电力系统分析：同步电机的基本理论

1、第三章同步发电机的基本方程3.1 基本假设基本假设第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程3.1.1 理想同步电机的基本假设理想同步电机的基本假设3.1.2 同步机假设的正方向同步机假设的正方向 DDrDiffdtdefffvfifr_DQrQiQQdtdeDDdtdeQQrrrcibiaiavbvcvcbadtdebbdtdeaadtdecc3.1 基本假设基本假设第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程对定子对定子:设定各相定子绕组轴线的正方向设定各相定子绕组轴线的正方向设定各相定子绕组磁链正向即其轴线正向设定各相定子绕组磁链正向即其轴线正向设定各相定子绕组正向

2、电流产生反向磁链设定各相定子绕组正向电流产生反向磁链设定各相定子绕组电流、电压正向符合电源惯例（发电机惯例设定各相定子绕组电流、电压正向符合电源惯例（发电机惯例 ）DDrDiffdtdefffvfifr_DQrQiQQdtdeDDdtdeQQrrrcibiaiavbvcvcbadtdebbdtdeaadtdecc3.1.2 同步机假设的正方向同步机假设的正方向 3.1 基本假设基本假设第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程对转子对转子:设定转子绕组轴线正向（设定转子绕组轴线正向（q轴领先轴领先d轴轴90o）设定各转子绕组磁链正向即其轴线正向设定各转子绕组磁链正向即其轴线正向设定

3、各转子绕组正向电流产生正向磁链设定各转子绕组正向电流产生正向磁链设定各转子绕组电流、电压正向符合负荷惯例（电动机惯例）设定各转子绕组电流、电压正向符合负荷惯例（电动机惯例）3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3.2.1 原始磁链方程和原始电压方程原始磁链方程和原始电压方程QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程原始磁链方

4、程：原始磁链方程：QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLfDQabcRRRSSRSSfDQabciiLLLL3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3.2.1 原始磁链方程和原始电压方程原始磁链方程和原始电压方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程原始磁链方程：原始磁链方程：QDfcbaQDfQDfcbafcbaiiiiiirrrrrrvvvv0000000

5、0000000000000000000000000DDrDiffdtdefffvfifr_DQrQiQQdtdeDDdtdeQQrrrcibiaiavbvcvcbadtdebbdtdeaadtdecc3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3.2.1 原始磁链方程和原始电压方程原始磁链方程和原始电压方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程原始电压方程：原始电压方程：QDfcbaQDfQDfcbafcbaiiiiiirrrrrrvvvv00000000000000000000000000000000fDQabcRSfDQabcfDQabciiRRvv003.2.1 原始

6、磁链方程和原始电压方程原始磁链方程和原始电压方程原始电压方程：原始电压方程：3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程3.2.2 原始磁链方程中的电感系数原始磁链方程中的电感系数QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLfDQabcRRRSSRSSfDQabciiLLLL3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程第三章第三

7、章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLfDQabcRRRSSRSSfDQabciiLLLL)2(3.2.2 原始磁链方程中的电感系数原始磁链方程中的电感系数3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfa

8、cQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLfDQabcRRRSSRSSfDQabciiLLLL)()()2(3.2.2 原始磁链方程中的电感系数原始磁链方程中的电感系数3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程fDQabcRRRSSRSSfDQabciiLLLL)()()2(3.2.2 原始磁链方程中的电感系数原始磁链方程中的电感系数3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程第三章第三章 同步发电机的基本

9、方程同步发电机的基本方程fDQabcRSfDQabcfDQabciiRRvv00原始磁链方程：原始电压方程：3.3.1 Park方程与Park变换xyxy),(yx),(yxyxyxcossinsincoscossinsincosyxyx坐标变换的矩阵坐标逆变换矩阵1. 复习坐标变换3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程xyxy),(yx),(yx)sin(sin)cos(cos00trrytrrx)sin()cos(ryrx3.3.1 Park方程与Park变换1. 复习坐标变换3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第

10、三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程xyxy),(yx),(yx)sin(sin)cos(cos00trrytrrx)sin()sin()cos()cos(0000rryrrxt03.3.1 Park方程与Park变换1. 复习坐标变换3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程212121)120sin()120sin(sin)120cos()120cos(cos32ooooPPark变换的矩阵变换的矩阵abc0dqcbaoooocbaqdiiiiiiPiii212121)120sin()120sin(sin)120c

11、os()120cos(cos3203.3.1 Park方程与Park变换2. Park变换3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程1)120sin()120cos(1)120sin()120cos(1sincos1ooooPPark逆变换逆变换Park逆变换矩阵逆变换矩阵abc0dq0011)120sin()120cos(1)120sin()120cos(1sincosiiiiiiPiiiqdooooqdcba3.3.1 Park方程与Park变换2. Park变换3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发

