同步发电机

元件定义

该元件用以建模三相同步电机。

元件说明

属性

CloudPSS 元件包含统一的属性选项，其配置方法详见 参数卡 页面。

参数

Configuration

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Name	Name	文本	元件名称 此处输入同步电机名称，可缺省
Poles	P	整数	极数（不是极对数） 电机级数，为极对数的两倍
Rated Power	Smva	实数 [MVA]	额定容量 电机额定容量，也是电机标幺值系统的基准容量
Rated Voltage (L-G, RMS)	V	实数 [kV]	额定相电压有效值 电机额定相电压有效值
Base Operation Frequency	freq	实数 [Hz]	额定频率 电机额定电频率，非转子转动频率
Neutral Resistance	R0	实数 [p.u.]	中性点电阻 电机定子侧中性点的接地电阻，基值同定子绕组参数的基值
Parameter Format	ParamType	选择	参数输入方式 可选择Equivalent Circuit Data（等效电路参数）和Experimental Data（试验参数）两种参数输入方法
Model Type	ModelType	选择	选择电机模型 可选择PD(Constant Conductance) 和VBR-dq0 两种电机模型

Configuration-SFEMT

Configuration (For Shifted Frequency EMT)

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Numerical Integration Method	NIM	选择	数值积分方法选择（仅对移频电磁暂态仿真有效）

Equivalent Circuit Data

Equivalent Circuit Data

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Stator Resistance	Rs	实数 [p.u.]	定子电阻
Stator Leakage Reactance	Xls	实数 [p.u.]	定子漏电抗
Q-Axis Synch. Reactance	Xq	实数 [p.u.]	q轴同步电抗
D-Axis Synch. Reactance	Xd	实数 [p.u.]	d轴同步电抗
Field Resistance	Rfd	实数 [p.u.]	d轴励磁绕组电阻
Field Leakage Reactance	Xlfd	实数 [p.u.]	d轴励磁绕组漏电抗
D-Axis Damper Resistance	Rkd	实数 [p.u.]	d轴阻尼D绕组电阻
D-Axis Damper Leakage Reactance	Xlkd	实数 [p.u.]	d轴阻尼D绕组漏电抗
Q-Axis Damper No. 1 Resistance	Rkqg	实数 [p.u.]	q轴阻尼绕组1电阻（g绕组）
Q-Axis Damper No. 1 Leakage Reactance	Xlkqg	实数 [p.u.]	q轴阻尼绕组1漏电抗（g绕组）
Q-Axis Damper No. 2 Resistance	RkqQ	实数 [p.u.]	q轴阻尼绕组2电阻（Q绕组）
Q-Axis Damper No. 2 Leakage Reactance	XlkqQ	实数 [p.u.]	q轴阻尼绕组2漏电抗（Q绕组）

Experimental Data

Experimental Data

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Stator Resistance	Rs_2	实数 [p.u.]	定子电阻
Stator Leakage Reactance	Xls_2	实数 [p.u.]	定子漏电抗
D-Axis Synch. Reactance	Xd_2	实数 [p.u.]	d轴同步电抗
D-Axis Transient Reactance	Xdp_2	实数 [p.u.]	d轴暂态电抗
D-Axis Sub-Transient Reactance	Xdpp_2	实数 [p.u.]	d轴次暂态电抗
Q-Axis Sync. Reactance	Xq_2	实数 [p.u.]	q轴同步电抗
Q-Axis Transient Reactance	Xqp_2	实数 [p.u.]	q轴暂态电抗
Q-Axis Sub-Transient Reactance	Xqpp_2	实数 [p.u.]	q轴次暂态电抗
D-Axis Transient Time (Open Circuit)	Td0p_2	实数 [s]	d轴励磁f绕组、定子开路时间常数
D-Axis Sub-Transient Time (Open Circuit)	Td0pp_2	实数 [s]	d轴阻尼D绕组、定子开路时间常数
Q-Axis Transient Time (Open Circuit)	Tq0p_2	实数 [s]	q轴阻尼g绕组、定子开路时间常数
Q-Axis Sub-Transient Time (Open Circuit)	Tq0pp_2	实数 [s]	q轴阻尼Q绕组、定子开路时间常数

