CN108573094A - 同步发电机的vbr电磁暂态仿真模型的建立方法及系统 - Google Patents

同步发电机的vbr电磁暂态仿真模型的建立方法及系统 Download PDF

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CN108573094A CN201810233831.1A CN201810233831A CN108573094A CN 108573094 A CN108573094 A CN 108573094A CN 201810233831 A CN201810233831 A CN 201810233831A CN 108573094 A CN108573094 A CN 108573094A
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Abstract

本发明公开了一种同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型的建立方法及系统。该方法包括：获取旋转频率、d轴自感系数、d轴阻尼绕组电感值、q轴互感系数、q轴阻尼绕组电感值；计算d轴次暂态电势；计算q轴次暂态电势；计算整体的次暂态电势；获取所述同步发电机的定子绕组电感参数；确定定子状态方程；获取关于绕组磁链的转子状态方程；获取关于绕组磁链的转子运动方程；根据所述定子状态方程、所述关于绕组磁链的转子状态方程以及所述关于绕组磁链的转子运动方程建立所述同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型。采用本发明所公开的建立方法及系统能够在保证仿真精度的前提下，提高仿真速度。

Description

同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型的建立方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统仿真技术领域，特别是涉及一种同步发电机的电压源阻抗(Voltage Behind Reactance，VBR)电磁暂态仿真模型的建立方法及系统。
背景技术
对于一定规模的电力系统，电磁暂态仿真面临着仿真速度和仿真精度之间的矛盾，为此人们不断改进电力系统各元件的电磁暂态模型。同步发电机是电力系统的重要组成部分，同步发电机的VBR电磁暂态模型是在同步发电机经典模型的基础上推导出来的，与原模型相比，同步发电机的VBR电磁暂态模型所选用的状态变量更直接，仿真精度更高；而仿真精度与仿真步长有关，仿真精度越高，仿真步长越小；电磁暂态的仿真步长主要由电气量的变化频率决定，变化频率越低，仿真步长越大，仿真速度越快；同步发电机的VBR电磁暂态模型的仿真频率是我国电网的标准频率50HZ，这一频率较大，因此，电磁暂态仿真速度慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型的建立方法及系统，以解决仿真速度慢的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型的建立方法，包括：
获取旋转频率、d轴自感系数、d轴上的d轴阻尼绕组电感值、q轴互感系数、q轴上的q轴阻尼绕组电感值；所述的旋转频率是由单相信号的旋转变换产生的；
根据所述旋转频率、所述d轴自感系数以及所述d轴阻尼绕组电感值计算得到d轴次暂态电势；
根据所述旋转频率、所述q轴互感系数以及所述q轴阻尼绕组电感值计算得到q轴次暂态电势；
根据所述d轴次暂态电势以及q轴次暂态电势计算得到整体的次暂态电势；
获取所述同步发电机的定子绕组电感参数；
根据所述定子绕组电感参数、所述旋转频率以及所述整体的次暂态电势确定定子状态方程；
获取关于绕组磁链的转子状态方程；
获取关于绕组磁链的转子运动方程；
根据所述定子状态方程、所述关于绕组磁链的转子状态方程以及所述关于绕组磁链的转子运动方程建立所述同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型。
可选的，所述根据所述d轴自感系数以及所述d轴阻尼绕组电感值计算得到d轴次暂态电势，具体包括：
根据公式
计算所述d轴次暂态电势；
