2电力系统元件模型

2。1 同步发电机详细模型

理想的同步发电机具有图2。1所示结构[11]：

图2。1  同步发电机原理结构图

图中可见，同步发电机包含转子（Rotor）和定子（Stator），通过两者的气隙磁场实现能量的传递。

转子上缠绕励磁绕组，励磁绕组中流过直流电流产生磁场。在运行时，原动机高速旋转带动转子旋转，使转子绕组产生的磁场随之旋转。

定子上安装三相电枢绕组，两相间隔120电角度。高速旋转中转子磁场切割三相绕组，在定子绕组上产生交流电动势，带上负载形成回路后随即产生定子电流，这样就完成了机电能量转换。电枢中流过三相对称电流时在气隙之中产生出一个旋转的电枢磁场，在稳定运行时，定子和转子磁场旋转的速度是相同的，称为同步转速： 式中为转速，为频率，为磁极的对数。

转子上除了励磁绕组还绕有阻尼绕组，阻尼绕组的作用在电机受到扰动时得以凸显。在同步电机运行时若发生扰动导致转子与旋转磁场产生相对运动，此时阻尼绕组中便会产生感应电流，它与旋转磁场相互作用，产生阻止相对运动的转矩，从而抑制振荡。

为了表示出同步发电机的特性，定义了直轴（轴）和交轴（轴）的概念，其中轴轴线为转子励磁绕组轴线，根据IEEE的标准[12]定义，轴超前于轴90。

2。1。1  坐标下详细模型导出来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-

在考虑同步发电机的数学模型时，常常采用一些忽略次要因素的理想化假设，首先忽略磁滞的影响；其次认为定子的三相绕组皆在气隙中产生标准的正弦磁动势，即忽略谐波的影响；最后认为转子结构完全对称且忽略定子槽对转子电感的影响。以上假设都已通过实验证实是可行的。为了方便处理，还省略了磁饱和的影响，然而必须要承认，饱和效应实际会影响电机的参数，这在文献[1]中有详细的讨论。

为了导出发电机方程，需要先确定电流的正方向。一般认为转子逆时针旋转为正，定子上三绕组产生磁链，且正的相电流产生的是相应的负的磁动势以及磁链。

在规定的正方向下，我们可以通过Kirchhoff电压定律（KVL）和Faraday电磁感应定律得到定子各相绕组的电压方程：