一种具有图形显示的无刷励磁系统响应计算方法技术方案

本发明专利技术提供了一种具有图形显示的无刷励磁系统响应计算方法，其特征在于，步骤为：先输入无刷励磁机特性曲线数据，拟合无刷励磁机特性曲线，并自动显示曲线，求取每计算点处励磁电源的输出电压与励磁绕组电阻上压降的电压差值，求取每计算点处电压差值与励磁绕组电感的比值及两计算点间该比值的平均，再运用函数得到电压ＶＯＤＣ与时间ｔ的关系函数ｆ＿ＶＤＣｖｓＴ（ｘ），求取电压上升到汽轮发电机额定励磁电压所需的时间ｔ０及电压上升到强励顶值电压所需的时间ｔ＿ＣＲ，求取电压响应比ＲＡＴＩＯ。本发明专利技术提供了一种具有图形显示的无刷励磁系统响应计算方法，该算法简洁明了，并具有实时图形显示，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，能计算发电机无刷 励磁系统响应特性，并具有即时图形显示，属于发电机励磁

技术介绍
励磁系统是指能按给定规律为同步发电机提供励磁电源的系统的总称，主要包括 为同步发电机提供励磁电流的电源、对励磁电流进行调节的装置等。交流励磁机-旋转整 流器励磁系统简称无刷励磁系统，其中交流励磁机电枢和旋转整流器是发电机的励磁电 源，永磁机和SCR则是交流励磁机的励磁电源。励磁系统顶值电压倍数(或称强励倍数)指在强励工况下，励磁系统输出的最大 励磁电压与额定励磁电压之比，可表示为__ ^f maxKu=---式中Ku_顶值电压倍数(一般以额定励磁电压为IPu值)；0JN ,Ufnax-最大励磁顶值电压；ufN——发电机额定励磁电压。由励磁系统响应曲线确定的0. 5秒内励磁系统输出电压的增量AUe除以额定励T, aUe磁电压，称为平均励磁电压上升率Ve，用下式表示:VE=^f^。高起始响应励磁系统是这样定义的在规定的条件下，励磁系统达到顶值电压与 额定负载时磁场电压之差的95%所需的时间小于或等于0. 1秒。目前为止还没有一种无刷励磁系统响应计算方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是运用MathCAD软件提供了 一种具有图形 显示的无刷励磁系统响应计算方法，其特征在于，步骤为步骤1、输入无刷励磁机特性曲线数据IFO和V0DC，其中，IFO指励磁机的励磁 电流，VODC指励磁机的输出电压，运用函数IFVDC = lspline (IF0，V0DC)和ff(x)= interp(IFVDC, IFO, V0DC, χ)拟合无刷励磁机特性曲线，并自动显示曲线ff (χ)，其中， Ispline及interp为MathCAD软件中的样条插值函数； 步骤2、计算励磁机特性曲线的斜率Dff (χ)，Dff(x) = ^ff{x)，并求出每个计算点OX上的斜率，则第i个计算点的斜率Sxi = Dff (IFOi)，其中，Dff表示求导运算，IFOi表示励磁 机的励磁电流值系列；步骤3、输入励磁机的气隙线斜率Stl，励磁绕组电感Lf，汽轮发电机额定励磁电压 VNDC，汽轮发电机额定励磁电流IFN，汽轮发电机转子绕组电阻Rfltltl ；步骤4、求取每个计算点处的计算电感，则第i个计算点处的计算电感步骤5、求取每个计算点处的无刷励磁机励磁绕组上的压降，则第i个计算点处的 无刷励磁机励磁绕组上的压降Vfi = Rfloo · IFOi ；步骤6、输入无刷励磁机的励磁电源的调整特性曲线数据PIFO和PV0DC，其 中，PIFO和PVODC分别指励磁机的励磁电源输出的电流和电压，运用函数PIFVDC = pspline(PIF0, PV0DC)和 