其中，ωr为旋转频率，Lmq为q轴互感系数，M为q轴阻尼绕组个数，Llfd为励磁绕组电感值，Llkqj为q轴第j个阻尼绕组电感值，λkqj为q轴第j个阻尼绕组的磁链，rkdj为d轴第j个阻尼绕组的电阻， L″md为d轴自感系数，N为d轴阻尼绕组个数，Llkdj为d轴第j个阻尼绕组电感值，vfd为发电机励磁电压，λfd为励磁绕组磁链，ids为d轴转子电流。
可选的，所述根据所述旋转频率、所述q轴互感系数以及所述q轴阻尼绕组电感值计算得到q轴次暂态电势，具体包括：
根据公式
计算得到所述q轴次暂态电势；
其中，rkqj为q轴第j个阻尼绕组的电阻，iqs为q轴转子电流。
可选的，所述根据所述d轴次暂态电势以及q轴次暂态电势计算得到整体的次暂态电势，具体包括：
根据公式V″dq(t)＝KD[V″q V″d]T计算所述整体的次暂态电势；
其中， 为d轴与定子a相磁轴之间的夹角，θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角ωs为转子角速度。
可选的，所述根据所述定子绕组电感参数、所述旋转频率以及所述整体的次暂态电势确定定子状态方程，具体包括：
根据公式确定所述定子端电压方程；
其中，rs为电机定子每相绕组电阻，iabcs(t)为电机定子电流，L″abcs(θr)为所述同步发电机定子绕组电感参数，
，Lls为所述同步发电机定子绕组的自感系数， M为q轴阻尼绕组个数，N为d轴阻尼绕组个数，Llkqj为q轴上第j个阻尼绕组电感值，Llfd为励磁绕组电感值，θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角。
一种同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型的建立系统，包括：
获取模块，用于获取旋转频率、d轴自感系数、d轴上的d轴阻尼绕组电感值、q轴互感系数、q轴上的q轴阻尼绕组电感值；所述的旋转频率是由单相信号的旋转变换产生的；
d轴次暂态电势计算模块，用于根据所述旋转频率、所述d轴自感系数以及所述d轴阻尼绕组电感值计算得到d轴次暂态电势；
q轴次暂态电势计算模块，用于根据所述旋转频率、所述q轴互感系数以及所述q轴阻尼绕组电感值计算得到q轴次暂态电势；
整体的次暂态电势计算模块，用于根据所述d轴次暂态电势以及q轴次暂态电势计算得到整体的次暂态电势；
定子绕组电感参数获取模块，用于获取所述同步发电机的定子绕组电感参数；
定子状态方程确定模块，用于根据所述定子绕组电感参数、所述旋转频率以及所述整体的次暂态电势确定定子状态方程；
转子状态方程获取模块，用于获取关于绕组磁链的转子状态方程；
转子运动方程获取模块，用于获取关于绕组磁链的转子运动方程；
电磁暂态仿真模型建立模块，用于根据所述定子状态方程、所述关于绕组磁链的转子状态方程以及所述关于绕组磁链的转子运动方程建立所述同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型。
可选的，所述d轴次暂态电势计算模块，具体包括：
d轴次暂态电势计算单元，用于根据公式
计算所述d轴次暂态电势；
其中，ωr为旋转频率，Lmq为q轴互感系数，M为q轴阻尼绕组个数，Llfd为励磁绕组电感值，Llkqj为q轴第j个阻尼绕组电感值，λkqj为q轴第j个阻尼绕组的磁链，rkdj为d轴第j个阻尼绕组的电阻， L″md为d轴自感系数，N为d轴阻尼绕组个数，Llkdj为d轴第j个阻尼绕组电感值，vfd为发电机励磁电压，λfd为励磁绕组磁链，ids为d轴转子电流。
可选的，所述q轴次暂态电势计算模块，具体包括：
q轴次暂态电势计算单元，用于根据公式
计算得到所述q轴次暂态电势；
其中，rkqj为q轴第j个阻尼绕组的电阻，iqs为q轴转子电流。
可选的，所述整体的次暂态电势计算模块，具体包括：
整体的次暂态电势单元，用于根据公式V″dq(t)＝KD[V″q V″d]T计算所述整体的次暂态电势；
其中， 为d轴与定子a相磁轴之间的夹角，θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角ωs为转子角速度。
可选的，所述定子状态方程确定模块，具体包括：
定子状态方程确定单元，用于根据公式
确定所述定子端电压方程；
