PSCAD中的發(fā)電機模型教學提綱

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PSCAD中的發(fā)電機模型-SynchronousMachine（同步機）本組件有一選項是可以模擬Q軸的兩個阻尼繞組，因此它可以作為隱極極或者凸極機使用。其速度可以由給“w”輸入一個正值直接控制，或者將機械轉(zhuǎn)矩輸入到“Tm”上。使用此組件模擬同步機有許多優(yōu)勢。對于一般應(yīng)用，那些標注為“Advanced”的參數(shù)可以不用修改直接采用默認值，這樣做不會改變設(shè)備的特性。本組件的這些特點主要是為了初始化仿真以及更快的達到期望的穩(wěn)態(tài)。期望的穩(wěn)態(tài)由潮流可知。在仿真中一旦達到穩(wěn)態(tài)，可能就要使用故障、擾動等等來看看系統(tǒng)的暫

2、態(tài)響應(yīng)。SquirrelCageInductionMachine（鼠籠感應(yīng)電動機）本組件可以運行于“速度控制”或“轉(zhuǎn)矩控制”模式下。在“速度控制”模式下，電動機按照輸入“W”的規(guī)定速度運轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)矩控制模式下，速度根據(jù)設(shè)備的慣性、阻尼和輸入轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩求得。通常，此型電動機在啟動時采用“速度控制”，輸入“W”取值為額定標么轉(zhuǎn)速（0.98），在電動機最初的暫態(tài)結(jié)束（過渡到穩(wěn)態(tài)）后采用轉(zhuǎn)矩控制。本組件可以和“Multi-MassTorsionalShaftInterface”組件配合使用。WoundRotorInductionMachine（繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機）此感應(yīng)電動機可采用“速度控制”和“轉(zhuǎn)

3、矩控制”模式運行。通常，通常，此型電動機在啟動時采用“速度控制”，輸入“W”取值為額定標么轉(zhuǎn)速（0.98），在電動機最初的暫態(tài)結(jié)束（過渡到穩(wěn)態(tài)）后采用轉(zhuǎn)矩控制。本組件可以和“Multi-MassTorsionalShaftInterface”組件配合使用。TwoWindingDCMachine（兩繞組直流電機）本繞組模擬了兩繞組直流電機。如果外部接線正確的話，電樞繞組兩端（rightside+and-），磁場繞組兩端（top+and-）。這樣可以滿足孤立勵磁機、并聯(lián)或串聯(lián)電機仿真的需要。組件“Multi-MassTorsionalShaftInterface”可與本組件配合使用，以考慮轉(zhuǎn)子的機

4、械暫態(tài)。注意：電機的典型連接和直流電機的多塊模型已經(jīng)再PSCAD例子中給出，可以供參考。本組件的輸入輸出信號的描述如下：W:轉(zhuǎn)子的輸入機械轉(zhuǎn)矩p.u.;Te:電機的輸出電氣轉(zhuǎn)矩p.u.。PermanentMagnetSynchronousMachine（永磁同步電機）本組件模擬了永磁同步電機。除了三個定子繞組外，又額外加入了兩個短路繞組以模擬電磁阻尼效應(yīng)?？山o“W”輸入一正值直接控制電機的速度，“Te”是電氣轉(zhuǎn)矩。描述此模型的方程如下：這里，短路阻尼繞組的磁鏈。Multi-MassTorsionalShaftInterface（多質(zhì)量扭轉(zhuǎn)軸界面）本組件模擬了與單一旋轉(zhuǎn)軸相聯(lián)的最多6個質(zhì)量塊的動

5、態(tài)過程。一個質(zhì)量塊用來代表發(fā)電機，電氣轉(zhuǎn)矩“Te”施加其上。一個質(zhì)量塊用來代表勵磁。其它的質(zhì)量塊代表原動機，并把機械轉(zhuǎn)矩“Tm”分據(jù)其上。發(fā)電機速度“Wpu”或“Wrad”為輸出，以作為電機模型的輸入。WindSource（風源）本組件模擬了風力發(fā)電機所用風速：輸入：ES:代表風速的外部信號，m/s；輸出：Vw:風機的可用風速。外部信號Es用以模擬任何形式的風力波動，包括本組件沒有定義的波動形式。用戶可以選擇“使用”或“不使用”這個輸入。風場測試所得的風變化記錄可以導(dǎo)入本組件，生成風機所用的風速輸入。WindTurbine（風機）本組件模擬了風機。輸入是風速Vw和于渦輪機相連的風力發(fā)電機的機械