pff(x) = interp (PIFVDC, PIFO, PVODC, χ)拟合该特性曲线，其 中，pspline为MathCAD软件中的样条插值函数；步骤7、求取每计算点处励磁电源的输出电压与励磁绕组电阻上压降的电压差值， 则第i个计算点处励磁电源的输出电压与励磁绕组电阻上压降的电压差值VFVi = VRi-Vfi, 其中，VRi为第i个计算点处励磁电源的输出电压，Vfi为第i个计算点处励磁机励磁绕组 上的压降；步骤8、求取每计算点处电压差值与励磁绕组电感的比值及两计算点间该比值的VFV平均值，则第i个计算点处电压差值与励磁绕组电感的比值，该计算点与第LxiVFVL +VFVLi+1个计算点处该比值的平均值Jf7FFL, =‘ 2 丄‘+1 ；步骤9、求取第i个计算点至第i+Ι个计算点间电压上升所需的时间 Λ MFM = AVFVL ‘ Δ IF表示第i个计算点至第i+1个计算点间励磁机励磁电流的差值；步骤10、求取电压从零开始上升到每一计算点所需的时间，则电压从零开始上升 到第i个计算点所需的时间、=tg+Ati，其中，tH为电压从零开始上升到第i-Ι个计算 点所需的时间，八t为第i-Ι个计算点至第i个计算点间电压上升所需的时间，再运用函数 VDCvsT = lspline (t,V0DC) R f_VDCvsT (χ) = interp (VDCvsT, t, VODC, χ)得到电压 VODC 与时间t的关系函数f_VDCvsT(x)；步骤11、求取电压上升到汽轮发电机额定励磁电压所需的时间、及电压上升到强 励顶值电压所需的时间t_CR ；步骤12、求取考虑顶值电压后，电压从额定电压开始上升时对应每一计算点的励 磁机的输出电压，则第i个计算点的励磁机的输出电压VDCi = if(f_VDCvsT(ti+t0) < CRv, f_VDCvsT (ti+t0) < CRv, CRv)，其中，if 为条件运算符，f_VDCvsT (tjt。)表示在 tjt。时励磁 机输出的励磁电压，CRv表示励磁机的顶值电压，并运用函数M= lspline(t，VDC)和g(y) =interp (Μ, t，VDC，y)拟合电压上升曲线g (y)，并自动绘出电压上升曲线g (y)，其中，t表 示离散的时间点系列，VDC表示计算的励磁机的输出电压系列，y为表示连续的时间变量；步骤13、根据 g(t_VR) = (CRv-VNDC) *0. 95+VNDC，求取电压上升时间 t_VR ；步骤14、 求取 电压响应 比RATIO， 先根据 (g(0) + ) 0520-5= \{g{y)-VNDC)dy求出u值，其中，g(0)表示强励前励磁 0机的起始励磁电压，VNDC表示等于励磁机的起始励磁电压，g(0)等于VNDC，再根据 iMTYO= H=算出电压响应比RATIO。本专利技术提供了，该算法简洁明 了，并具有实时图形显示，实用性强。附图说明图1为励磁机的特性曲线示意图；图2为无刷励磁系统的电压响应示意图。具体实施例方式以下结合实施例来具体说明本专利技术。实施例本专利技术提供了，其步骤为步骤1、输入无刷励磁机特性曲线数据IFO和V0DC，其中，IFO指励磁机的励磁 电流，VODC指励磁机的输出电压，运用函数IFVDC = IsplinedFO, V0DC)和ff(x)= interp(IFVDC, IFO, V0DC, χ)拟合无刷励磁机特性曲线，并自动显示曲线ff (χ)，其中， Ispline及interp为MathCAD软件中的样条插值函数，该曲线如图1所示； 步骤2、计算励磁机特性曲线的斜率Dff (χ)，Dff(X) = — ff(x)，并求出每个计算点dx上的斜率，则第i个计算点的斜率Sxi = Dff (IFOi)，其中，Dff表示求导运算，IFOi表示励磁 机的励磁电流值系列，它是一个等差数列，等差值可为40，100等；步骤3、输入励磁机的气隙线斜率Stl，励磁绕组电感Lf，汽轮发电机额定励磁电压 VNDC，汽轮发电机额定励磁电流IFN，汽轮发电机转子绕组电阻Rfltltl ；步骤4、求取每个计算点处的计算电感，则第i个计算点处的计算电感 r h.Sxi ο步骤5、求取每个计算点处的无刷励磁机励磁绕组上的压降，则第i个计算点处的 无刷励磁机励磁绕组上的压降Vfi = Rfloo · IFOi ；步骤6、输入无刷励磁机的励磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有图形显示的无刷励磁系统响应计算方法，其特征在于，步骤为：步骤１、输入无刷励磁机特性曲线数据ＩＦＯ和ＶＯＤＣ，其中，ＩＦＯ指励磁机的励磁电流，ＶＯＤＣ指励磁机的输出电压，运用函数ＩＦＶＤＣ＝ｌｓｐｌｉｎｅ（ＩＦ０，ＶＯＤＣ）和ｆｆ（ｘ）＝ｉｎｔｅｒｐ（ＩＦＶＤＣ，ＩＦＯ，ＶＯＤＣ，ｘ）拟合无刷励磁机特性曲线，并自动显示曲线ｆｆ（ｘ），其中，ｌｓｐｌｉｎｅ及ｉｎｔｅｒｐ为ＭａｔｈＣＡＤ软件中的样条插值函数；步骤２、计算励磁机特性曲线的斜率Ｄｆｆ（ｘ），Ｄｆｆ（ｘ）＝ｄ／ｄ上升所需的时间，再运用函数ＶＤＣｖｓＴ＝ｌｓｐｌｉｎｅ（ｔ，ＶＯＤＣ）及ｆ＿ＶＤＣｖｓＴ（ｘ）＝ｉｎｔｅｒｐ（ＶＤＣｖｓＴ，ｔ，ＶＯＤＣ，ｘ）得到电压ＶＯＤＣ与时间ｔ的关系函数ｆ＿ＶＤＣｖｓＴ（ｘ）；步骤１１、求取电压上升到汽轮发电机额定励磁电压所需的时间ｔ↓［０］及电压上升到强励顶值电压所需的时间ｔ＿ＣＲ；步骤１２、求取考虑顶值电压后，电压从额定电压开始上升时对应每一计算点的励磁机的输出电压，则第ｉ个计算点的励磁机的输出电压ＶＤＣ↓［ｉ］＝ｉｆ（ｆ＿ＶＤＣｖｓＴ（ｔ↓［ｉ］＋ｔ↓［０］）＜ＣＲｖ，ｆ＿ＶＤＣｖｓＴ（ｔ↓［ｉ］＋ｔ↓［０］）＜ＣＲｖ，ＣＲｖ），其中，ｉｆ为条件运算符，ｆ＿ＶＤＣｖｓＴ（ｔ↓［ｉ］＋ｔ↓［０］）表示在ｔ↓［ｉ］＋ｔ↓［０］时励磁机输出的励磁电压，ＣＲｖ表示励磁机的顶值电压，并运用函数Ｍ＝ｌｓｐｌｉｎｅ（ｔ，ＶＤＣ）和ｇ（ｙ）＝ｉｎｔｅｒｐ（Ｍ，ｔ，ＶＤＣ，ｙ）拟合电压上升曲线ｇ（ｙ），并自动绘出电压上升曲线ｇ（ｙ），其中，ｔ表示离散的时间点系列，ＶＤＣ表示计算的励磁机的输出电压系列，ｙ为表示连续的时间变量；步骤１３、根据ｇ（ｔ＿ＶＲ）＝（ＣＲｖ－ＶＮＤＣ）＊０．９５＋ＶＮＤＣ，求取电压上升时间ｔ＿ＶＲ；步骤１４、求取电压响应比ＲＡＴＩＯ，先根据［（ｇ（０）＋ｕ）／２－ｇ（０）］.０．５＝＊（ｇ（ｙ）－ＶＮＤＣ）ｄｙ求出ｕ值，其中，ｇ（０）表示强励前励磁机的起始励磁电压，ＶＮＤＣ表示等于励磁机的起始励磁电压，ｇ（０）等于ＶＮＤＣ，再根据ＲＡＴＩＯ＝μ－ｇ（０）／０．５.ＶＮＤＣ算出电压响应比ＲＡＴＩＯ。ｘｆｆ（ｘ），并求出每个计算点上的斜率，则第ｉ个计算点的斜率Ｓ↓［ｘｉ］＝Ｄｆｆ（ＩＦＯ↓［ｉ］），其中，Ｄｆｆ表示求导运算，ＩＦＯ↓［ｉ］表示励磁机的励磁电流值系列；步骤３、输入励磁机的气隙线斜率Ｓ↓［０］，励磁绕...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑东平，袁建华，王庭山，刘明行，邹玲玲，方烨，
申请(专利权)人：上海电气电站设备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]