其中，rs为电机定子每相绕组电阻，iabcs(t)为电机定子电流，L″abcs(θr)为所述同步发电机定子绕组电感参数，
，Lls为所述同步发电机定子绕组的自感系数， M为q轴阻尼绕组个数，N为d轴阻尼绕组个数，Llkqj为q轴上第j个阻尼绕组电感值，Llfd为励磁绕组电感值，θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明引入了旋转频率，通过单相坐标旋转变换降低电气量的变化频率，从而能够在不牺牲精度的前提下进行大步长进行仿真，加快电磁仿真速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的VBR电磁暂态仿真模型的建立方法流程图；
图2为本发明所提供的单相坐标旋转变换原理图；
图3为本发明所提供的VBR电磁暂态仿真模型的运行原理图；
图4为本发明所提供的VBR电磁暂态仿真模型的建立系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型的建立方法及系统，以保证仿真精度的同时，加快仿真速度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在电力系统中，仿真精度跟发电机方程使用的状态变量有关，状态变量的选取可以是绕组电流或绕组磁链。由于电力网络选取的状态变量通常是电流，当状态变量选择绕组电流会使发电机模型跟电力网络联立求解更直接；而以绕组磁链为状态变量与以绕组电流为状态变量在解析上完全等价，但是，对数值计算而言，选用绕组磁链比选择绕组电流有更高的仿真精度。传统的发电机模型状态变量选取的都是绕组电流，所以仿真精度相对较低。同步发电机的VBR模型是在同步发电机经典模型的基础上推导出来的，同步电机的VBR模型定子状态变量采用绕组电流，转子状态变量采用绕组磁链，与原模型相比，同步发电机的VBR模型所选用的状态变量更直接，仿真精度更高。
同步发电机VBR模型的本质是定子状态变量采用绕组电流，转子状态变量采用绕组磁链。其推导过程是首先建立dq0坐标系下的以定子电流为状态变量的发电机方程，进一步考虑发电机的数学模型要与网络方程联立，因此，对dq0坐标系下的定子电流进行反park变换到abc坐标系下的定子电流状态方程，然后通过引入变量代换使定子状态方程具有时变电势与时变电感串联的形式。
本发明基于坐标旋转的思想，通过单相坐标旋转变换降低信号的频率，从而推导了基于时间尺度变换的同步发电机VBR模型，本发明所公开的仿真模型与原模型相比，能在不损失精度的情况下使用大步长进行仿真，从而能有效提高电力系统电磁暂态仿真速度。
图1为本发明所提供的VBR电磁暂态仿真模型的建立方法流程图，如图1所示，一种同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型的建立方法，包括：
步骤101：获取旋转频率、d轴自感系数、d轴上的d轴阻尼绕组电感值、q轴互感系数、q轴上的q轴阻尼绕组电感值；所述旋转频率是由dq0坐标系下的定子电流状态方程经反派克变换为abc坐标下的定子电流状态方程所产生的旋转频率。
交流电网中的电压、电流等电气量可以看作一个幅值不变的正弦信号，机电暂态仿真是在准稳态的前提下进行的，电力系统出现电力电子设备后，不再满足准稳态条件。
此时，电压、电流瞬时值可用式(1)来描述：
x(ω,t)＝A(t)cos(ωt+θ) (1)
其中，A(t)表示幅值包络，其变化频率相对ω是一个慢变化。
电压、电流的相量形式可定义为：
在静止坐标系下，假设能够从x(ω,t)构造一个复数信号，
可以通过下面的变换建立Xdq(t)与Zxy(ω,t)间的关系：
将式(4)按实部虚部展开，
Xdq(t)与Zxy(ω,t)，式(5)是一个类似于Clark变换的二维变换，也即式(4)中e-jωt实现的是一个旋转变换，图2为本发明所提供的旋转变换原理图，如图2所示，在d-q旋转坐标系中，xd(t)＝A(t)cosθ，xq(t)＝A(t)cosθ，不再是直流，但是由于A(t)是x(t)的包络，其频率较低，仍然可以采用比静止坐标系下大的步长进行仿真。d-q坐标系的旋转频率ωr可以与信号频率ω不同，设Δω＝ω-ωr，定义：
Xdq(ω,ωr,t)＝xd(ω,ωr,t)+jxq(ω,ωr,t)
＝A(t)ejθejΔωt
