PSCAD中的发电机模型

1.Synchronous Machine（同步机）

本组件有一选项是可以模拟Q轴的两个阻尼绕组，因此它可以作为隐极极或者凸极机使用。其速度可以由给“w”输入一个正值直接控制，或者将机械转矩输入到“Tm”上。

使用此组件模拟同步机有许多优势。对于一般应用，那些标注为“Advanced”的参数可以不用修改直接采用默认值，这样做不会改变设备的特性。本组件的这些特点主要是为了初始化仿真以及更快的达到期望的稳态。

期望的稳态由潮流可知。在仿真中一旦达到稳态，可能就要使用故障、扰动等等来看看系统的暂态响应。

2.Squirrel Cage Induction Machine（鼠笼感应电动机）

本组件可以运行于“速度控制”或“转矩控制”模式下。在“速度控制”模式下，电动机按照输入“W”的规定速度运转。在转矩控制模式下，速度根据设备的惯性、阻尼和输入转矩、输出转矩求得。

通常，此型电动机在启动时采用“速度控制”，输入“W”取值为额定标么转速（0.98），在电动机最初的暂态结束（过渡到稳态）后采用转矩控制。本组件可以和“Multi-Mass Torsional Shaft Interface”组件配合使用。

3.Wound Rotor Induction Machine（绕线转子感应电动机）

此感应电动机可采用“速度控制”和“转矩控制”模式运行。通常，通常，此型电动机在启动时采用“速度控制”，输入“W”取值为额定标么转速（0.98），在电动机最初的暂态结束（过渡到稳态）后采用转矩控制。本组件可以和“Multi-Mass Torsional Shaft Interface”组件配合使用。

4.Two Winding DC Machine（两绕组直流电机）

本绕组模拟了两绕组直流电机。如果外部接线正确的话，电枢绕组两端（right side + and -），磁场绕组两端（top + and -）。这样可以满足孤立励磁机、并联或串联电机仿真的需要。

组件“Multi-Mass Torsional Shaft Interface”可与本组件配合使用，以考虑转子的机械暂态。

注意：电机的典型连接和直流电机的多块模型已经再PSCAD例子中给出，可以供参考。本组件的输入输出信号的描述如下：

●W: 转子的输入机械转矩[p.u.];

●Te: 电机的输出电气转矩[p.u.]。

5.Permanent Magnet Synchronous Machine（永磁同步电机）

本组件模拟了永磁同步电机。除了三个定子绕组外，又额外加入了两个短路绕组以

模拟电磁阻尼效应。可给“W ”输入一正值直接控制电机的速度，“Te ”是电气转矩。

描述此模型的方程如下：

这里，

kq

λ'，kd λ' ＝ 短路阻尼绕组的磁链。 6. Multi-Mass Torsional Shaft Interface （多质量扭转轴界面）

本组件模拟了与单一旋转轴相联的最多6个质量块的动态过程。一个质量块用来代表发电机，电气转矩“Te ”施加其上。一个质量块用来代表励磁。其它的质量块代表原动机，并把机械转矩“Tm ”分据其上。发电机速度“Wpu ”或“Wrad ”为输出，以作为电机模型的输入。

7. Wind Source （风源）

本组件模拟了风力发电机所用风速：

输入：

ES: 代表风速的外部信号，[m/s]；

输出：

Vw: 风机的可用风速。

外部信号Es用以模拟任何形式的风力波动，包括本组件没有定义的波动形式。用户可以选择“使用”或“不使用”这个输入。

风场测试所得的风变化记录可以导入本组件，生成风机所用的风速输入。

8.Wind Turbine（风机）

本组件模拟了风机。输入是风速Vw和于涡轮机相连的风力发电机的机械转速w。Beta是涡轮桨页的节面角，单位为度。Tm和P是基于机组额定功率的的输出标么转矩和功率。

输入：

Vw:风速（必须为正值），[m/s]；

W: 机械转速，[rad/s]；

Beta:节面角，[°]。

输出：

Tm: 输出的机械转矩，[p.u.]；

P: 输出的机械功率，[p.u.]。

9.Wind Governor（风调速器）

本组件模拟了风机的节面角调节器。模型的输入是机组的机械转速Wm和风机的输出功率Pg。输出是风机的节面角。

输入：

Wm: 机组的机械转速，[rad/s]；

Pg: 机组基于额定功率的功率输出，[p.u.]。

输出：

Beta:节面角，[°]。

10.I nternal Combustion Engine（内燃机）

本组件模拟了1至12缸，2至4冲程的内燃机。给定一个轴速控制w和燃料吸纳因子FL，就会生成一个基于输入极角度（转矩）曲线的机械轴转矩Tm。本组件可作为原动机，将Tm与PSCAD中发电机模型的机械转矩输入相连。