12、电机的基本方程同步发电机的基本方程)120cos()120cos()cos(. 1 .000tttIiiigemcba0)sin()cos()120cos()120cos()cos(212121)120sin()120sin(sin)120cos()120cos(cos32)120cos()120cos()cos(00000000000moooommcbaqdItttItttPIiiiPiii(Where ) 0t3.3.1 Park方程与Park变换3. Park变换举例3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程5 . 05 . 0

13、1. 2 .mcbaIiiige0)sin()cos(5 . 05 . 01212121)120sin()120sin(sin)120cos()120cos(cos325 . 05 . 01000ttIIPIiiiPiiimoooommcbaqd(Where ) 0t3.3.1 Park方程与Park变换3. Park变换举例3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程25. 025. 01. 1mcbaIiii)120cos()120cos()cos(. 2000tttIiiimcba)1202cos()1202cos()2cos(.

14、 3000tttIiiimcba(当当 , 求下列各例相应的求下列各例相应的dq0坐标表达式坐标表达式) 0t3.3.1 Park方程与Park变换4. Park变换练习3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程fDQabcRRRSSRSSfDQabciiLLLL)()()2(QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL3.3.2

15、 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程fDQabcRRRSSRSSfDQabciiLLLL)()()2(fDQdqRRRSSRSSfDQabciiPLLLLIPIP01)()()2(0000fDQdqRRRSSRSSfDQdqiiLPLPLPPL0110)()()2(3.3.2 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程fDQdqRRRSSRSSfDQdqiiLPLPLPPL0110)()()2(QDfqdQaqDadadadfadaqqadad

16、dQDfqdiiiiiixxxxxxxxxxxxxx0000000000000000000000000In p.u.3.3.2 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程QDfqdQaqDadadadfadaqqadaddQDfqdiiiiiixxxxxxxxxxxxxx0000000000000000000000000QQqaqQDDfaddadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddixixixixixixixixixixixixixix0003.3.2 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方

17、程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程QDfcbaQDfQDfcbafcbaiiiiiirrrrrrvvvv00000000000000000000000000000000fDQabcRSfDQabcfDQabciiRRvv003.3.2 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程fDQabcRSfDQabcfDQabciiRRvv00fDQdqoRSfDQabcfDQabciiPRRIPIPvvIP100000000fDQdqRSdqfDQdqfDQdqiiRRPPvv001000003.3.2 P

18、ark方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程fDQdqRSdqfDQdqfDQdqiiRRPPvv00100000QDfqdQDfdqQDfqdQDfqdiiiiiirrrrrrvvvvvv00000000000000000000000000000000000003.3.2 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程QDfqdQDfdqQDfqdQDfqdiiiiiirrrrrrvvvvvv000000000000000000000000000000000

19、0000QQQDDDffffqdqqdqddiririrvrivrivriv000003.3.2 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程3.3.2 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程QDfqdQDfdqQDfqdQDfqdiiiiiirrrrrrvvvvvv0000000000000000000000000000000000000QDfqdQaqDadadadfadaqqadaddQDfqdiiiiiixxxxxxxxxxxxxx00000

20、00000000000000000000QQQDDDffffqdqqdqddiririrvrivrivriv00000QQqaqQDDfaddadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddixixixixixixixixixixixixixix0003.3.2 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程QQQDDDffffqdqqdqddiririrvrivrivriv00000QQqaqQDDfaddadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddixixixixixixixixixixixixixix00

21、0变压器电势速度电势3.3.2 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程QQQDDDffffqdqqdqddiririrvrivrivriv00000000ixixixixixixixixixixixixixixQQqaqQQaqqqqDDfaddadDDadffdadfDadfadddd3.3.2 Park方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程变压器电势速度电势)(233000101qqdddqTdqabcTabciviviviPvPivPqqddiv

22、ivivP002In p.u.3.3.3 功率方程3.3 同步发电机的同步发电机的Park方程方程第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程QQQDDDffffqdqqdqddiririrvrivrivriv00000QQqaqQDDfaddadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddixixixixixixixixixixixixixix0003.4 同步发电机的对称稳态分析同步发电机的对称稳态分析第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程QQQDDDffffqdqqdqddiririrvrivrivriv00000QQqaqQDDfaddadDDadffd

23、adfQaqqqqDadfaddddixixixixixixixixixixixixixix000忽略定子电阻, 即定子三相量平衡, 即 变压器电势为零 ，即 且0r0, 0, 0000vi0, 0QDii第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程3.4 同步发电机的对称稳态分析同步发电机的对称稳态分析0, 0qd发电机对称稳态运行的特点：QQQDDDffffqdqqdqddiririrvrivrivriv00000QQqaqQDDfaddadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddixixixixixixixixixixixixixix000dqqdvvqqqfaddddixixix第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程3.4 同步发电机的对称稳态分析同步发电机的对称稳态分析dqqdvvqqqfaddddixixixLetfadqixE qqdddqqixvixEv第三章第三章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程3.4 同步发电机的对称稳态分析同步发电机的对称稳态分析LetfadqixE