将式(4)的Xdq(t)与Zxy(ω,t)间转换关系整理成带有旋转频率形式的转换关系，如下所示：
按实部虚部展开，
当ω，ωr相差不大时，Δω是一个比较小的数，xd(ω,ωr,t)，xq(ω,ωr,t)是一个低频变化的量，式(6)、(7)实现的是快变信号与慢变信号间的旋转变换，仍然可以采用大步长，如果ωr＝0，则退回到静止坐标系下，变成传统的小步长电磁暂态仿真。
根据上述旋转降频理论，即公式(1)-(7)，在同步电机的定子状态方程的基础上可得：
其中，Re为数学符号，即取一个复数的实部；Vdq(t)为定子电压；rs为定子每一相绕组电阻；L″abcs为定子电抗；idq(t)为定子电流；ρ为数学符号，求微分，即ωr为旋转降频的旋转频率；
上面这个方程是本发明改进的基础，变换的依据是旋转降频理论，即在方程Vabcs(t)＝rsiabcs(t)+ρ[L″abcs(θr)iabcs(t)]+V″abcs(t)的两端同时乘以旋转降频变换系数从而引入旋转频率ωr，经过计算整理，从而得出本发明所公开的同步电机定子系统仿真模型。
Re[Vdq(t)T]＝Re{rsidq(t)T+ρ[L″abcs(θr)idq(t)T]+V″dq(t)T}
其中：
L″abcs(θr)＝L″0+(-L″B)A
其中，M为q轴阻尼绕组个数，N为d轴阻尼绕组个数。rkqj为q轴上第j个阻尼绕组电阻值，Llkqj为q轴上第j个阻尼绕组电感值。rfd为励磁绕组的电阻值，Llfd为励磁绕组电感值。θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角。
可得：
Vdq(t)T＝rsidq(t)T+L″0ρ(idq(t)T)-L″Bρ(Aidq(t)T)+V″dq(t)T
Vdq(t)＝(rs-L″BA')idq(t)+L″dq(θr)ρidq(t)+jωrL″abcs(θr)idq(t)+V″dq(t)
其中，
设差分步长为h，按梯形规则差分化上式：
整理后可得：
Vdq(t)＝(rs-L″BA')idq(t)+L″dq(θr)ρidq(t)+jωrL″abcs(θr)idq(t)+V″dq(t)为基于时间尺度变换的同步发电机VBR模型的定子方程。该模型下的定子方程与原模型的定子方程结构相同，该模型的物理意义可以理解为在原模型的电路基础上叠加了一个虚拟电路，从而能进行更精细的电磁暂态仿真；转子方程由于不和电力网络直接连接，仍可采用原同步发电机VBR模型的转子方程，因为无论发电机的经典模型还是VBR模型都是由定子方程、转子电程、转子运动方程这三个部分组成，发电机的经典模型定子方程包括定子电压方程和定子磁链方程，转子方程包括转子电压方程和转子磁链方程，VBR模型则在经典模型的基础上将电压方程和磁链方程作了数学变换，糅合成一个方程表达式，并且将相关状态变量作了数学替换，即将转子状态变量由绕组电流替换成了绕组磁链。
对于基于旋转降频的同步电机VBR模型，由于转子状态变量在电磁暂态过程中变化十分缓慢，并且也很方便让转子系统用原来的时域下dq0坐标系描述。
转子状态方程为：
其中：
λmq＝L″mqiqs+λ″q
λmd＝L″mdids+λ″d
其中，M为q轴阻尼绕组个数，N为d轴阻尼绕组个数。rkqj为q轴上第j个阻尼绕组电阻值，Llkqj为q轴上第j个阻尼绕组电感值。rfd为励磁绕组的电阻值，Llfd为励磁绕组电感值。vfd为励磁电压值。上面各值均为已知值。
整个模型的仿真结构如图3所示。对于基于旋转降频的同步电机VBR模型，转子系统为实数信号描述，而定子系统则用对应的复数信号描述。
转子系统实数信号到定子系统复数信号的转换
这里是指对次暂态电势e″abcs的转换。
e″as＝e″qcosθr+e″dsinθrθr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角。
e″as可以理解为两个相互正交的低通信号构成，我们可以采用构造信号的Hilbert变换方法对上式进行希尔伯特变换有：
H[e″as]＝e″qsinθr-e″dcosθr
上式可以写成下面形式：
同理，对e″bs和e″cs用相同的方法进行转换，可以得到转换后的次暂态电势E″abcs：
E″abcs＝KD[e″q e″d]T
E″abcs＝KD[e″q e″d]T
其中：
(2)定子系统复数信号到转子系统实数信号的转换
