磁功率。 1、表示E0和U这两个时间相量之间的时间相位差角； 2、表示产生E0的主磁极磁势F f与产生端电压U的定子合成磁势F u之间的空间相位角。
基于matlab的同步发电机励磁系统仿真分析与调试毕业设计
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学
阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 基于MATLAB的同步发电机励磁系统仿真分析与调试 摘要 同步发电机为电力系统提供能量，其控制性能的好坏将直接决定电力系统的安全与稳定运行状况。通过掌握利用MATLAB对励磁控制进行分析和研究的技能，能灵活应用MATLAB的SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。通过使用这一软件工具从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。 文章介绍了MATLAB/Simulink的主要特点、基本模块和功能，分析了同步发电机励磁调节系统的组成及其各个部分原理，建立了基于MATLAB的同步发电机及其励磁调节系统仿真模型，最后建立了以PID和PSS为励磁控制方式的同步发电机励磁调节系统数学模型，在Simulink环境下进行了仿真，收到了很好的效果。 关键词：MATLAB；同步发电机；励磁调节系统；建模；仿真；校正
同步发电机的稳态功角特性习题(精)
第2节 同步发电机的稳态功角特性 一、填空题 1、同步电机的功角θ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和 空间夹角。 2、同步发电机最大电磁转矩与 电抗有关，异步电机最大电磁转矩 与 电抗有关，而与转子 无关。 3、汽轮同步发电机稳定极限角θ ，水轮同步发电机稳定极限角 θ （填角度的大小范围） 二、选择题 1、对同步电机电磁转矩最大值起主要影响的电抗是（ ）。 （A ）定子漏抗δx ；（B ）同步电抗t x ;(C)电枢反应电抗a x ; 2、与无穷大电网并联运行的一台凸极式同步发电机,若失去励磁后,电机的最大电磁功率出 现在功角δ为（ ）。 (A)δ=0°(B)δ=45°(C)δ=90°(D)45°<δ<90° 3、发电机绕组中流过电流之后，就在绕组的导体内产生损耗而发热，这种损耗称为( )。 （A ）铁损耗；（B ）铜损耗；（C ）涡流损耗；（D ）其它损耗。 三、问答题 1、写出隐极同步发电机的有功功率角特性方程，并画出功角特性曲线。 2、同步发电机功率极限取决于什么？如何提高？ 3、同步发电机的功角在时间和空间上各有什么含义？ 四、计算题 设有一凸极式同步发电机，Y 接线，Ω=Ω=9.0,2.1q d x x ，和它相连的无穷大电网的线电 压为230V ，额定运行时024=N δ，每相空载电动势V E 5.2250=，求该发电机：1）在额 定运行时的基本电磁功率； 2）在额定运行时的附加电磁功率； 3）在额定运行时的总的电磁功率； 4）在额定运行时的比整步功率； 参考答案 一、填空题 1、主极轴线 气隙合成磁场轴线 空载电动势 端电压 2、同步 漏 电阻
永磁同步电机仿真模型
永磁同步电机的仿真模型 1、永磁同步电机介绍 永磁同步电动机(permanentMagnets synchronousMotor, PMSM>,转子采用永磁材料,定子为短距分布式绕组,采用三相正弦波交流电驱动,且定子感应电动势波形呈正弦波"定子绕组通过控制功率管(如IGBT>的不同开关组合,产生旋转磁场跟踪永磁转子的位置,自动地维持与转子的磁场有900的空间夹角,以产生最大的电机转矩"旋转磁场的转速则严格地由永磁转子的转速所决定,PMSM具有直流电动机的特性,有稳定的起动转矩,可以自行起动,并可类似直流电动机对电机进行闭环控制,多用于伺服系统和高性能的调速系统。 永磁同步电动机按转子形状可以分为两类:凸极式永磁同步电机和隐极式永磁同步电机。它们的区别在于转子磁极所在的位置,凸极式永磁同步电机转子磁极是突起在轴上的,其直轴和交轴电感参数不相等"而隐极式永磁同步电机的转子磁极是内置在轴内的,直轴和交轴电感参数相等"凸极式转子具有明显的磁极,定子和转子之间的气隙是不均匀的,因此其磁路与转子的位置有关。 2、永磁同步电机的控制方法 目前对永磁同步电机的控制技术主要有磁场定向矢量控制技术< field orientation control,FOC）与直接转矩控制技术 112 X ()q q 励磁电动势=i 空载电动势（后面的电动势）=瞬变电动势（后面的电动势）q 轴超瞬变电动势（后面的电动势）d 轴超瞬变电动势（后面的电动势）→→'''→=''''''→=+-''''''→=-→=-'→=-f f f f ad f f d q ad f ad f q d q f f ad D q d q D f f D f D ad aq Q d d Q Q q d aq g a q d u u E E X r E E X i X ψE X E ψX X ψE X E X ψX ψX X X X ψE X E ψX i E X i X i E ??? ? ???? ? ? ????? ? ????? q g g ψX 同步发电机16各变量： 13个电磁变量：定子侧6个（dq u 、dq i 、dq ψ）；转子侧7个（f u 、fDQ i 、fDQ ψ） 3个机电变量：（m T 、r ω、δ） 同步发电机10个基本方程（dqfDQ u 、dqfDQ ψ）： 00=-+-?? =-++??=-+??=-+? =-+?? =-++??=-+?=-++?? =-++??=-+?d d d r q q q q r d f f f f D D D Q Q Q d d d ad f ad D q q q aq Q f ad d f f ad D D ad d ad f D D Q aq q Q Q u ri p ψωψu ri p ψωψu r i p ψ r i p ψr i p ψψx i x i x i ψx i x i ψx i x i x i ψx i x i x i ψx i x i 三阶实用模型： 这种模型的导出基于如下假定： 忽略定子绕组暂态和阻尼绕组作用，计及励磁绕组暂态和转子动态 （1）忽略定子d 、q 轴暂态，即定子电压方程中d p ψ、q p ψ均为0； 考试科目： 学习中心： 姓名： 学号： 答题：第（四）组 答案： 1、试说明潮流计算中PV、PQ与平衡节点的概念。 