[发明专利]一种具有图形显示的无刷励磁系统响应计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有图形显示的无刷励磁系统响应计算方法，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领域。

背景技术

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：

式中：K_u——顶值电压倍数(一般以额定励磁电压为1Pu值)；U_fnax--最大励磁顶值电压；U_fN——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ΔU_E除以额定励磁电压，称为平均励磁电压上升率V_E，用下式表示：

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有图形显示的无刷励磁系统响应计算方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是运用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IF0和VODC，其中，IF0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，IF0，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)，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S₀，励磁绕组电感L_f，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R_f100；

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Vf_i＝R_f100·IFO_i；

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PVODC，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(PIFO，PVODC)和pff(x)＝interp(PIFVDC，PIFO，PVODC，x)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VFV_i＝VR_i-Vf_i，其中，VR_i为第i个计算点处励磁电源的输出电压，Vf_i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i+1个计算点处该比值的平均值

步骤9、求取第i个计算点至第i+1个计算点间电压上升所需的时间ΔIF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；