[Maxwell] 基于ansoft maxwell的同步電機瞬變電抗和超瞬變電抗計算【轉發】

2017-05-10 by:CAE仿真在線來源:互聯網

目前有兩種方法計算同步電機瞬變電抗和超瞬變電抗,即突然短路法和超導回路模擬法,各有優缺點。本帖重點介紹后者,并基于ansoft maxwell 14,講解如何用軟件的方式實現。

一、突然短路法:
利用瞬態場,建立電機模型,進行突然短路的動態模擬仿真,得到短路電流的衰減波形,然后再對其包絡線進行后出理,得出xd" ,xd' 。此種方法優點是可考慮實際工況飽和程度,缺點是后處理比較麻煩,并且只能得到直軸方面瞬態參數。

二、超導回路模擬法:
1、直軸瞬變電抗計算:
采用二維瞬態場,轉子保持靜止,且轉子d軸線與定子某相(如A相)軸線重合。定子可加單相或三相交流電流源,使之產生直軸脈振磁勢。
勵磁繞組短接,可采用零電壓源或外電路方法。定子頻率為高頻(如頻率為1e5)時,勵磁材料為銅,給出勵磁電阻和勵磁端部電感。或定子頻率為工頻時,勵磁材料為超導材料(如電導率為1e12),賦零電阻和勵磁端部電感。阻尼條材料設置為空氣。
后處理時,可采用磁鏈法,也可采用電壓法。并且對計算出的電抗,還要加上定子繞組端部漏抗,才是實際的直軸瞬變電抗。

2、直軸超瞬變電抗計算:
仍采用二維瞬態場,將阻尼條材料設置為銅材料(高頻時)或超導材料(低頻時),其他設置均與計算瞬變電抗時相同。
同樣,計算出來的電抗,還要加上定子繞組端部漏抗和折算到定子后的阻尼端環漏抗,才是實際的直軸超瞬變電抗。

3、有關說明:
⑴ 若采用高頻或超導,則頻率和電導率不應過大,以免造成不收斂。

⑵ 若轉子d軸線與A相重合,并且施加三相電流源,則三相電流源表達式應為,iA=Im*cos(ωt),iB=iC=-0.5*Im*cos(ωt),若轉子d軸線與B或C相軸線重合,同理可賦相應電流。

⑶后處理時,若采用磁鏈法,則電抗表達式為X=2*pi*f*Ψm/Im。若采用電壓法,則電抗表達式為
X=EN/IN。兩種方法誤差很小,可任意選用。其中Im和IN分別為施加相電流的峰值和有效值,Ψm
為相繞組磁鏈峰值。

⑷若施加單相電流源,如只給A相施加iA=Im*cos(ωt)則⑶中計算出來的電抗還需要乘以3/2的系數。

⑸為了使電樞反應場經轉子漏磁路閉合,實際仿真時還需要將定子電流初始值設置0,然后再施加三相電流源。可通過if函數實現,例如,A相電流源表達式為if(time<0.001s,0A,iA=Im*cos(ωt)),其他兩相可仿此賦相應電流。

⑹對于交軸超瞬變電抗的計算,定子電流仍施加直軸脈振磁勢,且將轉子d軸線旋轉90度,即與直軸脈振磁勢軸線垂直的位置。

⑺仿真時,若勵磁繞組和阻尼繞組材料均設置為空氣,則可計算相應的直軸電抗和交軸電抗。

⑻建議采用3D求解器,可省略端部漏抗的折算,計算出來的電抗直接為相應的瞬變和超瞬變電抗。

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