本组件可模拟气缸拒燃，对每一个拒燃的气缸给定一转矩的减少百分比，由此就可模拟出拒燃的气缸数量和减少的转矩百分比之间的关系。

组件有以下输入和输出：

w: 输入的轴机械转速控制，[p.u.]；

FL: 引擎的燃料吸纳因子。其与输出转矩Tm成比例，[p.u.]；

Tm：轴转矩输出，标么值基于机组的额定参数，[p.u.]；

MF: 输入——使用/不使用气缸的拒燃控制。使用的话就选择Misfired Cylinders | Yes。

11.AC Exciters（交流励磁）

本组件模拟了IEEE标准型励磁机。输入参数中时间常数单位用“sec”，其它输入参数都是标么值。将不同的输入和输出描述如下：

输入：

Ef0:本输入定义了仿真期间发电机的输出励磁电压。Ef0可由用户或由相联的同步发电机组所定义。

[VT/IT]: 本输入是一3元素的数组，其数据来源于同步发电机（前提当然是发电机设定可以输出这些数据）。VT是机端电压有效值。IT是同步发电机机端电流值，其为复数形式。IT的实部与VT同相，虚部与VT正交（滞后为正）。

VS: 此输入仅在励磁使用PSS时使用。

Vref: 此输入定义了同步发电机机端电压参考值。此值可来源于不同的组件，包括“slider”、“实常数”组件或其它信号。

输出：

Ef: 此输出是计算出的励磁电压，可直接应用于同步发电机。使用“wire”组件实现它们之间的连接。

Vref0: 此输出是参考电压的初始化值，可供用户选用。

12.D C Exciters（直流励磁）

本组件模拟了IEEE标准型励磁机。输入参数中时间常数单位用“sec”，其它输入参数都是标么值。将不同的输入和输出描述如下：

输入：

Ef0:本输入定义了仿真期间发电机的输出励磁电压。Ef0可由用户或由相联的同步发电机组所定义。本模型会初始化内部变量，因此此输入的初始时等于输出Ef。

[VT/IT]: 本输入是一3元素的数组，其数据来源于同步发电机（前提当然是发电机设定可以输出这些数据）。VT是机端电压有效值。IT是同步发电机机端电流值，其为复数形式。IT的实部与VT同相，虚部与VT正交（滞后为正）。

VS: 此输入仅在励磁使用PSS时使用。注意，DC3A型励磁机没有VS输出。

Vref: 此输入定义了同步发电机机端电压参考值。此值可来源于不同的组件，包括“slider”、“实常数”组件或其它信号。

输出：

Ef: 此输出是计算出的励磁电压，可直接应用于同步发电机。使用“wire”组件实现它们之间的连接。

Vref0: 此输出是参考电压的初始化值，可供用户选用。

13.S tatic Exciters（静止励磁）

本组件模拟了IEEE标准型励磁机。输入参数中时间常数单位用“sec”，其它输入参数都是标么值。将不同的输入和输出描述如下：

输入：

Ef0:本输入定义了仿真期间发电机的输出励磁电压。Ef0可由用户或由相联的同步发电机组所定义。

[VT/IT]: 本输入是一3元素的数组，其数据来源于同步发电机（前提当然是发电机设定可以输出这些数据）。VT是机端电压有效值。IT是同步发电机机端电流值，其为复数形式。IT的实部与VT同相，虚部与VT正交（滞后为正）。

