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标幺化,作者：程尧导师：伍小杰（教授）专业：电力电子与电力传动,电力电子与电力传动实验室PowerElectronicsandElectricalDriveLab,电力电子与电力传动实验室PowerElectronicsandElectricalDriveLab,主要内容：,1.为什么要用标幺化,3.举例：永磁直驱风力发电控制系统,2.基准值选取,4.总结,1.为什么要用标幺化,变量的测量值、相对值：测量值：用仪表测量变量所得的值。如：电压（V）、电流（A）、转速（r/min）相对值：测量值与基准值之比。,两者有什么区别呢？,国际单位制（SI）与标幺单位制（p.u）,使用标幺化的好处,电力系统：多电压等级时，线路总的阻抗标幺值等于所有标幺阻抗值之和；电机（变压器）：对于不同功率、电压值的设备标幺值在一定范围内，具有可比性，而测量值则随之变化；定点DSP控制：可有效防止数据溢出。,2.基准值选取,1.功率基准值,：系统额定功率；,2.电压基准值,：,为直流母线电压；,，,3.电流基准值,：,；,4.阻抗基准值,：,；,：,：,：,5.频率基准值,电机（电网）供电额定频率；,6.角频率基值,；,7.电感基准值,；,8.电容基准值,：,；,基准值选取,9.机械角速度基值,：,；,10.转矩基准值,：,；,11.磁链基准值,：,；,12.转动惯量基值,：,；,3.举例：永磁直驱风力发电控制系统,背靠背双PWM变换器拓扑结构：,图1背靠背双PWM变换器结构,3.1机侧变换器控制策略,永磁同步发电机在同步旋转坐标系下的数学模型：,(3-1),式中，,、,、,为定子电压在d、q轴分量；,为电机同步电角速度；,为定子电阻；,为转子磁链,为定子电流在d、q轴分量；,、,为d、q轴同步电感；,对式3-1进行标幺化，可得到：,(3-2),3.1机侧变换器控制策略,将式3-2以标幺值表示，可化为：,(3-3),思考：,3.1机侧变换器控制策略,1.为什么式3-1与式3-3的结构不同？为什么？2.如果对时间进行标幺化，两种方法方程式相同吗？,PMSG的电磁转矩方程：,3.1机侧变换器控制策略,(3-4),对式3-4进行标幺化，可得到：,将式以标幺值表示，可化为：,(3-5),(3-6),思考：式3-4与式3-6有什么不同？为什么？,3.1机侧变换器控制策略,运动方程：,(3-7),对式3-7进行标幺化，得到标幺化功率方程：,(3-8),将式3-8以标幺值表示，可化为：,(3-9),式3-9可化为：,(3-10),为惯性常数，,，单位为秒。,思考：对时间标幺化后，方程式为什么？,3.1机侧变换器控制策略,3.1机侧变换器控制策略,功率方程为：,(3-11),对式3-10进行标幺化，得到标幺化功率方程：,(3-12),3.1机侧变换器控制策略,注意点：,图3-1电机侧变换器控制框图,1.双闭环；2.电压前馈解耦；3.PI控制器（标幺化、内外限幅）；,PI控制器数学方程式及标幺化,1.电流PI控制器,以d轴为例，由图3-1可以看出电流内环中电流的偏差经过PI调节器后输出为电压信号，所以可表示为：,整理：,从而得到：,(3-13),(3-14),(3-15),2.转速PI控制器,PI控制器数学方程式及标幺化,转速偏差经过PI调节器后输出电流信号，所以可表示为：,整理：,从而得到：,(3-17),(3-18),(3-16),3.2网侧变换器控制策略,在dq坐标系下网侧变换器数学模型：,(3-16),思考：1.方程式与PMSG方程式有什么区别？2.如何标幺化？,对式3-16进行标幺化，可得到：,3.2网侧变换器控制策略,(3-17),3.2网侧变换器控制策略,将式3-18以标幺值表示，可化为：,(3-18),3.2网侧变换器控制策略,注意点：,1.双闭环；2.电压前馈解耦；3.PI控制器标幺化。,4.总结,1.已完成工作：,永磁电机控制系统标幺化,PWM整流器控制系统标幺化,文档工作整理,2.未完成工作：,