[发明专利]一种电力系统动态模拟试验系统同步电机的设计方法

摘要

本发明公开了一种电力系统动态模拟试验系统同步电机的设计方法，该方法在合理选择电机的基本参数、基本结构、安装方式、工作方式、防护等级、冷却方式等的基础上，通过对电机定转子几何结构、绕组等的设计调整，对电机励磁系统进行设计以及在机组转子轴上添加惯量盘等方式，实现了模拟电机的主要电磁参数标幺值、时间常数与原型电机分别相等，模拟电机的非线性特性与原型电机相似。该方法在满足电力系统动态模拟系统微型化、试验安全方便的同时，使得模拟电机可以精确模拟大型汽轮发电机组的机电与电磁过程，实现对原型电机稳态与暂态特性的精确模拟。

主权项

一种电力系统动态模拟试验系统同步电机的设计方法，所述方法包括以下步骤：1)确定电机基本参数，包括电机的视在功率、功率因数、额定电压、额定电流及额定转速；2)根据电励磁同步电机磁路计算公式，通过转子机械惯性时间常数与电枢反应电抗目标值计算确定转子主要尺寸、气隙长度、磁负荷与线负荷，通过定子绕组电阻与定子槽漏电抗目标值选择并计算定子槽型、定子槽尺寸以及定子绕组主要参数；3)根据电励磁同步电机磁路计算公式，通过阻尼绕组漏抗与励磁绕组漏抗目标值，选择并计算转子励磁绕组与阻尼绕组的槽型和尺寸，计算励磁绕组与阻尼绕组主要参数，励磁绕组的主要参数包括：励磁绕组电阻、漏电抗、端部漏电抗，阻尼绕组的主要参数包括：阻尼绕组直轴与交轴电阻、直轴与交轴漏电抗、端部电阻、端部漏电抗；4)在步骤2)与步骤3)的基础上，完成电机初步电磁设计，包括硅钢片材料的选择、定子绕组与励磁绕组线规的选择与端部结构设计、阻尼笼尺寸与端部结构的设计等，使定子绕组与阻尼绕组主要电阻参数标幺值与原型机基本相同，转子绕组标幺值与原型机基本相同；5)根据步骤4)完成的电机初步电磁设计，建立参数化电机有限元仿真模型，校核初步设计的结果，采用冻结磁导率有限元计算方法，根据同步电机双轴等效电路模型逐个验证电抗参数并依次修正电机的细节结构尺寸；6)根据步骤5)修正后的电机模型，通过有限元数值计算方法计算电机稳态与瞬态参数，校核电机设计结果与预期目标是否一致。