Vref: 此输入定义了同步发电机机端电压参考值。此值可来源于不同的组件，包括“slider”、“实常数”组件或其它信号。

VS: 此输入仅在励磁使用PSS时使用。

If: 此参数定义了一个由机组模型产生的励磁电流，可由数据线传递给本励磁模块。它可用于饱和或补偿励磁模型中。

输出：

Ef: 此输出是计算出的励磁电压，可直接应用于同步发电机。使用“wire”组件实现它们之间的连接。

Vref0: 此输出是参考电压的初始化值，可供用户选用。

14.V2 Compatible Solid State Exciter (SCRX19)（V2协调型固态静

止励磁）

本组件基于IEEE的SCRX型固态静止励磁机模型。控制系统改变励磁电压将系统电压维持在Vref。注意的是，本励磁模型不会进行初始化，这就意味着它会对接收到的发

电机模型的所有状态给予响应。

输入：

Vref:标么形式的参考电压，是励磁机的控制对象。

If: 从发电机输入来的标么励磁电流。使用时用的是负电流逻辑。在本组件的输入参数中，有一输入“Reverse Resistance”的选项，当负励磁电流试图注入本组件时，这一选项就自动施加到励磁电流上。较大的默认电流会避免出现负的励磁电流。

Vabc:从“Node Loop”组件得到数据，使用“Ware”组件来实现Vabc和“Node Loop”之间的连接。

Exst: 适用于PSS存在时的情况，用于修改Vref。此输入只有在选择了Extra Input Signal?为有效时才起作用。

输出：

Ef: 此输出是计算出的励磁电压，可直接应用于同步发电机。使用“wire”组件实现它们之间的连接。

15.P ower System Stabilizers（PSS）

本组件模拟了IEEE标准型PSS。模型的输入有标么转速w、同步机机端电压Vt、离散控制器参考值Vk。输出为Vs，也可是转速、机端的频率、功率或无输出。

16.H ydro Governors（水轮机调速器）

本组件模拟了三种IEEE标准型水轮机调速器模型：

?GOV1: 机械－液压控制；

?GOV2: 包括引导和伺服机构动态的PID控制

?GOV3: 针对甩负荷研究的增强型控制。

本组件的输入包括标么转速w，标么转速参考值Wref和初始化时阀门的位置z0。输出是阀门位置z。

17.H ydro Turbines（水轮机）

本组件模拟了IEEE水轮机模型。本组件的输入包括标么转速w，标么转速参考值Wref和阀门的位置z。输出是机械转矩Tm（作为同步发电机的输入）和初始阀门位置zi（作为相联水轮机调速器的初始化输入）。

18.V2 Compatible Hydro Governor (HGOV18)（V2协调型水轮机

调速器）

本组件模拟了IEEE的2型水轮机调速器和涡轮机的一体模型，是“V2 SNC375 Machine Model (已不用)”的紧凑版本，是专对对老版本的创建和改进。处于兼容的考虑还将其保留在PSCAD模板库中。

输入：

?SP: 转速参考值， [p.u.]；

?Tm0: 机组的机械转矩， [p.u.]；

?w: 发电机转子转速， [rad/s].

输出:

?Tm: 机械转矩输出 [p.u.].

19.T hermal (Steam) Governors（热工/蒸汽调速器）

本组件代表了以下5种IEEE的热工调速器模型：

?GOV1: 近似机械－液压控制；

?GOV2: 机械－液压控制 (GE)；

?GOV3: 电气－液压控制 (GE)；

?GOV4: DEH 控制 (Westinghouse)；

?GOV5: NEI Parsons 控制。

本组件的输入包括标么转速w，标么转速参考值Wref。输出是阀门位置z。输出是控制阀的流通面积Cv，而在GOV2, 3和5上，输出是阀的拦截面积Iv。以上两个输出都应输入给对应的蒸汽轮机。

20.T hermal (Steam) Turbines（蒸汽轮机）

本组件模拟了IEEE汽轮机模型。本模型的输入标么转速w，标么转速参考值Wref 和调速器输出的控制阀的标么位置Cv或阀的拦截位置Iv。输出是机械转矩Tm1和Tm2，分别是HP和LP汽轮机的输出。

21.D ata Label（数据标签）

使用数据标签可给“Wire”所流通的数据信号分派一个名称。在同一模块分页（或主页）上，如果其输入“Data Signal Name”与其它数据名称相同，则这两个信号就是互联的。

本组件主要用于在同一页面上传递数据信号，或者为组件内部输出信号提供一个连接点。其不能用于分页之间的数据传递。

22.R eal Constant（实常数）

本组件主要用来给数据线或者组件输入分配一个实数型常数。