專利名稱：任意負(fù)載法確定永磁發(fā)電機(jī)的同步電抗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過任意負(fù)載法確定永磁發(fā)電機(jī)同步電抗的測(cè)試方法，
背景技術(shù)：
永磁同步發(fā)電機(jī)是風(fēng)電機(jī)組中最重要的設(shè)備之一,永磁發(fā)電機(jī)同步電抗對(duì)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行分析、故障分析以及維護(hù)與檢修都具有重要作用，同時(shí)，永磁發(fā)電機(jī)同步電抗是建立永磁發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制和分析的前提和基礎(chǔ)。由于永磁發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁不變，與常規(guī)發(fā)電機(jī)的類型不同，分析和測(cè)試其同步電抗的方法有一定的難度，目前還沒有針對(duì)永磁發(fā)電機(jī)同步電抗的測(cè)試方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是建立通過任意負(fù)載法確定永磁發(fā)電機(jī)同步電抗的測(cè)試方法，通過該測(cè)試方法，達(dá)到確定永磁發(fā)電機(jī)直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案為:采用永磁發(fā)電機(jī)任意負(fù)載運(yùn)行，確定永磁發(fā)電機(jī)直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq，永磁同步發(fā)電機(jī)任意負(fù)載運(yùn)行方程:Xd = (E0 — U.cos Θ — I.cos ( Θ + Φ).Ra) / I.sin ( Θ + Φ) (I) Xq =(U.sin θ + I.sin( θ + φ).Ra) / I.cos ( θ + φ)(2)式中:I 一永磁發(fā)電機(jī)定子電流；U—端電壓；EO—空載電勢(shì)；Ra—定子電阻；Φ —功率因數(shù)角；Θ—功角；Id—直軸電流；Iq—交軸電流，測(cè)量出負(fù)載時(shí)永磁發(fā)電機(jī)定子電流1、端電壓U、空載電勢(shì)E0、定子電阻Ra、功率因數(shù)角Φ、功角Θ，通過(I)式和(2)式計(jì)算得到穩(wěn)態(tài)參數(shù)直軸和交軸同步電抗Xd和Xq值；當(dāng)改變永磁發(fā)電機(jī)負(fù)載的大小時(shí)，可以得到電流I與直軸和交軸同步電抗Xd和Xq的關(guān)系曲線，即得到不同負(fù)載電流I所對(duì)應(yīng)的直軸和交軸同步電抗Xd和Xq值；步驟一、進(jìn)行定子電阻Ra的測(cè)試:定子電阻Ra是永磁發(fā)電機(jī)向量圖的構(gòu)成要素之一，測(cè)試出其相電阻，并根據(jù)溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，以便在同步電抗?jì)算時(shí)，考慮定子電阻的影響作用；步驟二、進(jìn)行空載試驗(yàn):測(cè)試空載特性曲線，空載電勢(shì)Etl和初始位置角:永磁發(fā)電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下，其空載電勢(shì)不同，同步電抗也隨之變化,確定負(fù)載時(shí)的功角，必須首先測(cè)試空載下的初始
位置角，即空載下一相電壓與轉(zhuǎn)子位置之間的夾角；步驟三、進(jìn)行任意負(fù)載試驗(yàn):測(cè)量出負(fù)載時(shí)永磁發(fā)電機(jī)定子電流1、端電壓U、功率因數(shù)角Φ、功角Θ，確定永磁發(fā)電機(jī)直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq ;步驟四、根據(jù)以上測(cè)試方法，得到各計(jì)算參量，利用公式(I)、公式(2)，確定繞組直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq。永磁同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所帶負(fù)載通常為任意負(fù)載，在這種運(yùn)行工況下運(yùn)行，進(jìn)行同步電抗測(cè)試具有通用性、實(shí)時(shí)性和針對(duì)性，除了進(jìn)行常規(guī)的定子電阻Ra、空載試驗(yàn)，任意負(fù)載法確定永磁發(fā)電機(jī)同步電抗不必再進(jìn)行其他復(fù)雜的輔助試驗(yàn)，試驗(yàn)簡(jiǎn)單方便，可操作性強(qiáng)。