Rotor Equation

Rotor Equation

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Control Type	Control	选择	选择控制类型 选择Speed Control（转速控制）或Torque Control（转矩控制）模式
Inertia Constant	Tj	实数 [s]	发电机转子惯性时间常数 此处应填写惯性时间常数 $T_J=2H$，其中$H$为惯性常数（北美和欧洲参数形式）
Damping Constant	Dm	实数 [s]	机械阻尼时间常数

Initial Condition

Initial Condition

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Startup Type	StartupType	选择	初始化类型 选择发电机初始化类型，分为from Zero-state（平启动），from Steady-state（稳态启动）和Source to Machine（电压源转电机）三种方式
Ramping Time	RampingTime	实数 [s]	爬坡时间 Source to Machine启动方式下，需指定电压爬升时间
Initial Voltage Magnitude	V_mag	实数 [p.u.]	初始相电压标幺值 来自潮流计算结果，选择from Steady-state模式和Source to Machine模式时需指定
Initial Voltage Phase	V_ph	实数 [Deg]	初始相电压相位 来自潮流计算结果，选择from Steady-state模式和Source to Machine模式时需指定
Initial Active Power	AP	实数 [MW]	初始有功功率 来自潮流计算结果，选择from Steady-state模式时需指定
Initial Reactive Power	RP	实数 [MVar]	初始无功功率 来自潮流计算结果，选择from Steady-state模式时需指定
Initial Source Resistance	source_resistance	实数 [Ω]	初始等效电压源内阻 S2M启动方式下的初始等效电压源内阻，选择Source to Machine模式时需指定
Source to Machine Transition Signal	s2m	虚拟引脚（输入）	电压源-电机切换信号 电压源向电机切换的触发信号名称，填写以@符号开头的字符串名，如@S2M。选择Source to Machine模式时需指定
Rotor Unlocking Signal	l2n	虚拟引脚（输入）	转子方程解锁信号 控制转子运动方程解锁的信号名，填写以@符号开头的字符串名，如@L2N。若此处为空，则电机转子始终处于转速锁定状态

Power Flow Data

Power Flow Data

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Bus Type	BusType	选择	节点类型 用于潮流计算功能，指定电源所在母线的节点类型
Injected Active Power	pf_P	实数 [MW]	节点注入有功功率 用于潮流计算功能，对 PV、PQ 节点有效
Injected Reactive Power	pf_Q	实数 [MVar]	节点注入无功功率 用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效
Bus Voltage Magnitude	pf_V	实数 [p.u.]	母线电压幅值 用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效
Bus Voltage Angle	pf_Theta	实数 [Deg]	母线电压相位 用于潮流计算功能，对平衡节点有效
Lower Voltage Limit	pf_Vmin	实数 [p.u.]	母线电压下限 用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效
Upper Voltage Limit	pf_Vmax	实数 [p.u.]	母线电压上限 用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效
Lower Reactive Power Limit	pf_Qmin	实数 [MVar]	无功功率下限 用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效
Upper Reactive Power Limit	pf_Qmax	实数 [MVar]	无功功率上限 用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效

