專利名稱：通過(guò)電抗器確定永磁發(fā)電機(jī)同步電抗的測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)電抗器確定永磁發(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，永磁同步發(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)，永磁同步發(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)。由于永磁同步發(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(méi)有針對(duì)永磁同步發(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(guò)電抗器確定永磁發(fā)電機(jī)同步電抗的測(cè)試方法，通過(guò)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:一種通過(guò)電抗器確定永磁發(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)帶純電感性負(fù)載的電抗器運(yùn)行,并最終確定永磁發(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)電抗器負(fù)載運(yùn)行方程及同步電抗計(jì)算公式為:A)忽略定子直流電阻的計(jì)算公式Xd= (E0 - U)/I (I)式中:E0——為額定 轉(zhuǎn)速下的空載電勢(shì)U-為端電壓值B)考慮定子直流電阻的計(jì)算公式Xd = (E0 — U.cos Θ — I.cos ( Θ + φ).Ra) /I.sin ( θ + φ)(2)Xq = (U.sin θ + I.sin ( θ + φ).Ra) /I.cos ( θ + φ)(3)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(guò)永磁發(fā)電機(jī)帶電抗器(純電感性負(fù)載)試驗(yàn)，測(cè)試的電氣參量定子電流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，并最終確定直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq的值。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:負(fù)載為電抗器(純電感)運(yùn)行試驗(yàn):測(cè)量出電抗器負(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)或公式(2)、公式(3)，確定繞組直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq。

永磁發(fā)電機(jī)帶純電感負(fù)載運(yùn)行，是特殊的運(yùn)行工況，即輸出功率為零，輸出的電流和電壓矢量夾角為90度。永磁發(fā)電機(jī)帶純電感負(fù)載的定子電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng),與轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生磁通的方向相反，電樞反應(yīng)產(chǎn)生的效果最強(qiáng)。在這種工況下測(cè)試的同步電抗，具有極值性和邊界特點(diǎn)，為分析永磁發(fā)電機(jī)提供有力的證據(jù)。


圖1:永磁發(fā)電機(jī)純電感負(fù)載時(shí)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)純電感性負(fù)載的運(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，磁鋼產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)大小不變。永磁發(fā)電機(jī)帶純電感負(fù)載運(yùn)行時(shí)，輸出的電流和電壓矢量夾角為90度。根據(jù)以上特性，繪制純電感負(fù)載時(shí)永磁發(fā)電機(jī)的運(yùn)行向量圖。基于三相穩(wěn)態(tài)短路時(shí)永磁發(fā)電機(jī)的向量圖，建立通過(guò)電抗器確定永磁發(fā)電機(jī)同步電抗的測(cè)試方法，測(cè)試的電氣參量定子電流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，并最終確定直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq的值。推導(dǎo)純電感負(fù)載同步電抗Xd和Xq的計(jì)算公式為:A)忽略定子直流電阻的計(jì)算公式在定子直流電阻很小，可以忽略的情況子下，永磁發(fā)電機(jī)的負(fù)載為純電感(三相可調(diào)整電抗器)時(shí)，同步電抗Xd值可以由公式求得:Xd= (E0 - U)/I (I)式中:E0——為額定轉(zhuǎn)速下的空載電勢(shì)，U-為端電壓值。B)考慮定子直流電阻的計(jì)算公式當(dāng)在定子直流電阻較大，不可以忽略的情況子下，按下述方法計(jì)算:
Xd = (E0 — U.cos θ — I.cos ( θ + φ).Ra) /I.sin ( θ + φ)(2)Xq = (U.sin θ + I.sin ( θ + φ).Ra) /I.cos ( θ + φ)(3)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(guò)永磁發(fā)電機(jī)帶電抗器(純電感性負(fù)載)試驗(yàn)，測(cè)試的電氣參量定子電流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，并最終確定直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq的值，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。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)，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)行負(fù)載為電抗器(純電感)運(yùn)行試驗(yàn):負(fù)載為純電感(三相可調(diào)整電抗器)時(shí)，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。忽略定子直流電阻，利用公式(I);考慮定子直流電阻的影響，利用公式(2)、公式(3)，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(guò)電抗器確定永磁發(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)帶純電感性負(fù)載的電抗器運(yùn)行,并最終確定永磁發(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)電抗器負(fù)載運(yùn)行方程及同步電抗計(jì)算公式為: A)忽略定子直流電阻的計(jì)算公式 Xd=(E0-U)/I (I) 式中: E0——為額定轉(zhuǎn)速下的空載電勢(shì) U—為端電壓值 B)考慮定子直流電阻的計(jì)算公式Xd = (E0 — U.cos Θ — I.cos ( θ + φ).Ra) /I.sin ( θ + φ )(2)Xq = (U.sin θ + I.sin ( θ + φ).Ra) /I.cos ( θ + φ)(3) 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。
通過(guò)永磁發(fā)電機(jī)帶電抗器(純電感性負(fù)載)試驗(yàn)，測(cè)試的電氣參量定子電流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，并最終確定直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq的值，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； 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、負(fù)載為電抗器(純電感)運(yùn)行試驗(yàn):測(cè)量出電抗器負(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)或公式(2)、公式(3)，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(guò)電抗器確定永磁發(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(guò)繪制永磁發(fā)電機(jī)純電感性負(fù)載的運(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)、帶電抗器(純電感負(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。本發(fā)明具有極值性和邊界特點(diǎn)，為分析永磁發(fā)電機(jī)提供有力的證據(jù)。
文檔編號(hào)G01R27/08GK103217583SQ201310151199
公開日2013年7月24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, 李廣德 申請(qǐng)人:哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司