PV节点的概念：潮流计算中，节点注入有功P和节点电压U为给定量的节点称作PV节点。PV节点的电压相角θ，（或电压的实部或虚部）为潮流计算中的待求变量。 PQ节点的概念：潮流计算中，节点注入的有功P和无功Q皆为给定量的节点称作PQ节点。PQ节点的节点电压（其幅值U和相角θ，或其实部e 和虚部f）为待求变量。 平衡节点的概念：潮流计算中，平衡节点的节点电压是给定值，对极坐标形式的节点功率方程，平衡节点的电压幅值一般情况下取做U=1.0，相角取做θ=0.0，对直角坐标形式的节点功率方程，平衡节点的实部和虚部一般分别取做e =1.0和 f =0.0。通常以选择容量较大，离负荷中心电气距离较近的发电机节点作平衡节点。平衡节点提供的有功和无功注入除了需要平衡整个电网发电和负荷的不平衡功率，还要平衡整个电网的有功和无功损耗，其值只有在潮流计算后才能确定。 2、对于单机无穷大系统，请利用等面积定则来解释故障持续时间长短对系统暂态稳定性的影响。 等面积定则是判断单机无穷大系统暂态稳 定性的一种定量方法。如上图所示,单机无穷大 系统发生大扰动后有三个阶段即大扰动发生前 此时系统的功角特性为PⅠ,大扰动（故障）发生过程中，此时系统的功角特性为PⅡ,扰动清除后,此时系统的功角特性为PⅢ。等面积定则将发电机功角特性曲线与原动机输出功率曲线之间所包含的面积与发电机转子所获得或释放的能量联系起来,从而得到发电机转子角摇摆的最大值并可据此判断发电机的暂态稳定性。 具体解释如下对于单机无穷大系统在大扰动发生后,发电机发出的电磁功率小于发电机的原动机功率,因此转子加速,转子在此过程中获得的动能为abcd 所包含的面积称为加速面积即： 扰动消除后，发电机发出的电磁功率大于原动机功率，因此转子减速，转子在此过程中失去的动能为defg所包含的面积称为减速面积即 因转子在b点、f点转速均为1，转子在减速过程中动能的减少正好等于其加速过程中动能的增加。由能量守恒，减速面积等于加速面积，即 上式即为等面积法则当发电机的减速面积等于加速面积时转子角速度能够恢复到同步速度，转子角达到其极值并开始减小，即单机无穷大系统在此干扰下能够保持暂态稳定否则系统失去稳定。 同步电机模型的MATLAB仿真 摘要 采用电力电子变频装置实现电压频率协调控制，改变了同步电机历来的恒速运行不能调速的面貌，使它和异步电机一样成为调速电机大家庭的一员。本文针对同步电机中具有代表性的凸极机，在忽略了一部分对误差影响较小而使算法复杂度大大增加的因素（如谐波磁势等），对其内部电流、电压、磁通、磁链及转矩的相互关系进行了一系列定量分析，建立了简化的基于abc三相变量上的数学模型，并将其进行派克变换，转换成易于计算机控制的d/q坐标下的模型。再使用MATLAB中用于仿真模拟系统的SIMULINK 对系统的各个部分进行封装及连接，系统总体分为电源、abc/dq转换器、电机内部模拟、控制反馈四个主要部分，并为其设计了专用的模块，同时对其中的一系列参数进行了配置。系统启动仿真后，在经历了一开始的振荡后，各输出相对于输出时间的响应较稳定。关键词：同步电机 d/q模型 MATLAB SIMULINK 仿真。 The Simulation Platform of Synchronous Machine by MATLAB Abstract: The utilization of transducer realizes the control of voltage’s frequency. It changes the situation that Synchronous Machine is always running with constant speed. Just like Asynchronous Machine, Synchronous machine can also be viewed as a member of the timing machine. This thesis intends to aim at the typical salient pole machine in Synchronous Machine. Some quantitative analysis are made on relations of salient pole machine among current, voltage, flux, flux linkage and torque, under the condition that some factors such as harmonic electric potential are ignored. These factors have less influence on error but greatly increase complexity of arithmetic. Thus, simplified mathematic model is established on the basis of a, b, c three phase variables. By the Park transformation, this model is transformed to d, q model which, is easy to be controlled by computer. Simulink is used to masking and linking all the parts of the system. The system can be divided into four main parts, namely power system, abc/dq transformation, simulation model of the machine and feedback control. Special blocks are designed for the four parts and a series of parameters in these parts are configured. The results of simulation show that each output has a satisfactory response when there is disturbance. Key Words: Synchronous Machine Simulation d/q Model MATLAB SIMULINK同步发电机模型整理
电力系统分析答案
同步电机模型的MATLAB仿真资料