[發(fā)明專利]一種電力系統(tǒng)中電力動負(fù)荷暫態(tài)和動態(tài)物理模擬方法

有效

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• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103983918A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉暢;張樹卿;陳永亭;于之虹;嚴(yán)劍鋒;才洪全;華科
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司;國家電網(wǎng)公司;中國電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)中電力動負(fù)荷暫態(tài)和動態(tài)物理模擬方法，屬于基于電力、動力系統(tǒng)物理仿真及機電控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

試驗技術(shù)及條件在現(xiàn)代科學(xué)研究和產(chǎn)品生產(chǎn)過程中發(fā)揮的作用越來越重要，科研工作者要求能夠在盡可能真實的情況下方便地進行試驗。電動機負(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，它在實際應(yīng)用中所承擔(dān)的機械負(fù)載具有復(fù)雜化、多樣化的特點。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電動機所承擔(dān)的機械負(fù)載越來越復(fù)雜，考慮到實際生產(chǎn)過程的性質(zhì)，要對電機或電力傳動系統(tǒng)進行現(xiàn)場在線測試同樣是不現(xiàn)實的，危險性和成本都比較高。而采用純理論仿真研究，又難免會脫離真實的物理實際。因此，我們需要一套能夠?qū)嶋H應(yīng)用中的機械負(fù)載進行模擬的系統(tǒng)。將電動負(fù)載模擬技術(shù)應(yīng)用于電機性能測試領(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；同時,可以設(shè)計出機械負(fù)載模擬無法實現(xiàn)的控制方案,如能量回饋、電封閉測試和多路并行測試等,并可使用計算機和虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)電動負(fù)載模擬系統(tǒng)的自動化和智能化。

傳統(tǒng)的電力動負(fù)荷物理模擬往往需要引入轉(zhuǎn)矩反饋，但是通過轉(zhuǎn)矩傳感器直接對電機的軸轉(zhuǎn)矩進行測量在實施中比較困難，而且傳感器采回的信號需要濾波，這樣會造成頻寬變低。同時，引入轉(zhuǎn)矩反饋有可能會因為控制不當(dāng)造成轉(zhuǎn)矩過大或者出現(xiàn)負(fù)轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致?lián)p壞電機。在有些方案中，對生成負(fù)荷機械特性的直流電機進行轉(zhuǎn)矩控制時，需要量測跨氣隙對的磁鏈、磁通，而這些量在電機中很難獲得。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種電力系統(tǒng)中電力動負(fù)荷暫態(tài)和動態(tài)物理模擬方法，針對三種主要類型電力動負(fù)荷模擬控制的問題，給出了動負(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。

本發(fā)明提出的電力系統(tǒng)中電力動負(fù)荷暫態(tài)和動態(tài)物理模擬方法，包括以下步驟：

(1)實時讀取物理模擬裝置中連接異步電動機和他勵直流發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸的角速度ω；

(2)根據(jù)上述角速度ω，計算不同運行狀態(tài)下對物理模擬裝置中的他勵直流發(fā)電機施加的電樞電流I_a如下：

當(dāng)異步電動機的轉(zhuǎn)軸角速度ω在額定范圍內(nèi)發(fā)生變化、且異步電動機的機械轉(zhuǎn)矩恒定時，對物理模擬裝置中的他勵直流發(fā)電機施加的電樞電流I_a為：

當(dāng)異步電動機的轉(zhuǎn)軸角速度ω在額定范圍內(nèi)發(fā)生變化、且異步電動機消耗的功率恒定時，對物理模擬裝置中的他勵直流發(fā)電機施加的電樞電流I_a為：Ia=C-JlωdωdtCTφω=CCTφω-]]>JlCTφdωdt,]]>

當(dāng)電力系統(tǒng)的負(fù)載為風(fēng)機類時，異步電動機的轉(zhuǎn)軸角速度ω在額定范圍內(nèi)發(fā)生變化、且異步電動機的機械轉(zhuǎn)矩T與異步電動機的轉(zhuǎn)軸角速度ω的關(guān)系為時，對物理模擬裝置中的他勵直流發(fā)電機施加的電樞電流I_a為：