同样，这里指的是对信号idq、Vdq的转换。这里可以很方便地通过取复数信号的实部来进行转换。
为d轴与定子a相磁轴之间的夹角。
对工频成份占主导的交流电网来说，当三相对称运行时，Park变换能够将abc静止坐标系下的工频交流量变成dq0旋转坐标系下的直流量，如果在dq0下进行仿真，由于是直流量，理论上可以采用任意大的仿真步长，然而当三相不对称时，abc下的工频交流量，在dq0坐标系下会变成二倍频的交流量，不能实现大步长仿真；本发明提出一种对三相信号分别按单相进行旋转变换的方法，即能实现旋转降频又能避免不对称时的负序倍频问题，从而实现大步长仿真。
步骤102：根据所述旋转频率、所述d轴自感系数以及所述d轴阻尼绕组电感值计算得到d轴次暂态电势。
根据公式
计算所述d轴次暂态电势；其中，ωr为旋转频率， Lmq为q轴互感系数，M为q轴阻尼绕组个数，Llfd为励磁绕组电感值，Llkqj为q轴第j个阻尼绕组电感值，λkqj为q轴第j个阻尼绕组的磁链，rkdj为d轴第j个阻尼绕组的电阻，L″md为d轴自感系数，N为d轴阻尼绕组个数，Llkdj为d轴第j个阻尼绕组电感值，vfd为发电机励磁电压，λfd为励磁绕组磁链，ids为d轴转子电流。
步骤103：根据所述旋转频率、所述q轴互感系数以及所述q轴阻尼绕组电感值计算得到q轴次暂态电势。
根据公式
计算得到所述q轴次暂态电势；其中，rkqj为q轴第j个阻尼绕组的电阻，iqs为q轴转子电流。
步骤104：根据所述d轴次暂态电势以及q轴次暂态电势计算得到整体的次暂态电势。
根据公式V″dq(t)＝KD[V″q V″d]T计算所述整体的次暂态电势；
其中， 为d轴与定子a相磁轴之间的夹角，θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角ωs为转子角速度。
步骤105：获取所述同步发电机的定子绕组电感参数；
步骤106：根据所述定子绕组电感参数、所述旋转频率以及所述整体的次暂态电势确定定子端电压。
根据公式确定所述定子端电压方程；
其中，rs为电机定子每相绕组电阻，iabcs(t)为电机定子电流，L″abcs(θr)为所述同步发电机定子绕组电感参数，
，Lls为所述同步发电机定子绕组的自感系数， M为q轴阻尼绕组个数，N为d轴阻尼绕组个数。Llkqj为q轴上第j个阻尼绕组电感值。Llfd为励磁绕组电感值。θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角。
步骤107：获取关于绕组磁链的转子状态方程。
转子状态方程： 其中，λfd为励磁绕组磁链，vfd为发电机励磁电压，其中，λmq＝L″mqiqs+λ″q，λmd＝L″mdids+λ″d。
步骤108：获取关于绕组磁链的转子运动方程。
转子运动方程：其中，Te为发电机的电磁转矩，P为极对数，ω为转子机械运动的角速度，J为转子的转动惯量，TM为原动机的机械转矩。
步骤109：根据所述定子状态方程、所述关于绕组磁链的转子状态方程以及所述关于绕组磁链的转子运动方程建立所述同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型。
图3为本发明所提供的VBR电磁暂态仿真模型的运行原理图，如图3所示，同步发电机仿真中最关键的部分是外部系统中定子状态方程要与电力网络方程联立求解，计算量最大，本发明推导出基于时间尺度变换的仿真模型，能够降低模型参数中的频率参数，从而能采取较大步长进行仿真，加快仿真速度，由于定子状态方程采用的状态变量是绕组磁链，所以相对经典模型而言，提高了仿真精度。当电力网络部分也采用旋转降频模型时，整个系统整体就可以采用大步长，大大加快仿真速度。
图4为本发明所提供的VBR电磁暂态仿真模型的建立系统结构图，如图4所示，一种同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型的建立系统，包括：
获取模块401，用于获取旋转频率、d轴自感系数、d轴上的d轴阻尼绕组电感值、q轴互感系数、q轴上的q轴阻尼绕组电感值；所述的旋转频率是由单相信号的旋转变换产生的；
d轴次暂态电势计算模块402，用于根据所述旋转频率、所述d轴自感系数以及所述d轴阻尼绕组电感值计算得到d轴次暂态电势。