6、轉(zhuǎn)速w。Beta是渦輪槳頁的節(jié)面角，單位為度。Tm和P是基于機組額定功率的的輸出標么轉(zhuǎn)矩和功率。輸入：Vw:風速（必須為正值），m/s；W:機械轉(zhuǎn)速，rad/s；Beta:節(jié)面角，。輸出：Tm:輸出的機械轉(zhuǎn)矩，p.u.；P:輸出的機械功率，p.u.。WindGovernor（風調(diào)速器）本組件模擬了風機的節(jié)面角調(diào)節(jié)器。模型的輸入是機組的機械轉(zhuǎn)速Wm和風機的輸出功率Pg。輸出是風機的節(jié)面角。輸入：Wm:機組的機械轉(zhuǎn)速，rad/s；Pg:機組基于額定功率的功率輸出，p.u.。輸出：Beta:節(jié)面角，。InternalCombustionEngine（內(nèi)燃機）本組件模擬了1至12缸，2至4沖程的內(nèi)燃機

7、。給定一個軸速控制w和燃料吸納因子FL，就會生成一個基于輸入極角度（轉(zhuǎn)矩）曲線的機械軸轉(zhuǎn)矩Tm。本組件可作為原動機，將Tm與PSCAD中發(fā)電機模型的機械轉(zhuǎn)矩輸入相連。本組件可模擬氣缸拒燃，對每一個拒燃的氣缸給定一轉(zhuǎn)矩的減少百分比，由此就可模擬出拒燃的氣缸數(shù)量和減少的轉(zhuǎn)矩百分比之間的關(guān)系。組件有以下輸入和輸出：w:輸入的軸機械轉(zhuǎn)速控制，p.u.；FL:引擎的燃料吸納因子。其與輸出轉(zhuǎn)矩Tm成比例，p.u.；Tm：軸轉(zhuǎn)矩輸出，標么值基于機組的額定參數(shù)，p.u.；MF:輸入使用/不使用氣缸的拒燃控制。使用的話就選擇MisfiredCylinders|Yes。ACExciters（交流勵磁）本組件模擬了

8、IEEE標準型勵磁機。輸入?yún)?shù)中時間常數(shù)單位用“sec”，其它輸入?yún)?shù)都是標么值。將不同的輸入和輸出描述如下：輸入：Ef0:本輸入定義了仿真期間發(fā)電機的輸出勵磁電壓。Ef0可由用戶或由相聯(lián)的同步發(fā)電機組所定義。VT/IT:本輸入是一3元素的數(shù)組，其數(shù)據(jù)來源于同步發(fā)電機（前提當然是發(fā)電機設(shè)定可以輸出這些數(shù)據(jù)）。VT是機端電壓有效值。IT是同步發(fā)電機機端電流值，其為復(fù)數(shù)形式。IT的實部與VT同相，虛部與VT正交（滯后為正）。VS:此輸入僅在勵磁使用PSS時使用。Vref:此輸入定義了同步發(fā)電機機端電壓參考值。此值可來源于不同的組件，包括“slider”、“實常數(shù)”組件或其它信號。輸出：Ef:此輸出

9、是計算出的勵磁電壓，可直接應(yīng)用于同步發(fā)電機。使用“wire”組件實現(xiàn)它們之間的連接。Vref0:此輸出是參考電壓的初始化值，可供用戶選用。DCExciters（直流勵磁）本組件模擬了IEEE標準型勵磁機。輸入?yún)?shù)中時間常數(shù)單位用“sec”，其它輸入?yún)?shù)都是標么值。將不同的輸入和輸出描述如下：輸入：Ef0:本輸入定義了仿真期間發(fā)電機的輸出勵磁電壓。Ef0可由用戶或由相聯(lián)的同步發(fā)電機組所定義。本模型會初始化內(nèi)部變量，因此此輸入的初始時等于輸出Ef。VT/IT:本輸入是一3元素的數(shù)組，其數(shù)據(jù)來源于同步發(fā)電機（前提當然是發(fā)電機設(shè)定可以輸出這些數(shù)據(jù)）。VT是機端電壓有效值。IT是同步發(fā)電機機端電流值，其

10、為復(fù)數(shù)形式。IT的實部與VT同相，虛部與VT正交（滯后為正）。VS:此輸入僅在勵磁使用PSS時使用。注意，DC3A型勵磁機沒有VS輸出。Vref:此輸入定義了同步發(fā)電機機端電壓參考值。此值可來源于不同的組件，包括“slider”、“實常數(shù)”組件或其它信號。輸出：Ef:此輸出是計算出的勵磁電壓，可直接應(yīng)用于同步發(fā)電機。使用“wire”組件實現(xiàn)它們之間的連接。Vref0:此輸出是參考電壓的初始化值，可供用戶選用。StaticExciters（靜止勵磁）本組件模擬了IEEE標準型勵磁機。輸入?yún)?shù)中時間常數(shù)單位用“sec”，其它輸入?yún)?shù)都是標么值。將不同的輸入和輸出描述如下：輸入：Ef0:本輸入定義了

