标幺化

null标幺化标幺化作者：程尧 导师：伍小杰（教授） 专业：电力电子与电力传动电力电子与电力传动实验室 Power Electronics and Electrical Drive Labnull电力电子与电力传动实验室 Power Electronics and Electrical Drive Lab主要内容： 1.为什么要用标幺化3.举例：永磁直驱风力发电控制系统2.基准值选取4.1.为什么要用标幺化1.为什么要用标幺化变量的测量值、相对值： 测量值：用仪测量变量所得的值。 如：电压（V）、电流（A）、转速（r/min） 相对值：测量值与基准值之比。两者有什么区别呢？国际单位制（SI）与标幺单位制（p.u）使用标幺化的好处使用标幺化的好处电力系统：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； 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； 定点DSP控制：可有效防止数据溢出。2.基准值选取2.基准值选取1.功率基准值：系统额定功率；2.电压基准值：为直流母线电压；，3.电流基准值：；4.阻抗基准值：；：：：5.频率基准值 电机（电网）供电额定频率； 6.角频率基值 ；7.电感基准值 ；8.电容基准值 ：；基准值选取基准值选取9.机械角速度基值 ：；10.转矩基准值 ：；11.磁链基准值 ：；12.转动惯量基值 ：；3.举例：永磁直驱风力发电控制系统3.举例：永磁直驱风力发电控制系统背靠背双PWM变换器拓扑结构： 图1 背靠背双PWM变换器结构 3.1机侧变换器控制策略 3.1机侧变换器控制策略 永磁同步发电机在同步旋转坐标系下的模型 ：(3-1)式中，、、为定子电压在d、q轴分量；为电机同步电角速度；为定子电阻；为转子磁链 为定子电流在d、q轴分量；、为d、q轴同步电感；3.1机侧变换器控制策略 对式3-1进行标幺化，可得到： (3-2)3.1机侧变换器控制策略 3.1机侧变换器控制策略 将式3-2以标幺值表示，可化为： (3-3)思考：3.1机侧变换器控制策略 1.为什么式3-1与式3-3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？3.1机侧变换器控制策略 3.1机侧变换器控制策略 PMSG的电磁转矩方程 ：(3-4)对式3-4进行标幺化，可得到： 将式以标幺值表示，可化为： (3-5)(3-6)思考：式3-4与式3-6有什么不同？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运动方程： (3-7)对式3-7进行标幺化，得到标幺化功率方程： (3-8)将式3-8以标幺值表示，可化为： (3-9)3.1机侧变换器控制策略3.1机侧变换器控制策略式3-9可化为：(3-10)为惯性常数， ，单位为秒。 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：(3-11)对式3-10进行标幺化，得到标幺化功率方程： (3-12)3.1机侧变换器控制策略3.1机侧变换器控制策略注意点：图3-1 电机侧变换器控制框图 1.双闭环； 2.电压前馈解耦； 3.PI控制器（标幺化、内外限幅）；PI控制器数学方程式及标幺化PI控制器数学方程式及标幺化1.电流PI控制器 以d轴为例，由图3-1可以看出电流内环中电流的偏差经过PI调节器后输出为电压信号，所以可表示为： 整理 ：从而得到 ：(3-13)(3-14)(3-15)PI控制器数学方程式及标幺化PI控制器数学方程式及标幺化2.转速PI控制器转速偏差经过PI调节器后输出电流信号，所以可表示为： 整理 ：从而得到 ：(3-17)(3-18)(3-16)3.2网侧变换器控制策略3.2网侧变换器控制策略在dq坐标系下网侧变换器数学模型 ：(3-16)思考： 1.方程式与PMSG方程式有什么区别？ 2.如何标幺化？3.2网侧变换器控制策略3.2网侧变换器控制策略对式3-16进行标幺化，可得到： (3-17)3.2网侧变换器控制策略3.2网侧变换器控制策略将式3-18以标幺值表示，可化为 ：(3-18)3.2网侧变换器控制策略3.2网侧变换器控制策略注意点：1.双闭环； 2.电压前馈解耦； 3.PI控制器标幺化。4.总结4.总结1.已完成工作：永磁电机控制系统标幺化PWM整流器控制系统标幺化文档工作整理2.未完成工作：异步电机控制系统标幺化电励磁同步电机控制系统标幺化null电力电子与电力传动实验室 Power Electronics and Electrical Drive Lab