Monitoring

Monitoring

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Source to Machine Signal	s2m_o	虚拟引脚（输出）	电压源-电机切换信号 此处输入电压源-电机切换信号量测信号的标签，如 S2M
Rotor Unlocking Signal	l2n_o	虚拟引脚（输出）	转子方程解锁信号 此处输入转子方程解锁信号量测信号的标签，如 L2N
Initial Open-Circuit Voltage (Ef) [p.u.]	Ef0_o	虚拟引脚（输出）	稳态开路电势Ef0量测信号 此处输入稳态开路电势Ef0量测信号的标签，如 Ef0
Initial Mechanical Torque [p.u.]	Tm0_o	虚拟引脚（输出）	稳态机械转矩Tm0量测信号 此处输入稳态机械转矩Tm0量测信号的标签，如 Tm0
Rotor Speed [p.u.]	wr_o	虚拟引脚（输出）	转速量测信号 此处输入转速量测信号的标签，如 w
Rotor Angle [Rad]	theta_o	虚拟引脚（输出）	转子角量测信号 此处输入转子角量测信号的标签，如 Theta
Load Angle (Q-axis Leads Va)[Rad]	loadangle_o	虚拟引脚（输出）	Q轴与端电压相量夹角 此处输入Q轴与端电压相量夹角量测信号的标签，如 LA
Load Angle (Q-axis Leads ωₛ*t)[Rad]	loadangle_so	虚拟引脚（输出）	Q轴与同步旋转坐标系夹角 此处输入Q轴与同步旋转坐标系夹角量测信号的标签，如 LA1
Terminal RMS Voltage [p.u.]	VT_o	虚拟引脚（输出）	定子端电压有效值量测信号 此处输入定子端电压有效值量测信号的标签，如 Vrms
Terminal RMS Current [p.u.]	IT_o	虚拟引脚（输出）	定子端电流有效值量测信号 此处输入定子端电流有效值量测信号的标签，如 Irms
Terminal Active Power [MW]	PT_o	虚拟引脚（输出）	定子端输出有功功率信号 此处输入定子端输出有功功率信号量测信号的标签，如 Pmsr
Terminal Reactive Power [MVar]	QT_o	虚拟引脚（输出）	定子端输出无功功率信号 此处输入定子端输出无功功率信号量测信号的标签，如 Qmsr
Terminal 3 Phase Current Vector [kA]	IT_inst	虚拟引脚（输出）	定子端三相电流 此处输入定子端三相电流量测信号的标签，如 Iabc

引脚

引脚名	键名	类型	维度	描述
Stator Port	0	电气	3 × 1	定子端引脚（单线图）
ω	1	输入	1 × 1	转速信号输入引脚，转速控制模式
Tm	2	输入	1 × 1	机械转矩信号输入引脚，转矩控制模式
Te	3	输出	1 × 1	电磁转矩信号输出引脚
Ef	4	输入	1 × 1	励磁电动势输入引脚
If	5	输出	1 × 1	励磁电流输出引脚

使用说明

同步电机基础模型

CloudPSS中的电机基于Xad基值系统下的全阶模型¹进行建模，基础电压方程如下：

$$\begin{gathered} { {\mathbf{v} }_{dq0s} } = { {\mathbf{r} }_s}{ {\mathbf{i} }_{dq0s} } + {\omega _r}{\left[ {\begin{array}{ccc} { - {\lambda _{qs} } }&{ {\lambda _{ds} } }&0 \end{array} } \right]^T} + p{ {\mathbf{\lambda } }_{dq0s} } \\ { {\mathbf{v} }_{dqr}' } = { {\mathbf{r} }_r'}{ {\mathbf{i} }_{dqr}' } + p{ {\mathbf{\lambda } }_{dqr}' } \\ \end{gathered}$$

其中，${ {\mathbf{v} }_{dq0s} }$ 和 ${ {\mathbf{v} }_{dqr}' }$ 分别为dq轴坐标系下定子和转子电压向量（折算到定子侧）， ${\mathbf{i} }_{dq0s}$ 和 ${\mathbf{i} }_{dqr}'$ 分别为dq轴坐标系下定子和转子电流向量（转算到定子侧），${ {\mathbf{\mathbf{\lambda }} }_{dq0s} }$ 和 ${ {\mathbf{\mathbf{\lambda }} }_{dqr}' }$ 分别为dq轴坐标系下定子和转子磁链向量（折算到定子侧）。 ${\mathbf{r} }_s$和${\mathbf{r} }_r'$分别为定子、转子侧的电阻矩阵（折算到定子侧），可展开如下：

$$\begin{gathered} { {\mathbf{r} }_s} = diag\left( { {r_s},{r_s},{r_s} } \right) \\ { {\mathbf{r} }_r'} = diag\left( { {r_f}',{r_D}',{r_g}',{r_Q}' } \right) \\ \end{gathered}$$

