56KW永磁同步发电机动态模型

56KW永磁同步发电机动态模型分析1.基本电磁关系（ABC模型）：永磁同步发电机的端电压端电流磁链的方向规定如图一所示：ΨRIU图1图1所示的、U、R、I分别为相绕组的磁链、电压、电阻和电流永磁同步发电机定子电压方程和磁链方程：U=pRIfLI+U=[aUbUcU]T=[abc]Tffa[fbTfc]100010001RI=[aIbIcI]TLaabacaLLLabbbcbLLLacbcccLLL以上各式下标a、b、c分别代表发电机的a、b、c相绕组表示相绕组的全磁链；f表示永磁体磁场链过A、B、C绕组产生的磁链2.DQ模型由DQ模型基本公式可得：ddrqsdqqrdsqdddfqqqUpRiUpRiLiLi()dddrqqsdqqqrddfsqULpiLiRiULpiLiRidmdsL=L+L；qmqsL=L+LsL表示相绕组漏电感mdL表示直轴等效励磁电感mqL表示交轴等效励磁电感dL表示直轴同步电感qL表示交轴同步电感又因为：fmffLi；mfmdLL得：dsmddrqqsdqsmqqrddrmdfsqULLpiLiRiULLpiLiLiRid轴等效电路图：RsLsσ+-UdidLmd+-ωrLqiqq轴等效电路图：RsLsσ+-UqiqLmq+-ωrLdid+ωrLmdif3.参数的分析计算参考《交流电机及其系统分析》（高景德清华大学出版社）可知，电机定子单个线圈自感系数''ijM计算公式如下：''222ykyjKdkjqkjijkjkklMPkj（1）cos'''kjijjicos'''dkjqkjkjijji'i、'j表示线圈的编号P表示电机的极对数K表示线圈的匝数表示电机的极距l表示电机的轴向长度k表示磁动势谐波次数j表示磁通密度谐波次数dkj表示纵轴k次谐波磁动势产生的j次谐波磁通密度的谐波导磁系数qkj表示横轴k次谐波磁动势产生的j次谐波磁通密度的谐波导磁系数表示转子的位置角表示沿电机周向的电角度（即初始位置角）sin2ykkksin2yjjk表示线圈的短距比根据上式可推导出定子相绕组的自感系数：22aa''11'1'1ppqqminjmnijLLM（2）222211'1'12ppqqykyjKmnijkjkklPkj1cos'3()''mndkjqkjkjijqnmji1cos'3()''mndkjqkjkjijqnmji2p表示每相绕组线圈组的个数q表示每个线圈组的线圈数m、n分别表示第m、n极下的同相线圈组'i、'j分别表示同一相中不同的线圈''minjM表示某一相绕组中第m机下'i线圈和第n极下'j线圈的电感（自感）根据56KW永磁同步发电机的初始方案可知：电机的每极每相槽数为0.5，即每两极三槽为一个单元电机，每个单元电机中每相有一个绕组，即一个线圈组。在此，我们将每对极看出一个虚拟的单极，这样发电机就相当于16极。因此，对于本方案上式各参数值为：216p、22q、、352K、38lcm、14.7cm同理可求的bbL和ccL的电感。（aabbccLLL）发电机的互感系数：公式（1）所求的是自感系数，只需将两个线圈的位置改变一下求出的即是互感系数。我们假设线圈编号从A相绕组的第一对极下的第一个线圈开始，则A相第m对极下第'i号线圈的编号为3(1)'qmi，B相绕组在第n对极下第'j号线圈的编号为3(1)2'qnqj，因此可列得下式：22abab''11'1'1L=MppqqmainbjmnijM（3）222211'1'12ppqqykyjKmnijkjkklPkj1cos'3()2''mndkjqkjkjijqnmqji1cos'3()2''mndkjqkjkjijqnmqji4.参数的实验计算电阻R计算方法：根据公式1112R=tCuNlNAazlll表示铜线的电阻率1N表示绕组每相串联匝数l表示电机绕组有效长度1tN表示绕组的并绕股数CuA表示铜线的截面积1a表示并联支路数l表示电机的轴向长度zl表示电机绕组的端部长度以上各参数计算值参考发电机磁路法计算方案（excel表）经计算：R=0.117电感L的计算方法：①经验公式法02aa1L3geffrlNg0表示气隙磁导率gr表示气隙的半径effl表示电机的有效长度g表示气隙长度经计算：aaL30.2bbccLLmH，互感为0②仿真计算法发电机单相的等效电路图如下所示：e+-U+-RjX根据等效电路图可知：22E-U+IRX=L=I2230E-U+IRL=nIE表示发电机的空载电压U表示发电机的相电压I表示发电机的相电流R表示发电机的内阻通过Ansoft软件仿真计算得出计算结果：aaL34bbccLLmH