标幺化ppt课件

1、标幺化作者：程尧导师：伍小杰（教授）专业：电力电子与电力传动Power Electronics and Electrical Drive LabPower Electronics and Electrical Drive Lab主要内容主要内容：1.为什么要用标幺化为什么要用标幺化3.举例：永磁直驱风力发电控制系统举例：永磁直驱风力发电控制系统2.基准值选取基准值选取4.总结总结1.为什么要用标幺化变量的测量值、相对值：l测量值：用仪表测量变量所得的值。如：电压（V）、电流（A）、转速（r/min）l相对值：测量值与基准值之比。两者有什么区别呢？两者有什么区别呢？国际单位制（SI）与标幺单位制

2、（p.u）使用标幺化的好处l电力系统：多电压等级时，线路总的阻抗标幺值等于所有标幺阻抗值之和；l电机（变压器）：对于不同功率、电压值的设备标幺值在一定范围内，具有可比性，而测量值则随之变化；l定点DSP控制：可有效防止数据溢出。2.基准值选取 1.功率基准值值bS：系统额定功率；：系统额定功率；2.电压基电压基准准值值bU：bdc=3UU为直流母线电压；为直流母线电压；dcU，3.电流基准值电流基准值bI：bbb=2/3ISU；4.阻抗基阻抗基准准值值bZ：bbb=/ZU I；：5.频率基准值频率基准值 bf电机（电网）供电额定频率；电机（电网）供电额定频率； 6.角频率基值角频率基值 bbb

3、=2f；7.电感基准值电感基准值 bLbbb/LZ；8.电容基准值电容基准值 bC：bbb1CZ；基准值选取9.机械角速度基值机械角速度基值 b：；bbn=/ p10.转矩基准值转矩基准值 bTbbb/TS：；11.磁链基准值磁链基准值 bb bbb=/L iUb：；12.转动惯量基值转动惯量基值 2bbb=JSbJ：；3.举例：永磁直驱风力发电控制系统背靠背双双PWM变换变换器拓扑结构结构： 图图1 背靠背双背靠背双PWM变换器结构变换器结构 3.1机侧变换器控制策略 永磁同步发电发电机在同步旋转转坐标标系下的数数学学模型 ：sds sddsdeq sqsqs sqqsqed sdef=+-

4、=+uR iL piL iuR iL piL i(3-1)sdisqisdusqudLqLesRf式中，式中，、为定子电压在为定子电压在d d、q q轴分量；轴分量；为电机同步电角速度；为电机同步电角速度；为定子电阻；为定子电阻；为转子磁链为转子磁链 为定子电流在为定子电流在d、q轴分量；轴分量；、为为d、q轴同步电感；轴同步电感；对式对式3-1进行标幺化，可得到：进行标幺化，可得到： sdqsqsdssddbebbbbbbbbsqsqsqqsbedsdefbbbbbbbbbb1=+-1=+idL iuR iLIUR ILdtL IiduiLRIL iUR ILdtL I (3-2)3.1机侧

5、变换器控制策略机侧变换器控制策略 将式将式3-23-2以标幺值表示，可化为：以标幺值表示，可化为： * * *dsdsds sdeq sqb*qsq* * *sqs sqed sdefb=+-=+L diuR iL idtL diuR iL idt (3-3)思考：思考：3.1机侧变换器控制策略机侧变换器控制策略 1.为什么式为什么式3-1与式与式3-3的结构不同？为什么？的结构不同？为什么？2.如果对时间进行标幺化，两种方法方程式相同吗？如果对时间进行标幺化，两种方法方程式相同吗？ PMSG的电电磁转转矩方程 ：3.1机侧变换器控制策略 ensd sqsq sdnf sqdqsd sq33=