基础磁链方程如下：

$$\left[ {\begin{array}{cc} { { {\mathbf{\lambda } }_{dq0s} } } \\ { { {\mathbf{\lambda } }_{dqr}' } } \end{array} } \right] = \left[ {\begin{array}{c} { {\lambda _{ds} } } \\ {\lambda _{qs} } \\ {\lambda _{0s} } \\ { { {\lambda }_f'} } \\ { { {\lambda }_D'} } \\ { { {\lambda }_g'} } \\ { { {\lambda }_Q'} } \end{array} } \right] = \left[ {\begin{array}{ccccccc} { {L_{ls} } + {L_{ad} } }&0&0&{ {L_{ad} } }&{ {L_{ad} } }&0&0 \\ 0&{ {L_{ls} } + {L_{aq} } }&0&0&0&{ {L_{aq} } }&{ {L_{aq} } } \\ 0&0&{ {L_{ls} } }&0&0&0&0 \\ { {L_{ad} } }&0&0&{ { {L}_{lf}'} + {L_{ad} } }&{ {L_{ad} } }&0&0 \\ { {L_{ad} } }&0&0&{ {L_{ad} } }&{ { {L}_{lD}'} + {L_{ad} } }&0&0 \\ 0&{ {L_{aq} } }&0&0&0&{ { {L}_{lg}'} + {L_{aq} } }&{ {L_{aq} } } \\ 0&{ {L_{aq} } }&0&0&0&{ {L_{aq} } }&{ { {L}_{lQ}'} + {L_{aq} } } \end{array} } \right]\left[ {\begin{array}{ccccccc} { {i_{ds} } } \\ { {i_{qs} } } \\ { {i_{0s} } } \\ { { {i}_f'} } \\ { { {i}_D'} } \\ { { {i}_g'} } \\ { { {i}_Q'} } \end{array} } \right]$$

转矩计算方法如下：

$${T_e} = \frac{{3P}}{4}\left( {{\lambda _{md}}{i_{qs}} - {\lambda _{mq}}{i_{ds}}} \right)$$

其中，$\lambda _{md}$ 和 $\lambda _{mq}$ 分别为d轴和q轴的互磁链，计算如下。

$$\begin{array}{l} {\lambda _{md}} = {L_{ad}}\left( {{i_{ds}} + {{i'}_f} + {{i'}_D}} \right)\\ {\lambda _{mq}} = {L_{aq}}\left( {{i_{qs}} + {{i'}_g} + {{i'}_Q}} \right) \end{array}$$

转子运动方程如下：

$${T_m} - {T_e} = J\frac{{d\omega }}{{dt}} + D\omega$$

其中，$\omega$ 为电机转速。

以上公式中，电机参数符号释义如下：

参数符号	参数定义	参数符号	参数定义
${L}_{ls}$	定子漏电感	${r}_{s}$	定子电阻
${L}_{lf}'$	d轴励磁绕组漏电感（转算到定子侧）	${r}_{f}'$	d轴励磁绕组（转算到定子侧）
${L}_{lD}'$	d轴等值阻尼绕组D漏电感（转算到定子侧）	${r}_{D}'$	d轴阻尼绕组D电阻（转算到定子侧）
${L}_{lg}'$	q轴等值阻尼绕组g漏电感（转算到定子侧）	${r}_{g}'$	q轴阻尼绕组g电阻（转算到定子侧）
${L}_{lQ}'$	q轴等值阻尼绕组Q漏电感（转算到定子侧）	${r}_{Q}'$	q轴阻尼绕组Q电阻（转算到定子侧）
${L}_{ad}$	d轴互感（转算到定子侧）	$J$	电机转动惯量
${L}_{aq}$	q轴互感（转算到定子侧）	$D$	电机阻尼系数

$X_{ad}$基值系统中，转子电感及电流、磁链折算到定子侧的方法可参考文献²，包括：

$$\begin{gathered} { {i}_j'}{\text{ = } }\left( {\frac{ {\text{2} } }{ {\text{3} } } } \right)\left( {\frac{ { {N_j} } }{ { {N_a} } } } \right){i_j} \\ { {v}_j'} = \left( {\frac{ { {N_a} } }{ { {N_j} } } } \right){v_j} \\ { {\lambda }_j'} = \left( {\frac{ { {N_a} } }{ { {N_j} } } } \right){\lambda _j} \\ { {r}_j'} = \left( {\frac{3}{2} } \right){\left( {\frac{ { {N_a} } }{ { {N_j} } } } \right)^2}{r_j} \\ { {L}_{lj}'} = \left( {\frac{3}{2} } \right){\left( {\frac{ { {N_a} } }{ { {N_j} } } } \right)^2}{L_{lj} } \\ j = f,D,g,Q \\ \end{gathered}$$

