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　　1電力系統(tǒng)各種動(dòng)態(tài)計(jì)算的精度取決于發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)和綜合負(fù)荷等的模型及模型中參數(shù)的精度。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)對(duì)上述參數(shù)測(cè)試和動(dòng)態(tài)建模的呼聲很高。大量分析計(jì)算表明，在以上各參數(shù)中，發(fā)電機(jī)的模型和參數(shù)問(wèn)題比其它環(huán)節(jié)更為復(fù)雜。

　　對(duì)于同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)問(wèn)題，可以采用場(chǎng)的方法通過(guò)數(shù)值計(jì)算來(lái)求取，也可以采用系統(tǒng)辨識(shí)理論進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)。辨識(shí)方法主要有2種：①頻域響應(yīng)法②時(shí)域響應(yīng)法。前者由于方法本身的限制，近年的研究趨于減少。后一種方法當(dāng)采用在線測(cè)辨技術(shù)時(shí)，存在2個(gè)實(shí)際困難。一是在線辨識(shí)時(shí)，同步電機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)中，輸入擾動(dòng)信號(hào)不能太大，否則將影響正常運(yùn)行。國(guó)外大多數(shù)在線辨識(shí)主要是仿真結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)很少。二是存在參數(shù)辨識(shí)不穩(wěn)定問(wèn)題，即對(duì)于不同試驗(yàn)、甚至同一試驗(yàn)采用不同計(jì)算方法時(shí)，所得參數(shù)相差甚大。文對(duì)于同一試驗(yàn)，采用4種計(jì)算方法，所得d、q軸瞬變及超瞬變電抗，相差（2 .38～4 .49）倍， d、q軸瞬變開路時(shí)間常數(shù)相差（1 .89～2 .51）倍，而d、q軸超瞬變開路時(shí)間常數(shù)相差達(dá)數(shù)百倍。

　　利用發(fā)電機(jī)解列這一正常操作，記錄端電壓瞬變過(guò)程，可以用來(lái)計(jì)算同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)，方法比較簡(jiǎn)單。本文用運(yùn)算微積方法推導(dǎo)了同步發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)切除后，端電壓的一般表達(dá)式，論述了如何利用這一瞬變過(guò)程求取同步電機(jī)參數(shù)。在1臺(tái)小型同步發(fā)電機(jī)上的試驗(yàn)表明，參數(shù)計(jì)算的重復(fù)性較好，而且模擬計(jì)算的結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果接近。

　　2同步發(fā)電機(jī)突然從電網(wǎng)切除后端電壓的計(jì)算在以下計(jì)算過(guò)程中，假設(shè)：①不計(jì)飽和影響②在直軸和交軸均只有1個(gè)阻尼繞組③由于機(jī)械瞬變過(guò)程較之電磁瞬變過(guò)程慢，因此在計(jì)算解列后的瞬變過(guò)程時(shí)，認(rèn)為同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速仍為同步速。

　　由于假設(shè)磁路線性，故可應(yīng)用迭加原理，即將同步發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)切除看作是在電機(jī)端部突然并聯(lián)1個(gè)與切除前大小相等、方向相反的電流源，這樣切除后電機(jī)端部瞬變電壓的求解就成為以下2種情況的求解，即：①電機(jī)從電網(wǎng)切除前的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流②在電機(jī)端部突然并聯(lián)一與切除前大小相等、方向相反的電流源后，電機(jī)端電壓的變化。

　　2 .1切除前的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為常數(shù)且等于同步速，勵(lì)磁電壓和電流為恒值，電樞電壓和電流是穩(wěn)定的交變電壓和電流，阻尼繞組的電流為零。

　　設(shè)各相勵(lì)磁電勢(shì)的瞬時(shí)值為若以δ表示勵(lì)磁電勢(shì)領(lǐng)前于端電壓的相角，則端電壓的瞬時(shí)值為轉(zhuǎn)換到d、q、0坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)有從Park方程出發(fā)，解得穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)不計(jì)電樞電阻R的d、q軸電流分別為式中x分別為直軸及交軸同步電抗。

