[Maxwell] 基于ansoft maxwell的同步电机瞬变电抗和超瞬变电抗计算【转发】

2017-05-10 by:CAE仿真在线来源:互联网

目前有两种方法计算同步电机瞬变电抗和超瞬变电抗,即突然短路法和超导回路模拟法,各有优缺点。本帖重点介绍后者,并基于ansoft maxwell 14,讲解如何用软件的方式实现。

一、突然短路法:
利用瞬态场,建立电机模型,进行突然短路的动态模拟仿真,得到短路电流的衰减波形,然后再对其包络线进行后出理,得出xd" ,xd' 。此种方法优点是可考虑实际工况饱和程度,缺点是后处理比较麻烦,并且只能得到直轴方面瞬态参数。

二、超导回路模拟法:
1、直轴瞬变电抗计算:
采用二维瞬态场,转子保持静止,且转子d轴线与定子某相(如A相)轴线重合。定子可加单相或三相交流电流源,使之产生直轴脉振磁势。
励磁绕组短接,可采用零电压源或外电路方法。定子频率为高频(如频率为1e5)时,励磁材料为铜,给出励磁电阻和励磁端部电感。或定子频率为工频时,励磁材料为超导材料(如电导率为1e12),赋零电阻和励磁端部电感。阻尼条材料设置为空气。
后处理时,可采用磁链法,也可采用电压法。并且对计算出的电抗,还要加上定子绕组端部漏抗,才是实际的直轴瞬变电抗。

2、直轴超瞬变电抗计算:
仍采用二维瞬态场,将阻尼条材料设置为铜材料(高频时)或超导材料(低频时),其他设置均与计算瞬变电抗时相同。
同样,计算出来的电抗,还要加上定子绕组端部漏抗和折算到定子后的阻尼端环漏抗,才是实际的直轴超瞬变电抗。

3、有关说明:
⑴ 若采用高频或超导,则频率和电导率不应过大,以免造成不收敛。

⑵ 若转子d轴线与A相重合,并且施加三相电流源,则三相电流源表达式应为,iA=Im*cos(ωt),iB=iC=-0.5*Im*cos(ωt),若转子d轴线与B或C相轴线重合,同理可赋相应电流。

⑶后处理时,若采用磁链法,则电抗表达式为X=2*pi*f*Ψm/Im。若采用电压法,则电抗表达式为
X=EN/IN。两种方法误差很小,可任意选用。其中Im和IN分别为施加相电流的峰值和有效值,Ψm
为相绕组磁链峰值。

⑷若施加单相电流源,如只给A相施加iA=Im*cos(ωt)则⑶中计算出来的电抗还需要乘以3/2的系数。

⑸为了使电枢反应场经转子漏磁路闭合,实际仿真时还需要将定子电流初始值设置0,然后再施加三相电流源。可通过if函数实现,例如,A相电流源表达式为if(time<0.001s,0A,iA=Im*cos(ωt)),其他两相可仿此赋相应电流。

⑹对于交轴超瞬变电抗的计算,定子电流仍施加直轴脉振磁势,且将转子d轴线旋转90度,即与直轴脉振磁势轴线垂直的位置。

⑺仿真时,若励磁绕组和阻尼绕组材料均设置为空气,则可计算相应的直轴电抗和交轴电抗。

⑻建议采用3D求解器,可省略端部漏抗的折算,计算出来的电抗直接为相应的瞬变和超瞬变电抗。

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