其中，$N_j$为转子绕组$j (j=f,D,g,Q)$的匝数，$N_a$为定子绕组匝数，${i_j}$, ${v_j}$, ${\lambda }_j$分别为转子绕组原始电流、电压及磁链，${r_j}$, ${L_{lj}}$分别为转子绕组原始电阻和漏感。

进一步CloudPSS中的电机电磁暂态建模方法主要分为 PD (Constant Conductance) 模型³和 VBR-dq0 模型⁴，具体可参考相应论文。

标幺值系统基值计算方法

在CloudPSS中，电机参数采用标幺值进行输入。其基值主要通过输入参数中的 V(额定相电压有效值，以下记为$V_N$)、freq(额定频率，以下记为$f_b$)和P（极对数，以下记为$p$）进行计算。

以下是关键基值计算方法：

• 定子电压的基值与折合到定子侧的转子电压基值一致，计算如下：

  $${v_{fB} } = {v_{DB} } = {v_{gB} } = {v_{QB} } = {v_{sB} } = \sqrt 2 {v_N}$$

• 定子电流的基值与折合到定子侧的转子电流基值一致，计算如下：

  $${i_{fB} } = {i_{DB} } = {i_{gB} } = {i_{QB} } = {i_{sB} } = \frac{2}{3}\frac{ { {S_b} } }{ { {v_{sB} } } } = \frac{\sqrt 2}{3}\frac{ { {S_b} } }{ { {v_{N} } } }$$

• 定子阻抗的标幺值基值与折合到定子侧的转子阻抗基值一致，计算如下：

  $${z_{fB} } = {z_{DB} } = {z_{gB} } = {z_{QB} } = {z_{sB} } = \frac{ { v_{sB} }^2 }{ {S_b }} = 3 \frac{ { v_{N} }^2 }{ {S_b }}$$

• 定子磁链的标幺值基值与折合到定子侧的转子磁链基值一致，计算如下：

  $${\lambda _{fB} } = {\lambda _{DB} } = {\lambda _{gB} } = {\lambda _{QB} } = {\lambda _{sB} } = \frac{ { {v_{sB} } } }{ { 2\pi{f_B} } } = \frac{ { \sqrt 2 {v_{N} } } }{ { 2\pi{f_B} } }$$

• 转矩的标幺值基值计算如下：

  $${T _{eB} } = \frac{ p }{ 2 } \frac{ S }{ { 2\pi{f_B} } }$$

• 在标幺值系统下，转子运动方程中的转动惯量 $J$ 和输入参数中的转动惯量时间常数 $T_j$ （单位为 $s$）的转换关系如下：

  $${J_B} = {T _{eB} } {T_j} = \frac{ p }{ 2 } \frac{ S }{ { 2\pi{f_B} } } {T_j}$$

同步发电机等效电路参数折算方法

同步发电机提供电机试验参数和等效电路参数两种参数录入方式。以电机试验参数折算等效电路参数的方法如下。
首先列出折算过程中涉及的所有符号及其定义：

试验参数符号	试验参数定义	等效电路参数符号	等效电路参数定义
$r_a$	定子电阻	$R_s$	定子电阻
$x_l$	定子漏电抗	$X_{ls}$	定子漏电抗
$x_d$	d轴同步电抗	$X_d$	d轴同步电抗
$x_q$	q轴同步电抗	$X_q$	q轴同步电抗
$x'_d$	d轴暂态电抗	-	-
$x''_d$	d轴次暂态电抗	-	-
$x'_q$	q轴暂态电抗	-	-
$x''_q$	q轴次暂态电抗	-	-
$T'_{d0}$	d轴励磁f绕组开路时间常数	-	-
$T''_{d0}$	d轴阻尼D绕组开路时间常数	-	-
$T'_{q0}$	q轴阻尼g绕组开路时间常数	-	-
$T''_{q0}$	q轴阻尼Q绕组开路时间常数	-	-
-	-	$X_{ad}$	d轴电枢反应电抗
-	-	$X_{aq}$	q轴电枢反应电抗
-	-	$R_{fd}$	d轴励磁绕组电阻
-	-	$X_{lfd}$	d轴励磁绕组漏电抗
-	-	$R_{kd}$	d轴阻尼D绕组电阻
-	-	$X_{lkd}$	d轴阻尼D绕组漏电抗
-	-	$R_{kqg}$	q轴阻尼绕组1电阻(g绕组)
-	-	$X_{lkqg}$	q轴阻尼绕组1漏电抗(g绕组)
-	-	$R_{kqQ}$	q轴阻尼绕组2电阻(Q绕组)
-	-	$X_{lkqQ}$	q轴阻尼绕组2漏电抗(Q绕组)