所述d轴次暂态电势计算模块402具体包括：d轴次暂态电势计算单元，用于根据公式
计算所述d轴次暂态电势；其中，ωr为旋转频率， Lmq为q轴互感系数，M为q轴阻尼绕组个数，Llfd为励磁绕组电感值，Llkqj为q轴第j个阻尼绕组电感值，λkqj为q轴第j个阻尼绕组的磁链，rkdj为d轴第j个阻尼绕组的电阻，L″md为d轴自感系数，N为d轴阻尼绕组个数，Llkdj为d轴第j个阻尼绕组电感值，vfd为发电机励磁电压，λfd为励磁绕组磁链，ids为d轴转子电流。
q轴次暂态电势计算模块403，用于根据所述旋转频率、所述q轴互感系数以及所述q轴阻尼绕组电感值计算得到q轴次暂态电势。
所述q轴次暂态电势计算模块403具体包括：q轴次暂态电势计算单元，用于根据公式计算得到所述q轴次暂态电势；其中，rkqj为q轴第j个阻尼绕组的电阻，iqs为q轴转子电流。
整体的次暂态电势计算模块404，用于根据所述d轴次暂态电势以及q轴次暂态电势计算得到整体的次暂态电势。
所述整体的次暂态电势计算模块404具体包括：整体的次暂态电势单元，根据公式V″dq(t)＝KD[V″q V″d]T计算所述整体的次暂态电势；
其中， 为d轴与定子a相磁轴之间的夹角，θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角ωs为转子角速度。
定子绕组电感参数获取模块405，用于获取所述同步发电机的定子绕组电感参数；
定子状态方程确定模块406，用于根据所述定子绕组电感参数、所述旋转频率以及所述整体的次暂态电势确定定子状态方程。
所述定子状态方程确定模块406具体包括：定子端电压确定单元，用于根据公式确定所述定子端电压方程；
其中，rs为电机定子每相绕组电阻，iabcs(t)为电机定子电流，L″abcs(θr)为所述同步发电机定子绕组电感参数，
，Lls为所述同步发电机定子绕组的自感系数， M为q轴阻尼绕组个数，N为d轴阻尼绕组个数。Llkqj为q轴上第j个阻尼绕组电感值。Llfd为励磁绕组电感值。θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角。
转子状态方程获取模块407，用于获取关于绕组磁链的转子状态方程；
转子运动方程获取模块408，用于获取关于绕组磁链的转子运动方程；
电磁暂态仿真模型建立模块409，用于根据所述定子状态方程、所述关于绕组磁链的转子状态方程以及所述关于绕组磁链的转子运动方程建立所述同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型。
采用本发明所公开的VBR电磁暂态仿真模型的建立系统能在不损失精度的前提下用大步长进行仿真，提高仿真速度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型的建立方法，其特征在于，包括：
获取旋转频率、d轴自感系数、d轴上的d轴阻尼绕组电感值、q轴互感系数、q轴上的q轴阻尼绕组电感值；所述的旋转频率是由单相信号的旋转变换产生的；
根据所述旋转频率、所述d轴自感系数以及所述d轴阻尼绕组电感值计算得到d轴次暂态电势；
根据所述旋转频率、所述q轴互感系数以及所述q轴阻尼绕组电感值计算得到q轴次暂态电势；
根据所述d轴次暂态电势以及q轴次暂态电势计算得到整体的次暂态电势；
获取所述同步发电机的定子绕组电感参数；
根据所述定子绕组电感参数、所述旋转频率以及所述整体的次暂态电势确定定子状态方程；
获取关于绕组磁链的转子状态方程；
获取关于绕组磁链的转子运动方程；
根据所述定子状态方程、所述关于绕组磁链的转子状态方程以及所述关于绕组磁链的转子运动方程建立所述同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型。
2.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，所述根据所述d轴自感系数以及所述d轴阻尼绕组电感值计算得到d轴次暂态电势，具体包括：
根据公式
计算得到所述d轴次暂态电势；
其中rkdj为d轴第j个阻尼绕组的电阻，ids为d轴转子电流。
3.根据权利要求2所述的建立方法，其特征在于，根据所述旋转频率、所述q轴互感系数以及所述q轴阻尼绕组电感值计算得到q轴次暂态电势，具体包括：
根据公式
计算得到所述q轴次暂态电势；