　　2 .2切除后的瞬變過(guò)程如式（6）（7）所示，切除后相當(dāng)于在電機(jī)端部突然并聯(lián)1個(gè)電流源求解這一瞬變電流引起的瞬變電壓，假定w =具有如下的形式式中x（p）為電機(jī)的直、交軸運(yùn)算電抗，其表達(dá)式如式（12）（23）所示G（p）為直軸傳遞函數(shù)。

　　由于只考慮如式（4）（5）所示的電流引起的后果，因而磁鏈方程式成為為了和切除前的電壓相區(qū)別，將切除后的瞬變電壓記作u q，不計(jì)電樞電阻時(shí)，電壓方程式成為由于三相電壓對(duì)稱，零序分量為零。由式（11）可見(jiàn)， u和u的求解成為ψ和ψ的求解。

　　由文式中x為直軸電樞反應(yīng)電抗x和x分別為勵(lì)磁繞組和阻尼繞組的電抗R和R則分別為勵(lì)磁繞組和阻尼繞組的電阻。

　　則ψ求解ψ的原函數(shù)，令即式中為勵(lì)磁繞組的時(shí)間常數(shù)為直軸阻尼繞組的時(shí)間常數(shù)為勵(lì)磁繞組與直軸阻尼繞組間的漏磁系數(shù)求解式（15），得式（19）考慮到阻尼繞組電阻標(biāo)么值比勵(lì)磁繞組大得多，從而使τ遠(yuǎn)較τ為小，因而令τ則式中τ為定子繞組開路，勵(lì)磁繞組短接，即=0時(shí)，直軸阻尼繞組的時(shí)間常數(shù)為直軸電樞繞組和直軸阻尼繞組均開路情況下，勵(lì)磁繞組的時(shí)間常數(shù)的原函數(shù)為式中x和x分別為直軸瞬變和超瞬變電抗式中x交軸電樞反應(yīng)電抗為交軸阻尼繞組電阻令得式中τ為交軸電樞繞組開路時(shí)，交軸阻尼繞組的時(shí)間常數(shù)前述同樣的方法，可得式中x為交軸的超瞬變電抗。

　　所求之瞬變電壓u為式中u和u為變壓器電勢(shì)， u和u為旋轉(zhuǎn)電勢(shì)。

　　由于變壓器電勢(shì)比旋轉(zhuǎn)電勢(shì)小得多，將其略去，則有2 .3同步發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)切除后的端電壓轉(zhuǎn)換到a、b、c座標(biāo)系統(tǒng)和u的表達(dá)式可根據(jù)u的表達(dá)式導(dǎo)出。

　　由式（31）可見(jiàn)，同步發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)切除后，經(jīng)歷一個(gè)瞬變過(guò)程，其穩(wěn)態(tài)值為E），其中的數(shù)值在勵(lì)磁保持不變的情況下，和切除前勵(lì)磁電流的大小有關(guān)。圖4給出的是1臺(tái) kW，400 V的同步發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)切除后端電壓和勵(lì)磁電流的示波圖，該機(jī)在切除前i =0 ，且運(yùn)行在欠激狀態(tài)。

　　3利用切除后的瞬變過(guò)程求取電機(jī)參數(shù)由于利用以上公式可將切除后的電壓分解為d、q軸分量，從而求取參數(shù)。

　　則故x又因τ比τ小得多，故Δu很快衰減完畢，此時(shí)相當(dāng)于阻尼繞組開路， u。從此式及（4）和（33）得從式（5）及（34）由式（36）（37）（39）可見(jiàn)，參數(shù)的求取實(shí)質(zhì)是求取各瞬變分量在t =0時(shí)的值的問(wèn)題�？捎们�線擬合的方法[ 3～5]，該方法可同時(shí)求得（39）（40）中的時(shí)間常數(shù)τ和τ4功角δ的量測(cè)方法在電機(jī)軸伸出端標(biāo)出與電機(jī)極數(shù)相同的黑白相間的均勻標(biāo)記（圖1）。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將光電轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出的矩形位置脈沖與電機(jī)任一相的電壓信號(hào)一起接至光線示波器，由于空載時(shí)u用這一原理，空載時(shí)調(diào)節(jié)軸上的黑白標(biāo)記，使電機(jī)的電壓波形和矩形波的中心線重合（圖2）。電機(jī)負(fù)載時(shí)或切除后的δ角可根據(jù)上述2個(gè)波形的相位差（圖3）用下式?jīng)Q定≠0的情況下，所撮錄的端電壓在切除后的波形。

