一種電力系統(tǒng)中電力動(dòng)負(fù)荷暫態(tài)和動(dòng)態(tài)物理模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)中電力動(dòng)負(fù)荷暫態(tài)和動(dòng)態(tài)物理模擬方法，屬于基于電力、動(dòng)力系統(tǒng)物理仿真及機(jī)電控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法根據(jù)模擬不同類型動(dòng)負(fù)荷的需求，由連接異步電動(dòng)機(jī)和他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的角速度ω計(jì)算出需給他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)施加的電樞電流Ia。在保持他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)磁通量Ф恒定的前提下，由Te＝CTФIa可知，他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)電樞電流Ia的變化使得他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩Te產(chǎn)生同樣比例的變化，電磁轉(zhuǎn)矩Te的變化作用到連接異步電動(dòng)機(jī)和他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，產(chǎn)生真實(shí)負(fù)載作用在轉(zhuǎn)軸上的效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷機(jī)械特性的模擬。本發(fā)明方法具有簡(jiǎn)單方便、容易實(shí)施、控制性能好等特點(diǎn)，經(jīng)測(cè)試，本方法對(duì)電力動(dòng)負(fù)荷的模擬精度滿足物理實(shí)驗(yàn)的需要。
【專利說(shuō)明】一種電力系統(tǒng)中電力動(dòng)負(fù)荷暫態(tài)和動(dòng)態(tài)物理模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)中電力動(dòng)負(fù)荷暫態(tài)和動(dòng)態(tài)物理模擬方法，屬于基于電力、動(dòng)力系統(tǒng)物理仿真及機(jī)電控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]試驗(yàn)技術(shù)及條件在現(xiàn)代科學(xué)研究和產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮的作用越來(lái)越重要，科研工作者要求能夠在盡可能真實(shí)的情況下方便地進(jìn)行試驗(yàn)。電動(dòng)機(jī)負(fù)荷是現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)以及居民用電負(fù)荷中最重要的組成部分，它在實(shí)際應(yīng)用中所承擔(dān)的機(jī)械負(fù)載具有復(fù)雜化、多樣化的特點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電動(dòng)機(jī)所承擔(dān)的機(jī)械負(fù)載越來(lái)越復(fù)雜，考慮到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的性質(zhì)，要對(duì)電機(jī)或電力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)在線測(cè)試同樣是不現(xiàn)實(shí)的，危險(xiǎn)性和成本都比較高。而采用純理論仿真研究，又難免會(huì)脫離真實(shí)的物理實(shí)際。因此，我們需要一套能夠?qū)?shí)際應(yīng)用中的機(jī)械負(fù)載進(jìn)行模擬的系統(tǒng)。將電動(dòng)負(fù)載模擬技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)性能測(cè)試領(lǐng)域，可以充分發(fā)揮其優(yōu)異的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制特性，以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)靈活多樣、高效節(jié)能、可靠性高等特點(diǎn)；同時(shí)，可以設(shè)計(jì)出機(jī)械負(fù)載模擬無(wú)法實(shí)現(xiàn)的控制方案，如能量回饋、電封閉測(cè)試和多路并行測(cè)試等，并可使用計(jì)算機(jī)和虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化。 [0003]傳統(tǒng)的電力動(dòng)負(fù)荷物理模擬往往需要引入轉(zhuǎn)矩反饋，但是通過(guò)轉(zhuǎn)矩傳感器直接對(duì)電機(jī)的軸轉(zhuǎn)矩進(jìn)行測(cè)量在實(shí)施中比較困難，而且傳感器采回的信號(hào)需要濾波，這樣會(huì)造成頻寬變低。同時(shí)，引入轉(zhuǎn)矩反饋有可能會(huì)因?yàn)榭刂撇划?dāng)造成轉(zhuǎn)矩過(guò)大或者出現(xiàn)負(fù)轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致?lián)p壞電機(jī)。在有些方案中，對(duì)生成負(fù)荷機(jī)械特性的直流電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制時(shí)，需要量測(cè)跨氣隙對(duì)的磁鏈、磁通,而這些量在電機(jī)中很難獲得。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種電力系統(tǒng)中電力動(dòng)負(fù)荷暫態(tài)和動(dòng)態(tài)物理模擬方法，針對(duì)三種主要類型電力動(dòng)負(fù)荷模擬控制的問(wèn)題，給出了動(dòng)負(fù)荷模擬系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，建立了控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法。
[0005]本發(fā)明提出的電力系統(tǒng)中電力動(dòng)負(fù)荷暫態(tài)和動(dòng)態(tài)物理模擬方法，包括以下步驟:
[0006](I)實(shí)時(shí)讀取物理模擬裝置中連接異步電動(dòng)機(jī)和他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的角速度
ω ；
[0007](2)根據(jù)上述角速度ω，計(jì)算不同運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)物理模擬裝置中的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)施加的電樞電流Ia如下:
[0008]當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸角速度ω在額定范圍內(nèi)發(fā)生變化、且異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，對(duì)物理模擬裝置中的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)施加的電樞電流Ia為:
【權(quán)利要求】
1.一種電力系統(tǒng)中電力動(dòng)負(fù)荷暫態(tài)和動(dòng)態(tài)物理模擬方法，其特征在于該方法包括以下步驟:(1)實(shí)時(shí)讀取物理模擬裝置中連接異步電動(dòng)機(jī)和他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的角速度ω； (2)根據(jù)上述角速度ω，計(jì)算不同運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)物理模擬裝置中的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)施加的電樞電流Ia如下: 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸角速度ω在額定范圍內(nèi)發(fā)生變化、且異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，對(duì)物理模擬裝置中的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)施加的電樞電流Ia為:
【文檔編號(hào)】G01R31/34GK103983918SQ201410165773
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】劉暢, 張樹(shù)卿, 陳永亭, 于之虹, 嚴(yán)劍鋒, 才洪全, 華科 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院