[原创]基于maxwell的同步发电机瞬变电抗和超瞬变电抗计算

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目前有两种方法计算同步发电机瞬变电抗和超瞬变电抗，即突然短路法和超导回路模拟法，各有优缺点。本帖重点介绍后者，并基于ansoft maxwell，讲解如何用软件的方式实现。


一、突然短路法：
利用瞬态场，建立电机模型，进行突然短路的动态模拟仿真，得到短路电流的衰减波形，然后再对其包络线进行后出理，得出xd" ，xd' 。此种方法优点是可考虑实际工况饱和程度，缺点是后处理比较麻烦，并且只能得到直轴方面瞬态参数。


二、超导回路模拟法：
1、直轴瞬变电抗计算：
采用二维瞬态场，转子保持静止，且转子d轴线与定子某相（如A相）轴线重合。定子可加单相或三相交流电流源，使之产生直轴脉振磁势。
励磁绕组短接，可采用零电压源或外电路方法。定子频率为高频（如频率为1e5）时，励磁材料为铜，给出励磁电阻和励磁端部电感。或定子频率为工频时，励磁材料为超导材料（如电导率为1e12），赋零电阻和励磁端部电感。阻尼条材料设置为空气。
后处理时，可采用磁链法，也可采用电压法。并且对计算出的电抗，还要加上定子绕组端部漏抗，才是实际的直轴瞬变电抗。

2、直轴超瞬变电抗计算：
仍采用二维瞬态场，将阻尼条材料设置为铜材料（高频时）或超导材料（低频时），其他设置均与计算瞬变电抗时相同。

同样，计算出来的电抗，还要加上定子绕组端部漏抗和折算到定子后的阻尼端环漏抗，才是实际的直轴超瞬变电抗。


3、有关说明：
⑴ 若采用高频或超导，则频率和电导率不应过大，以免造成不收敛。


⑵ 若转子d轴线与A相重合，并且施加三相电流源，则三相电流源表达式应为，iA=Im*cos（ωt），iB=iC=-0.5*Im*cos（ωt），若转子d轴线与B或C相轴线重合，同理可赋相应电流。


⑶后处理时，若采用磁链法，则电抗表达式为X=2*pi*f*Ψm/Im。若采用电压法，则电抗表达式为
X=EN/IN。两种方法误差很小，可任意选用。其中Im和IN分别为施加相电流的峰值和有效值，Ψm
为相绕组磁链峰值。


⑷若施加单相电流源，如只给A相施加iA=Im*cos（ωt）则⑶中计算出来的电抗还需要乘以3/2的系数。


⑸为了使电枢反应场经转子漏磁路闭合，实际仿真时还需要将定子电流初始值设置0，然后再施加三相电流源。可通过if函数实现，例如，A相电流源表达式为if（time<0.001s,0A,iA=Im*cos（ωt）），其他两相可仿此赋相应电流。


⑹对于交轴超瞬变电抗的计算，定子电流仍施加直轴脉振磁势，且将转子d轴线旋转90度，即与直轴脉振磁势轴线垂直的位置。


⑺仿真时，若励磁绕组和阻尼绕组材料均设置为空气，则可计算相应的直轴电抗和交轴电抗。


⑻建议采用三维求解器，可省略端部漏抗的折算，计算出来的电抗直接为相应的瞬变和超瞬变电抗。

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下图根据某电励磁同步发电机模型，算出来的直轴瞬变和超瞬变，以及交轴超瞬变磁场图。与路算结果相比，误差为6%左右，在工程允许范围内。

图1  直轴瞬变磁场图

图2  直轴超瞬变磁场图

图3  交轴超瞬变磁场图

hujinyao1988

电机瞬态电抗计算的问题好像这是第一个原创帖，这个必须顶！

ltyls

强烈支持楼主的原创。

cqj76

看了收启发，谢谢

zptonghua

你咋发这来了····

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6# zptonghua
是的，还希望张兄多多支持

Simol_wayne

1# forlink
写得非常好，在西莫论坛也发一个呀还有就是以前做的电励磁同步电机专题也赶紧完善下，我还等着推荐精华呢

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8# Simol_wayne
过段时间，打算用14版本重新做一遍。

Simol_wayne

8# Simol_wayne  
过段时间，打算用14版本重新做一遍。
forlink 发表于 2011-6-16 14:46

最近也在做这方面的计算，很期待

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如果大家对本帖方法有什么疑问
或者有什么精度更高，操作更简便的方法计算瞬态和超瞬态电抗
都可以发表见解

haohx

谢谢分享，学习了

focus2010

如果能写个教程就好了

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13# focus2010
不是已经把方法都写出来了嘛，照着做，保证可以做出正确结果

love`ff

能否做个详细点的教程呢？初学者看这个有点蒙

st7715

顶一个，这个不错，希望有个详细的教程