其中，rkqj为q轴第j个阻尼绕组的电阻，iqs为q轴转子电流。
4.根据权利要求3所述的建立方法，其特征在于，根据所述d轴次暂态电势以及q轴次暂态电势计算得到整体的次暂态电势，具体包括：
根据公式V″dq(t)＝KD[V″q V″d]T计算所述整体的次暂态电势；
其中， 为d轴与定子a相磁轴之间的夹角，θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角ωs为转子角速度。
5.根据权利要求4所述的建立方法，其特征在于，根据所述定子绕组电感参数、所述旋转频率以及所述整体的次暂态电势确定定子端电压，具体包括：
根据公式确定所述定子端电压方程；
其中，rs为电机定子每相绕组电阻，iabcs(t)为电机定子电流，L″abcs(θr)为所述同步发电机定子绕组电感参数，
， Lls为所述同步发电机定子绕组的自感系数，M为q轴阻尼绕组个数，N为d轴阻尼绕 组个数，Llkqj为q轴上第j个阻尼绕组电感值，Llfd为励磁绕组电感值，θr为转子d轴与定子a相 磁轴之间的夹角。
6.一种同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型的建立系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取旋转频率、d轴自感系数、d轴上的d轴阻尼绕组电感值、q轴互感系数、q轴上的q轴阻尼绕组电感值；所述的旋转频率是由单相信号的旋转变换产生的；
d轴次暂态电势计算模块，用于根据所述旋转频率、所述d轴自感系数以及所述d轴阻尼绕组电感值计算得到d轴次暂态电势；
q轴次暂态电势计算模块，用于根据所述旋转频率、所述q轴互感系数以及所述q轴阻尼绕组电感值计算得到q轴次暂态电势；
整体的次暂态电势计算模块，用于根据所述d轴次暂态电势以及q轴次暂态电势计算得到整体的次暂态电势；
定子绕组电感参数获取模块，用于获取所述同步发电机的定子绕组电感参数；
定子状态方程确定模块，用于根据所述定子绕组电感参数、所述旋转频率以及所述整体的次暂态电势确定定子状态方程；
转子状态方程获取模块，用于获取关于绕组磁链的转子状态方程；
转子运动方程获取模块，用于获取关于绕组磁链的转子运动方程；
电磁暂态仿真模型建立模块，用于根据所述定子状态方程、所述关于绕组磁链的转子状态方程以及所述关于绕组磁链的转子运动方程建立所述同步发电机的VBR电磁暂态仿真模型。
7.根据权利要求6所述的建立系统，其特征在于，所述d轴次暂态电势计算模块，具体包括：
d轴次暂态电势计算单元，用于根据公式
计算所述d轴次暂态电势；
其中，ωr为旋转频率，Lmq为q轴互感系数，M为q轴阻尼绕组个数，Llfd为励磁绕组电感值，Llkqj为q轴第j个阻尼绕组电感值，λkqj为q轴第j个阻尼绕组的磁链，rkdj为d轴第j个阻尼绕组的电阻， L″md为d轴自感系数，N为d轴阻尼绕组个数，Llkdj为d轴第j个阻尼绕组电感值，vfd为发电机励磁电压，λfd为励磁绕组磁链，ids为d轴转子电流。
8.根据权利要求7所述的建立系统，其特征在于，所述q轴次暂态电势计算模块，具体包括：
q轴次暂态电势计算单元，用于根据公式
计算得到所述q轴次暂态电势；
其中，rkqj为q轴第j个阻尼绕组的电阻，iqs为q轴转子电流。
9.根据权利要求8所述的建立系统，其特征在于，所述整体的次暂态电势计算模块，具体包括：
整体的次暂态电势单元，用于根据公式V″dq(t)＝KD[V″q V″d]T计算所述整体的次暂态电势；
其中， 为d轴与定子a相磁轴之间的夹角，θr为转子d轴与定子a相磁轴之间的夹角ωs为转子角速度。
10.根据权利要求9所述的建立系统，其特征在于，所述定子状态方程确定模块，具体包括：
定子状态方程确定单元，用于根据公式
确定所述定子端电压方程；
其中，rs为电机定子每相绕组电阻，iabcs(t)为电机定子电流，L″abcs(θ″)为所述同步发电机定子绕组电感参数，
， Lls为所述同步发电机定子绕组的自感系数，M为q轴阻尼绕组个数，N为d轴阻尼绕 组个数，Llkqj为q轴上第j个阻尼绕组电感值，Llfd为励磁绕组电感值，θr为转子d轴与定子a相 磁轴之间的夹角。
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