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[Maxwell] 基于ansoft maxwell的同步电机瞬变电抗和超瞬变电抗计算

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[LV.6]常住居民III

发表于 2011-6-19 23:23 | 显示全部楼层 |阅读模式

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forlink原创,转载请注明。

目前有两种方法计算同步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 14,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3D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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[LV.6]常住居民III

 楼主| 发表于 2011-6-19 23:34 | 显示全部楼层
本帖最后由 forlink 于 2011-6-19 23:38 编辑

下图根据某凸极同步发电机模型,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。


直轴瞬变磁场图

直轴瞬变磁场图


图1  凸极同步发电机直轴瞬变磁场图


直轴超瞬变磁场图

直轴超瞬变磁场图


图2  凸极同步发电机直轴超瞬变磁场图

交轴超瞬变磁场图

交轴超瞬变磁场图


图3  凸极同步发电机交轴超瞬变磁场图

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[LV.6]常住居民III

 楼主| 发表于 2011-6-19 23:35 | 显示全部楼层
占位备用贴
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[LV.5]常住居民II

发表于 2011-6-20 09:11 | 显示全部楼层

特此留笔,以带支持
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[LV.3]偶尔看看III

发表于 2011-6-20 10:59 | 显示全部楼层
回复 1# forlink


    技术团队的队长真的好厉害哦,这个我还停留在编程计算的阶段真是太牛了!
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 楼主| 发表于 2011-6-20 11:38 | 显示全部楼层

是路算程序编程,还是有限元编程计算?
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[LV.3]偶尔看看III

发表于 2011-6-21 09:15 | 显示全部楼层
是路算程序编程,还是有限元编程计算?
forlink 发表于 2011-6-20 11:38



    当然是路算编程啦,如果是用有限元编程的话那就可以自己开发Ansoft软件了VBS脚本都搞不明白呢,更别说有限元编程了
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该用户从未签到

发表于 2011-6-21 11:43 | 显示全部楼层
可以理解为第一种方法是时域法,第二种方法是频域法

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forlink + 3 感谢您的参与

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 楼主| 发表于 2011-6-21 11:45 | 显示全部楼层
可以理解为第一种方法是时域法,第二种方法是频域法
Actuator77 发表于 2011-6-21 11:43

这个东西,就是仁者见仁,智者见智的问题。
我觉得从名称上,我的叫法更贴切,更直观。
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该用户从未签到

发表于 2011-6-21 13:00 | 显示全部楼层
回复 9# forlink


恩,文献的叫法不同
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[LV.7]以坛为家I

发表于 2011-7-17 23:02 | 显示全部楼层
楼主辛苦了,谢谢。
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发表于 2011-9-1 13:32 | 显示全部楼层
现在火候还没到,学习中
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该用户从未签到

发表于 2011-9-6 22:44 | 显示全部楼层
回复 1# forlink


    请问版主:我用该方法求取双馈电机的瞬态参数,把转子绕组设为电阻为0的超导体,求解后转子磁链并不为零,这是为什么呀?(按照超导回路磁链守恒,转子磁链应该恒为零才正确吧)
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[LV.6]常住居民III

 楼主| 发表于 2011-9-7 09:38 | 显示全部楼层
回复 13# fanofMiller


    双馈电机,属于异步电机吧?只有同步电机,才有瞬变和超瞬变过程
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该用户从未签到

发表于 2011-9-7 09:51 | 显示全部楼层
感谢分享,学习一下~~
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该用户从未签到

发表于 2011-9-7 10:02 | 显示全部楼层
回复 14# forlink


    是,但是可以用该方法求它在暂态时的参数吧。为什么转子设置为电阻为零的超导回路时,转子磁链不为零呢?
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[LV.6]常住居民III

 楼主| 发表于 2011-9-7 13:14 | 显示全部楼层
回复 16# fanofMiller


    您的问题我无法定位,把激励源修改为sin函数试一下
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该用户从未签到

发表于 2011-9-8 10:20 | 显示全部楼层
回复 17# forlink


     谢谢版主
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[LV.3]偶尔看看III

发表于 2011-9-13 21:42 | 显示全部楼层
请问如何进行突然短路设置?
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[LV.5]常住居民II

发表于 2011-10-4 10:43 | 显示全部楼层
楼主辛苦了。先达者为师!
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