11、仿真期間發(fā)電機的輸出勵磁電壓。Ef0可由用戶或由相聯(lián)的同步發(fā)電機組所定義。VT/IT:本輸入是一3元素的數(shù)組，其數(shù)據(jù)來源于同步發(fā)電機（前提當然是發(fā)電機設(shè)定可以輸出這些數(shù)據(jù)）。VT是機端電壓有效值。IT是同步發(fā)電機機端電流值，其為復(fù)數(shù)形式。IT的實部與VT同相，虛部與VT正交（滯后為正）。Vref:此輸入定義了同步發(fā)電機機端電壓參考值。此值可來源于不同的組件，包括“slider”、“實常數(shù)”組件或其它信號。VS:此輸入僅在勵磁使用PSS時使用。If:此參數(shù)定義了一個由機組模型產(chǎn)生的勵磁電流，可由數(shù)據(jù)線傳遞給本勵磁模塊。它可用于飽和或補償勵磁模型中。輸出：Ef:此輸出是計算出的勵磁電壓，可直接應(yīng)用

12、于同步發(fā)電機。使用“wire”組件實現(xiàn)它們之間的連接。Vref0:此輸出是參考電壓的初始化值，可供用戶選用。V2CompatibleSolidStateExciter(SCRX19)（V2協(xié)調(diào)型固態(tài)靜止勵磁）本組件基于IEEE的SCRX型固態(tài)靜止勵磁機模型?？刂葡到y(tǒng)改變勵磁電壓將系統(tǒng)電壓維持在Vref。注意的是，本勵磁模型不會進行初始化，這就意味著它會對接收到的發(fā)電機模型的所有狀態(tài)給予響應(yīng)。輸入：Vref:標么形式的參考電壓，是勵磁機的控制對象。If:從發(fā)電機輸入來的標么勵磁電流。使用時用的是負電流邏輯。在本組件的輸入?yún)?shù)中，有一輸入“ReverseResistance”的選項，當負勵磁電流試

13、圖注入本組件時，這一選項就自動施加到勵磁電流上。較大的默認電流會避免出現(xiàn)負的勵磁電流。Vabc:從“NodeLoop”組件得到數(shù)據(jù)，使用“Ware”組件來實現(xiàn)Vabc和“NodeLoop”之間的連接。Exst:適用于PSS存在時的情況，用于修改Vref。此輸入只有在選擇了ExtraInputSignal?為有效時才起作用。輸出：Ef:此輸出是計算出的勵磁電壓，可直接應(yīng)用于同步發(fā)電機。使用“wire”組件實現(xiàn)它們之間的連接。PowerSystemStabilizers（PSS）本組件模擬了IEEE標準型PSS。模型的輸入有標么轉(zhuǎn)速w、同步機機端電壓Vt、離散控制器參考值Vk。輸出為Vs，也可是轉(zhuǎn)

14、速、機端的頻率、功率或無輸出。HydroGovernors（水輪機調(diào)速器）本組件模擬了三種IEEE標準型水輪機調(diào)速器模型：GOV1:機械液壓控制；GOV2:包括引導(dǎo)和伺服機構(gòu)動態(tài)的PID控制GOV3:針對甩負荷研究的增強型控制。本組件的輸入包括標么轉(zhuǎn)速w，標么轉(zhuǎn)速參考值Wref和初始化時閥門的位置z0。輸出是閥門位置z。HydroTurbines（水輪機）本組件模擬了IEEE水輪機模型。本組件的輸入包括標么轉(zhuǎn)速w，標么轉(zhuǎn)速參考值Wref和閥門的位置z。輸出是機械轉(zhuǎn)矩Tm（作為同步發(fā)電機的輸入）和初始閥門位置zi（作為相聯(lián)水輪機調(diào)速器的初始化輸入）。V2CompatibleHydroGovern

15、or(HGOV18)（V2協(xié)調(diào)型水輪機調(diào)速器）本組件模擬了IEEE的2型水輪機調(diào)速器和渦輪機的一體模型，是“V2SNC375MachineModel(已不用)”的緊湊版本，是專對對老版本的創(chuàng)建和改進。處于兼容的考慮還將其保留在PSCAD模板庫中。輸入：SP:轉(zhuǎn)速參考值，p.u.；Tm0:機組的機械轉(zhuǎn)矩，p.u.；w:發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，rad/s.輸出:Tm:機械轉(zhuǎn)矩輸出p.u.Thermal(Steam)Governors（熱工/蒸汽調(diào)速器）本組件代表了以下5種IEEE的熱工調(diào)速器模型：GOV1:近似機械液壓控制；GOV2:機械液壓控制(GE)；GOV3:電氣液壓控制(GE)；GOV4:DEH控制(Westinghouse)；GOV5:NEIParsons控制。本組件的輸入包括標么轉(zhuǎn)速w，標么轉(zhuǎn)速參考值Wref。輸出是閥門位置z。輸出是控制閥的流通面積Cv，而在GOV2,3和5上，輸出是閥的攔截面積Iv。以上兩個輸出都應(yīng)輸入給對應(yīng)的蒸汽輪機。Thermal(Steam)Turbines（蒸汽輪機）本組件模擬了IEEE汽輪機模型。本模型的輸入標么轉(zhuǎn)速w，標么轉(zhuǎn)速參考值Wref和調(diào)速器輸出的控制