具体折算步骤如下：

• 1、等效电路参数中的定子电阻、定子漏电抗、q轴同步电抗、d轴同步电抗等基础参数直接由试验参数映射得到：

$R_s = r_a$; $X_{ls} = x_l$; $X_q = x_q$; $X_d = x_d$

• 2、计算d轴、q轴电枢反应电抗，作为折算过程的中间变量：

$X_{ad} = x_d - x_l$; $X_{aq} = x_q - x_l$

• 3、计算d轴励磁绕组电阻、漏电抗参数：

$X_{lfd} = \frac{X_{ad}^2}{x_d - x'_d} - X_{ad}$; $R_{fd} = \frac{X_{lfd} + X_{ad}}{2\pi f \cdot T'_{d0}}$

• 4、计算d轴阻尼D绕组电阻、漏电抗参数：
  • 首先判断是否存在D绕组，若$|x'_d - x''_d| < 10^{-6}\ \text{p.u.}$，则不存在D绕组，设置

  $X_{lkd} = 10^6\ \text{p.u.}; R_{kd} = 10^6\ \text{p.u.}$

  • 若存在D绕组，则设置

  $X_{lkd} = \frac{(x'_d - x_l)^2}{x'_d - x''_d} + x_l - x'_d$; $R_{kd} = \frac{(x'_d - x_l)^2}{(x'_d - x''_d) \cdot 2\pi f \cdot T''_{d0}}$

• 5、计算q轴阻尼绕组1（g绕组）电阻、漏电抗参数：
  • 首先判断是否存在g绕组，若$|x_q - x'_q| < 10^{-6}\ \text{p.u.}$ 或 $T'_{q0} < 10^{-6}\ \text{s}$ 或 $x'_q < 10^{-6}\ \text{p.u.}$ 或 $T'_{q0} > 500\ \text{s}$，则不存在g绕组，设置

  $X_{lkqg}=10^6\ \text{p.u.}$; $R_{kqg}=10^6\ \text{p.u.}$; $x'_q = x_q$

  • 若存在g绕组，则设置

  $X_{lkqg} = \frac{X_{aq}^2}{x_q - x'_q} - X_{aq}$; $R_{kqg} = \frac{X_{lkqg} + X_{aq}}{2\pi f \cdot T'_{q0}}$

• 6、计算q轴阻尼绕组2（Q绕组）电阻、漏电抗参数：
  • 首先判断是否存在Q绕组，若$|x'_q - x''_q| < 10^{-6}\ \text{p.u.}$ 或 $T''_{q0} < 10^{-6}\ \text{s}$，则不存在Q绕组，设置

  $X_{lkqQ}=10^6\ \text{p.u.}$; $R_{kqQ}=10^6\ \text{p.u.}$

  • 若存在Q绕组，则设置

  $X_{lkqQ} = \frac{(x'_q - x_l)^2}{x'_q - x''_q} + x_l - x'_q$; $R_{kqQ} = \frac{(x'_q - x_l)^2}{(x'_q - x''_q) \cdot 2\pi f \cdot T''_{q0}}$

