[发明专利]一种确定恒速恒频电气系统在负载扰动时电磁响应的方法

权利要求书

1.一种确定恒速恒频电气系统在负载扰动时电磁响应的方法，其特征在于步骤如下：

(1)根据恒速恒频电源的硬件结构以及电压调节器的控制方式，建立各个模块的频域模型；

(2)根据主发电机的结构与特性，得到描述主发电机电磁特性的时域模型；

式中u_d、u_q、u₀分别为主发电机定子绕组d轴、q轴和0轴电压；u_f为励磁绕组电压；u_D、u_Q为主发电机转子绕组D轴、Q轴电压；ψ′_d、ψ′_q、ψ′₀为定子绕组d轴、q轴和0轴磁链；ψ′_f为励磁绕组磁链；ψ′_D、ψ′_Q为转子绕组D轴、Q轴磁链；r_a为定子绕组电阻；r_f为励磁绕组电阻；r_D、r_Q为转子绕组电阻；i_d、i_q、i₀为定子绕组d轴、q轴和0轴电流；i_f为励磁绕组电流；i_d、i_Q为转子绕组D轴、Q轴电流；ω为交流侧电压的角频率；

(3)将步骤(1)得到的频域模型与步骤(2)时域模型结合起来，构成恒速恒频电源系统的混合模型；

(4)联立混合模型与负载的约束方程，利用频域模型得到时域模型需要的条件，通过求解微分方程组的方法，得到恒速恒频电源的电磁响应。

2.根据权利要求1所述确定恒速恒频电气系统在负载扰动时电磁响应的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，忽略非线性因素的影响，利用频域模型得到主发电机输出相电压u_o与励磁绕组电压u_f的关系：

u_f＝(U_ref-u_oG_b(s))G_f(s)

式中U_ref为主发电机输出参考电压； K_t为检测环节放大倍数，T_t为检测环节时间常数，T₁、T₂为较正环节时间常数； U_dzm为比较器检测输入端的电压纹波幅值，U_PMG为永磁副励磁机提供的直流电压，T_a，T_b为超前、滞后时间常数，K_z为整流器放大倍数，K_e为励磁机放大倍数，T_e为励磁机时间常数。

3.根据权利要求2所述确定恒速恒频电气系统在负载扰动时电磁响应的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，组合频域模型与时域模型得到频域、时域混合模型：

4.根据权利要求2所述确定恒速恒频电气系统在负载扰动时电磁响应的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，结合混合模型与负载的约束方程，得到确定恒速恒频电气系统在负载扰动时电磁响应的方程组：

式中Z_L为负载，u_o为输出相电压，i_o为输出相电流，在某一时刻t₀，根据主发电机输出的初始状态u_o0，利用频域模型得到主发电机励磁绕组电压u_f；将u_f代入主发电机时域模型，根据主发电机初始状态以及负载约束方程，利用求解微分方程组的方法，得到该时刻主发电机的状态u_d、u_q、u₀、u_D、u_Q、i_d、i_q、i₀、i_f、i_D、i_Q以及u_o、i_o，得到的物理量作为下一步，即为t₀+Δt时刻的初始值，这样循环迭代，直到计算终止；在以上过程中得到的电压、电流以及磁链为恒速恒频电源的电磁响应。