　　=0時(shí)端電壓的瞬變過(guò)程≠0時(shí)端電壓的瞬變過(guò)程5參數(shù)計(jì)算結(jié)果和分析利用前述方法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)上海電機(jī)廠生產(chǎn)的1臺(tái)小型同步發(fā)電機(jī)測(cè)取了參數(shù)。表1給出了該電機(jī)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果。其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及該廠用突然短路法和靜測(cè)法所取得的d、q軸參數(shù)一起列于表中。被試電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)備注設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)突然短路法上海電機(jī)廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)靜測(cè)法上海電機(jī)廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)（一）切除前δ試驗(yàn)（二）切除前δ試驗(yàn)（三）切除前δ利用表中試驗(yàn)（一）和試驗(yàn)（二）所得參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的比較如圖6 ，圖7所示。

　　模擬計(jì)算時(shí)采用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，即式中i分別為勵(lì)磁繞組和阻尼繞組中的電流。

　　其模擬計(jì)算的結(jié)果一起列于圖6、圖7中。式（41）中各參數(shù)由表1中數(shù)據(jù)求取。其關(guān)系見(jiàn)文。

　　從表1及圖6、圖7可見(jiàn)：時(shí)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)曲線（1）圖7計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果接近，圖6中最大點(diǎn)的誤差在7 左右，誤差主要來(lái)自以下方面：①模型誤差，即假設(shè)d、q軸只有1個(gè)阻尼繞組②測(cè)量誤差③數(shù)據(jù)處理誤差。

　�。�2）試驗(yàn)（三）所得x與其它試驗(yàn)相差較大。

　　除上述原因外，可能還有功角δ的測(cè)量誤差以及原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)。

　　時(shí)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)曲線6結(jié)論=0時(shí)的端電壓瞬變過(guò)程計(jì)算的d軸參數(shù)，結(jié)果比較令人滿意。

　�。�2）試驗(yàn)（二）所得各參數(shù)較試驗(yàn)（一）均小，說(shuō)明本文所述方法根據(jù)發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)切除前勵(lì)磁電流的大小，可以反映磁路飽和對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響。

　　≠0時(shí)，將發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)解列，可同時(shí)測(cè)取d、q軸參數(shù)，但誤差有待進(jìn)一步研究。

　　鞠平，等。同步發(fā)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)的模擬進(jìn)化方法[ J] .電工技術(shù)陳文純。電機(jī)瞬變過(guò)程[ M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1982.

　　隨I變化的程度較小。

　　隨I的變化情況隨I的變化情況由圖8可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的升高，效率η增大。這是因?yàn)樵诠β氏嗤�的情況下，轉(zhuǎn)速越高，相電流越小，銅耗越小，有利于效率的提高。因此，應(yīng)盡量在較高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。

　　的變化情況與轉(zhuǎn)速、輸出電流的關(guān)系曲線。轉(zhuǎn)速升高，有利于ΔV減小，因?yàn)檗D(zhuǎn)速升高后電機(jī)電流將減小，由電流變化引起的儲(chǔ)能電容電壓脈動(dòng)ΔV也將減小。輸出電流越大，ΔV越大，從而ΔV也越大。

　　隨I的變化情況5結(jié)論（1）C dump雙向變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可靠性高，在航空電氣系統(tǒng)中應(yīng)用具有重要意義。

　�。�2）基于C dump雙向變換器的無(wú)刷直流起動(dòng)/發(fā)電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)相同發(fā)電時(shí)具有與無(wú)刷直流發(fā)電機(jī)相同的外特性，通過(guò)電壓閉環(huán)控制，在較寬工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有平坦的外特性。

　　（3）系統(tǒng)在高速時(shí)效率較高，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)大多處于巡航轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速（飛機(jī)爬升）的工作條件下，因此應(yīng)用于航空無(wú)刷起動(dòng)/發(fā)電系統(tǒng)在效率方面具有優(yōu)點(diǎn)。