同步发电机的启动方法

CloudPSS 提供了 3 种同步发电机的启动方法，通过修改参数表的Initial Condition栏内参数可以选择不同的启动方式。具体如下：

1. 平启动

设定Initial Condition->Startup Type为from Zero-state，即可实现平启动，相当于不采用任何特殊启动方法。

需要说明的是，平启动模式下，同步发电机量测标识中稳态开路电势 Ef0 量测信号、稳态机械转矩 Tm0 量测信号无意义。

2. 电压源转电机

设定Initial Condition栏中Startup Type为Source to Machine，即电压源转电机启动类型。此时需要指定Ramping Time（电压爬升时间），Initial Voltage Magnitude（初始相电压标幺值），Initial Voltage Phase（初始相电压相位），以及Source to Machine Transition Signal（电压源-电机切换信号）动态参数，动态参数的使用详见 参数及引脚体系。如：可填入@S2M。@S2M信号由一个阶跃信号发生器产生，是一个从 0 阶跃到 1 的信号。在@S2M为 0 时，电机为一个理想电压源，其幅值和相位线性爬升至Initial Voltage Magnitude，Initial Voltage Phase两参数给定的端电压值。当@S2M信号阶跃到 1 时，电压源切换为电机。

需要说明的是，电压源转电机模式下，同步发电机量测标识中稳态开路电势 Ef0 量测信号、稳态机械转矩 Tm0 量测信号、转子角量测信号以及Q 轴与端电压相量夹角信号在@S2M信号为 1 前，均无意义。

3. 斜坡等效电压源启动

设定Initial Condition栏中Startup Type为Ramping Equivalent Voltage，即斜坡等效电压源启动启动类型。此时需要指定Ramping Time（电压爬升时间），Initial Voltage Magnitude（初始相电压标幺值），Initial Voltage Phase（初始相电压相位），Initial Active Power（初始有功功率），Initial Reactive Power（初始无功功率），以及Source to Machine Transition Signal（电压源-电机切换信号）动态参数，动态参数的使用详见 参数及引脚体系。如：可填入@S2M。@S2M信号由一个阶跃信号发生器产生，是一个从 0 阶跃到 1 的信号。

该启动方法与电压源转电机的启动方法类似，区别在于在@S2M为 0 时，电机为一个串联导纳矩阵的电压源，其导纳矩阵G与电机的电磁暂态仿真等效导纳矩阵一致（可参考论文³及⁴），电压源的幅值和相位由功率及端口电压确定。当@S2M信号阶跃到 1 时，由含内阻电压源切换为电机，该启动方式的优势在于切换过程无需修改系统导纳矩阵。

需要说明的是，电压源转电机模式下，同步发电机量测标识中稳态开路电势 Ef0 量测信号、稳态机械转矩 Tm0 量测信号、转子角量测信号以及Q 轴与端电压相量夹角信号在@S2M信号为 1 前，均无意义。

同步发电机转子转速解锁信号

默认情况下，无论选择转速控制模式还是转矩控制模式，同步发电机的转子均处在额定转速下的锁转速模式。需要用户提供Rotor Unlocking Signal动态参数来进行解锁。如：可填入@L2N。@L2N 信号由一个阶跃信号发生器产生，是一个从 0 阶跃到 1 的信号。在@L2N为 0 时，转速恒定为额定转速。当@L2N信号阶跃到 1 时，转速放开。在转速控制模式下，转速与输入的受控信号相同；在转矩控制下，转速由转速方程控制。

设定Initial Condition->Startup Type为from Steady-state，即稳态启动。此时电机需要设置Initial Voltage Magnitude（初始相电压标幺值）, Initial Voltage Phase（初始相电压相位），Initial Active Power（初始有功功率），Initial Reactive Power（初始无功功率）四个参数。此类启动方式适用于整个系统从潮流断面直接启动，详见 潮流断面启动 功能。

案例

可参考单机无穷大系统的潮流计算和电磁暂态仿真文档。

常见问题

参考文献

脚注

1. Kundur, Prabha, Neal J. Balu, and Mark G. Lauby. Power system stability and control. Vol. 7. New York: McGraw-hill, 1994. ↩︎

2. Krause, Paul, et al. Analysis of electric machinery and drive systems. Vol. 75. John Wiley & Sons, 2013. ↩︎

3. 1. Xia, Y. et al. An Efficient Phase Domain Synchronous Machine Model With Constant Equivalent Admittance Matrix. IEEE Trans. Power Delivery 34, 929–940 (2019). 下载论文
   ↩︎ ↩︎²

4. Wang, L. & Jatskevich, J. A Voltage-Behind-Reactance Synchronous Machine Model for the EMTP-Type Solution. IEEE Trans. Power Syst. 21, 1539–1549 (2006). 下载论文 ↩︎ ↩︎²