圖1:永磁發(fā)電機(jī)任意負(fù)載運(yùn)行向量圖，
具體實(shí)施例方式如圖1所不,為永磁發(fā)電機(jī)任意負(fù)載運(yùn)行向量圖,永磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁由固定的磁鋼產(chǎn)生磁場(chǎng)，若其轉(zhuǎn)速不變，勵(lì)磁產(chǎn)生磁感應(yīng)電勢(shì)大小不變，根據(jù)此特性，繪制負(fù)載時(shí)永磁發(fā)電機(jī)的運(yùn)行向量圖?；谌喾€(wěn)態(tài)短路時(shí)永磁發(fā)電機(jī)的向量圖，建立一種通過任意負(fù)載法確定永磁發(fā)電機(jī)同步電抗的測(cè)試方法。測(cè)量出負(fù)載時(shí)永磁發(fā)電機(jī)定子電流1、端電壓U、空載電勢(shì)E0、定子電阻Ra、功率因數(shù)角Φ、功角Θ，最終確定永磁發(fā)電機(jī)直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq，永磁同步發(fā)電機(jī)任意負(fù)載運(yùn)行方程為:Xd = (E0 — U.cos Θ — I.cos ( Θ + Φ).Ra) / I.sin ( θ + Φ) (I) Xq =(U.sin θ + I.sin( θ + φ).Ra) / I.cos ( θ + φ)(2)式中: I一永磁發(fā)電機(jī)定子電流；U—端電壓；EO—空載電勢(shì)；Ra—定子電阻；Φ—功率因數(shù)角；Θ —功角；Id—直軸電流；Iq—交軸電流，通過永磁發(fā)電機(jī)的任意負(fù)載試驗(yàn)，測(cè)量定子電流1、端電壓U、空載電勢(shì)Ε0、定子電阻Ra、功率因數(shù)角Φ、功角Θ，并最終確定穩(wěn)態(tài)參數(shù)直軸和交軸同步電抗Xd和Xq值，具體步驟如下:步驟一、進(jìn)行定子電阻Ra的測(cè)試:定子電阻Ra是永磁發(fā)電機(jī)向量圖的構(gòu)成要素之一，測(cè)試出其相電阻，并根據(jù)溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚员阍谕诫娍褂?jì)算時(shí)，考慮定子電阻的影響作用；小型永磁發(fā)電機(jī)定子直流電阻較大，進(jìn)行測(cè)試和計(jì)算時(shí)，須考慮定子直流電阻的影響，才能準(zhǔn)確的確定同步電抗。步驟二、進(jìn)行空載試驗(yàn):測(cè)試空載特性曲線，空載電勢(shì)Etl和初始位置角；永磁發(fā)電機(jī)空載曲線是轉(zhuǎn)速和空載電壓的關(guān)系曲線，它是一條直線，直接反應(yīng)了不同轉(zhuǎn)速下磁鋼磁極產(chǎn)生電勢(shì)的大小，同步電抗的確定依賴于空載曲線；永磁發(fā)電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下，其空載電勢(shì)不同，同步電抗也隨之變化，確定負(fù)載時(shí)的功角，必須首先測(cè)試空載下的初始位置角，即空載下一相電壓與轉(zhuǎn)子位置之間的夾角；步驟三、進(jìn)行任意負(fù)載試驗(yàn):測(cè)量出負(fù)載時(shí)永磁發(fā)電機(jī)定子電流1、端電壓U、功率因數(shù)角Φ、功角Θ，利用測(cè)試精度高于0.5級(jí)的電量測(cè)試儀，可以直接測(cè)試定子電流1、端電壓U、功率因數(shù)角Φ。功角Θ是兩個(gè)測(cè)試的角度之差，即負(fù)載時(shí)測(cè)試的一相電壓與轉(zhuǎn)子位置之間的夾角與測(cè)試的空載下初始位置角(空載下同一相電壓與轉(zhuǎn)子位置之間的夾角)之差。步驟四、根據(jù)以上測(cè)試方法，得到各計(jì)算參量，利用公式(I)、公式(2)，確定繞組直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq。
權(quán)利要求
