一种基于暂态电抗后电势的异步电动机等效惯量评估方法技术

本发明专利技术属于异步电动机惯量评估技术领域，针对现有评估方法不能深刻反映异步电动机内部规律、直观理解异步电动机在系统频率扰动时的惯量评估问题，公开了一种基于暂态电抗后电势的异步电动机等效惯量评估方法。该方法首先在异步电动机暂态电抗后电势与输入、输出功率之间的关系的基础上，提出了基于暂态电抗后电势的幅相运动方程。其次，利用小信号分析方法得到异步电动机机电时间尺度下，含等效惯量的暂态电抗后电势相位运动方程，进而评估异步电动机的等效惯量。最后，通过时域仿真，验证了所提异步电动机等效惯量评估方法的正确性和有效性。效性。效性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于暂态电抗后电势的异步电动机等效惯量评估方法


[0001]本专利技术属于异步电动机惯量评估
，具体为一种基于暂态电抗后电势的异步电动机等效惯量评估方法。

技术介绍

[0002]随着可再生能源的快速发展，大量同步电源逐渐被风、光等非同步电源所取代。由于传统控制策略下的非同步电源无惯量响应特性，因此同步电源的不断减少，使得系统总的惯量水平下降，系统频率特性恶化，严重时可能造成系统故障甚至电网解列。而在负荷侧，占比较高的异步电动机本质上能对电网频率扰动提供惯量支撑。在此背景下，异步电动机惯量对黑启动过程中系统频率特性的影响尤为突显。因此，针对黑启动过程中系统频率稳定问题，评估异步电动机惯量就显得尤为重要。
[0003]异步电机因能够通过释放转子动能对系统频率扰动提供惯量支撑而在近年来引起了学者们的关注。为了准确评估异步电机在系统频率扰动时的惯量水平，Morren J、Keung P K等通过计算转子动能与其容量的比值来得到异步电机的转动惯量，进而分析异步电机对系统频率特性的影响。Prabha Kundur、Pradhan C等在研本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于暂态电抗后电势的异步电动机等效惯量评估方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，提出基于暂态电抗后电势的幅相运动方程；步骤2，利用小信号分析方法得到异步电动机机电时间尺度下含等效惯量的暂态电抗后电势相位运动方程，进而评估异步电动机的等效惯量。2.根据权利要求1所述的一种基于暂态电抗后电势的异步电动机等效惯量评估方法，其特征在于：所述步骤1中基于暂态电抗后电势的幅相运动方程提出的具体过程为：现有的异步电动机的建模方法，主要用暂态电抗后电势的运动规律来表征异步电动机的动态特性，忽略定子绕组电磁暂态与定子电阻，并将转子绕组短接，因此，异步电动机的标幺电气方程可以归纳为：定转子电压方程：式中：ψ，i，u，R
r
分别表示磁链、电流、电压和转子电阻；下标d，q，s，r分别表示d轴分量，q轴分量，定子变量和转子变量；ω
base
，ω
s
，ω
r
分别为角速度基值、旋转磁场的角速度和转子转速；t表示时间；磁链方程为：有：L
s
＝L
σs
+L
m
和L
r
＝L
σr
+L
m
式中：L
σs
，L
σr
为定子和转子的标幺漏电感；L
m
为标幺互电感；将定子电压方程合并，并表达成相量形式后，有：U
s
＝jX
′
s
I
s
+U
′ꢀꢀ
(3)式中，U
′
表示暂态电抗后电势矢量；U
s
表示定子侧端电压矢量；j为虚数单位；X
′
s
为暂态电抗；I
s
为定子电流；由式(3)可知，机电时间尺度下，忽略异步电动机定子绕组电磁暂态及定子电阻，并将转子侧电抗折算至定子侧，由于定转子漏抗远小于励磁电抗，因此将定子漏抗经戴维南等效折算至转子侧后可知，暂态电抗后电势矢量U
′
与定子侧端电压矢量U
s
的运动规律相等；由此可得，矢量U
′
的旋转速度与旋转磁场的角速度ω
s
相等，后续用旋转磁场的角速度
ω
s
表示矢量U
′
的旋转速度，有：ω
s
＝ω+ω
r
ꢀꢀ
(4)其中，ω为转差频率。暂态电抗后电势矢量U
′
的运动规律可以描述异步电动机的动态特性，通过研究矢量U
′
旋转速度的变化规律，可以得到异步电动机基于暂态电抗后电势的幅相运动方程，即：式中，u
′
表示暂态电抗后电势；L
r
为定子和转子的标幺漏电感之和；θ为暂态电抗后电势相位；Q
e
为无功功率；P
e
表示有功功率；根据气隙功率与机械功率的平衡过程，异步电动机的转子运动方程可表示为：式中：P
g
表示气隙功率，在数值上与异步电动机输入有功功率P
e
相等；H表示惯性时间常数；P
m
为机械功率，其大小受转子转速影响，可表示为：P
m
＝f(ω
r
)
ꢀꢀ
(7)式中，P0为负荷系数；据式(4)可知，由于暂态电抗后电势旋转速度与系统频率在标幺值情况下相等，因此暂态电抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴勇，秦鹏慧，米俊毅，李贵君，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：