6、(-)=-(-)22TpiipiL L i i(3-4)sqqsqedsdfbbbbbbb=-(-)iLiTLiTILLI I对式对式3-4进行标幺化，可得到：进行标幺化，可得到： 将式以标幺值表示，可化为：将式以标幺值表示，可化为： (3-5)* *ef sqdqsd sq=-(-)TiL L i i(3-6)思考：式思考：式3-4与式与式3-6有什么不同？为什么？有什么不同？为什么？bbbbbb/=3/ 2TSU Ibb bbb=/L iU3.1机侧变换器控制策略 运动运动方程： LedJBTTdt(3-7)对式对式3-7进行标幺化，得到标幺化功率方程：进行标幺化，得到标幺化功率方程： 2

7、2bbbeLbbbbbdJBTTSdtSTT(3-8)将式将式3-8以标幺值表示，可化为：以标幺值表示，可化为： *LedJBTTdt (3-9)*LedJBTTdt 式式3-9可化为：可化为：*LedHBTTdt (3-10)为惯性常数，为惯性常数， H2bb=H JS，单位为秒。，单位为秒。 思考：对时间标幺化后，方程式为什么？思考：对时间标幺化后，方程式为什么？3.1机侧变换器控制策略3.1机侧变换器控制策略 功率方程为为：d dq q3322pv iv i(3-11)对式对式3-10进行标幺化，得到标幺化功率方程：进行标幺化，得到标幺化功率方程： * * *d dq qpv iv i(

8、3-12)bbb3=2SU I3.1机侧变换器控制策略注意点：注意点：图图3-1 电机侧变换器控制框图电机侧变换器控制框图 1.双闭环；双闭环；2.电压前馈解耦；电压前馈解耦；3.PI控制器（标幺化、内外限幅）；控制器（标幺化、内外限幅）；PI控制器数学方程式及标幺化 1.电电流PI控制器 以以d轴为例，由图轴为例，由图3-1可以看出电流内环中电流的偏差可以看出电流内环中电流的偏差经过经过PI调节器后输出为电压信号，所以可表示为：调节器后输出为电压信号，所以可表示为： Iipi*-KuKiiS整理整理 ：bbbIipi*bbbb-u UIIKKi Ii IUSUpi*bpipibb*bIiIi

9、Iibb=Z=ZKIKKUIKKKU从而得到从而得到 ：(3-13)(3-14)(3-15) 2.转转速PI控制器PI控制器数学方程式及标幺化转速偏差经过转速偏差经过PIPI调节器后输出电流信号，所以可表示为：调节器后输出电流信号，所以可表示为： dInPn*-iKKS整理整理 ：qbbbInPn*bbbb-iIKKISI*bPnPnb*bInInb=*=KKIKKI从而得到从而得到 ：(3-17)(3-18)(3-16)3.2网侧变换器控制策略 在dq坐标标系下网侧变换网侧变换器数学数学模型 ：gdgdg gdggg gqgdgqgqg gqggg gdgqdcdcL=-+=-+diuR i

10、LL iedtdiuR iLL iedtdUCiidt(3-16)思考：思考：1.方程式与方程式与PMSG方程式有什么区别？方程式有什么区别？2.如何标幺化？如何标幺化？对式对式3-16进行标幺化，可得到：进行标幺化，可得到： gdgdggdggggqgdbbbbbbbbbbgqgqggqggggdgqbbbbbbbbbbdcbdcLbbbb1=-+1=-+1iduR iLL ieIUZILdtL IUiduR iLL ieIUZILdtL IUUdUiiCCdtII3.2网侧变换器控制策略(3-17)3.2网侧变换器控制策略 将将式3-18以标标幺值值表示，可化为为 ：*ggd* * *gdg gdgg gqgdb*ggq* * *gqg gqgg gdgqb*dcdcLb=-+=-+L diuR iL iedtL diuR iL iedtdUCiidt(3-18)3.2网侧变换器控制策略注意点：注意点：1.双闭环；双闭环；2.电压前馈解耦；电压前馈解耦；3.PI控制器标幺化。控制器标幺化。4.4.总结总结1.已完成工作：已完成