仿真模拟用发电机动态时间常数的调整机构及其调整方法

技术领域

本发明涉及一种发电机，特别涉及一种在验证所设计的大型发电机的运行稳定性能和动态性能时所使用的模拟发电机的动态时间常数的调整机构及其调整方法。

背景技术

当设计新型大型同步发电机的电磁系统时，为了预判所设计的大型发电机在未来运行时的稳定性能和动态性能，降低大型发电机的电磁设计失误的风险，通常采用模拟大型发电机的仿真验证方法，对所设计的大型发电机的电磁参数进行模拟验证，具体方法为：在实验室搭建被设计的大型电机的模拟仿真平台，用容量远小于大型同步发电机的模拟试验发电机，来摸拟大容量的同步发电机；用一些摸拟负载设备和电网设备，来摸拟电网和负载；用专用的控制系统和控制软件来控制各有关模拟实验设备和系统，这样由实物模拟硬件和模拟软件共同组成了一个试验模拟发电机系统，以摸拟所设计的大型同步发电机的各种稳态和动态运行工况，以及故障工况,以验证所设计的大型同步发电机的电磁性能的可靠性和稳定性，指导设计人员的设计过程；上述模拟实验发电机组是该模拟系统的重要设备,模拟实验发电机组的电磁性能参数，需要基本接近被模拟发电机组的电磁性能参数，特别是一些阻抗参数和时间常数，其中的主要时间常数包括电枢绕组开路时励磁绕组时间常数、直轴瞬变时间常数、直轴超瞬变时间常数、电枢时间常数。

在大型电机的模拟仿真平台中，模拟发电机组是该模拟系统的重要设备,需要模拟发电机组缩比的原动机和发电机，必须与原型机的参数标么值相等，各种惯性时间要与原型机相符，由于设计的原型机与动态模拟的发电机，在容量、电压、体积、重量、惯性等基本参数方面，差别巨大，要完全实现各项性能参数的标么值相等，是无法实现的，特别是一些动态参数和惯性时间常数方面，更是无法同时满足，这就需要一些辅加器件来灵活调整某些动态参数；例如对设计电机的励磁绕组时间常数T

发明内容

本发明提供了一种仿真模拟用发电机动态时间常数的调整机构及其调整方法，解决了在现有仿真模拟实验中，如何使模拟电机的动态时间常数的标么值与设计原型机的标幺值尽可能一致的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：由于所设计的大型发电机的包括励磁绕组时间常数T

一种仿真模拟用发电机动态时间常数的调整机构，包括仿真模拟用发电机转轴，在仿真模拟用发电机转轴上设置有仿真模拟用发电机转子铁芯，在仿真模拟用发电机转子铁芯中，设置有转子励磁绕组，在仿真模拟用发电机转轴的非驱动端的轴端上，设置有旋转整流器和励磁机转子，在励磁机转子中设置有励磁机转子三相绕组，在仿真模拟用发电机转子铁芯与旋转整流器之间的仿真模拟用发电机转轴的非驱动端的轴端上，套接有哑铃状环形铁芯骨架，在哑铃状环形铁芯骨架的中部凹槽的环形槽底设置有阻尼铜套，在阻尼铜套上的哑铃状环形铁芯骨架的中部凹槽中设置有电抗器线圈，在电抗器线圈上设置有轭环护套，轭环护套与哑铃状环形铁芯骨架组成一个环形封闭磁路；电抗器线圈与转子励磁绕组串联后连接在旋转整流器的正负极之间。

旋转整流器的三相电压输入端与励磁机转子三相绕组连接在一起。

一种仿真模拟用发电机动态时间常数的调整方法，其特征在于以下步骤：通过对电抗器线圈中的铜线横截面的调整，实现对模拟发电机的励磁转子绕组电阻的标幺值的调整；通过对电抗器线圈的匝数或哑铃状环形铁芯骨架的铁芯尺寸的调整，实现对模拟发电机的励磁转子绕组电抗的标幺值的调整；从而使容量较小的动态模拟发电机的动态时间常数与设计的大型电机的动态时间常数接近。

本发明为仿真模拟实验中，使模拟电机的动态时间常数的标么值与设计原型机的标幺值，尽可能地一致,提供了一种模拟实验方式，使模拟仿真机最大程度地实现与设计的大型发电机的时间常数尽可能地接近；特别是本发明的哑铃状环形铁芯骨架中的电抗器线圈结构，创造性地为仿真模拟实验提供了可动态调整的试验手段，特别是其中部凹槽的环形槽底设置有阻尼铜套对平抑励磁电流的波动起到积极的作用。

附图说明

图1是本发明的机械连接结构示意图；

图2是本发明的电气连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种仿真模拟用发电机动态时间常数的调整机构，包括仿真模拟用发电机转轴1，在仿真模拟用发电机转轴1上设置有仿真模拟用发电机转子铁芯3，在仿真模拟用发电机转子铁芯3中，设置有转子励磁绕组2，在仿真模拟用发电机转轴1的非驱动端的轴端上，设置有旋转整流器8和励磁机转子，在励磁机转子中设置有励磁机转子三相绕组9，在仿真模拟用发电机转子铁芯3与旋转整流器8之间的仿真模拟用发电机转轴1的非驱动端的轴端上，套接有哑铃状环形铁芯骨架4，在哑铃状环形铁芯骨架4的中部凹槽的环形槽底设置有阻尼铜套7，在阻尼铜套7上的哑铃状环形铁芯骨架4的中部凹槽中设置有电抗器线圈6，在电抗器线圈6上设置有轭环护套5，轭环护套5与哑铃状环形铁芯骨架4组成一个环形封闭磁路；电抗器线圈6与转子励磁绕组2串联后连接在旋转整流器8的正负极之间。

旋转整流器8的三相电压输入端与励磁机转子三相绕组9连接在一起。

一种仿真模拟用发电机动态时间常数的调整方法，其特征在于以下步骤：通过对电抗器线圈6中的铜线横截面的调整，实现对模拟发电机的励磁转子绕组电阻的标幺值的调整；通过对电抗器线圈6的匝数或哑铃状环形铁芯骨架4的铁芯尺寸的调整，实现对模拟发电机的励磁转子绕组电抗的标幺值的调整；从而使容量较小的动态模拟发电机的动态时间常数与设计的大型电机的动态时间常数接近；哑铃状环形铁芯骨架4和轭环护套5共同组成电抗器的磁路部分，当电抗器线圈6通入直流电流I时，便在铁心磁路中产生磁通Φ,则其电感L=WΦ/I,其中为W为线圈匝数，调整线圈匝数W或改变铁心尺寸时，即可改变电感L,从而实现调整励磁绕阻电感的目的,进而实现对同步发电机Td0，Td’，Td”等时间常数的调节。