1.一種通過任意負(fù)載法確定永磁發(fā)電機(jī)同步電抗的測(cè)試方法，其特征是:采用永磁發(fā)電機(jī)任意負(fù)載運(yùn)行，確定永磁發(fā)電機(jī)直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq,永磁同步發(fā)電機(jī)任意負(fù)載運(yùn)行方程: = ^E0 — U *cos Θ — I *cos ( θ + Φ) *Ra) / I *sin ( θ + Φ) (I )Xq = (U *sin θ +I.sin( θ + φ).Ra) / I.cos( θ + φ)(2) 式中: I一永磁發(fā)電機(jī)定子電流； U一端電壓； EO—空載電勢(shì)； Ra—定子電阻； Φ—功率因數(shù)角； Θ 一功角； Id—直軸電流； Iq—交軸電流， 測(cè)量出負(fù)載時(shí)永磁發(fā)電機(jī)定子電流1、端電壓U、空載電勢(shì)E0、定子電阻Ra、功率因數(shù)角Φ、功角Θ，通過(I)式和(2)式計(jì)算得到穩(wěn)態(tài)參數(shù)直軸和交軸同步電抗Xd和Xq值；當(dāng)改變永磁發(fā)電機(jī)負(fù)載的大小時(shí)，可以得到電流I與直軸和交軸同步電抗Xd和Xq的關(guān)系曲線，即得到不同負(fù)載電流I所對(duì)應(yīng)的直軸和交軸同步電抗Xd和Xq值，具體步驟如下: 步驟一、進(jìn)行定子電阻Ra的測(cè)試:定子電阻Ra是永磁發(fā)電機(jī)向量圖的構(gòu)成要素之一，測(cè)試出其相電阻，并根據(jù)溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，以便在同步電抗?jì)算時(shí)，考慮定子電阻的影響作用； 步驟二、進(jìn)行空載試驗(yàn):測(cè)試空載特性曲線，空載電勢(shì)Etl和初始位置角。永磁發(fā)電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下，其空載電勢(shì)不同，同步電抗也隨之變化，確定負(fù)載時(shí)的功角，必須首先測(cè)試空載下的初始位置角，即空載下一相電壓與轉(zhuǎn)子位置之間的夾角； 步驟三、進(jìn)行任意負(fù)載試驗(yàn):測(cè)量出負(fù)載時(shí)永磁發(fā)電機(jī)定子電流1、端電壓U、功率因數(shù)角Φ、功角Θ，確定永磁 發(fā)電機(jī)直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq; 步驟四、根據(jù)以上測(cè)試方法，得到各計(jì)算參量，利用公式(I)、公式(2)，確定繞組直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過任意負(fù)載法確定永磁發(fā)電機(jī)同步電抗的測(cè)試方法，達(dá)到確定永磁發(fā)電機(jī)直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq的目的，本發(fā)明通過繪制永磁發(fā)電機(jī)的任意負(fù)載運(yùn)行向量圖，推導(dǎo)同步電抗Xd和Xq的計(jì)算公式，進(jìn)行定子電阻Ra的測(cè)試、空載試驗(yàn)、任意負(fù)載試驗(yàn)，最終確定繞組直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq。永磁同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所帶負(fù)載通常為任意負(fù)載，在這種運(yùn)行工況下運(yùn)行，進(jìn)行同步電抗測(cè)試具有通用性、實(shí)時(shí)性和針對(duì)性，除了進(jìn)行常規(guī)的定子電阻Ra、空載試驗(yàn)，任意負(fù)載法確定永磁發(fā)電機(jī)同步電抗不必再進(jìn)行其他復(fù)雜的輔助試驗(yàn)，試驗(yàn)簡(jiǎn)單方便，可操作性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01R27/08GK103197150SQ20131015119
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者富立新, 茍智德, 孫玉田 申請(qǐng)人:哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司