این مقاله انواع پارامترهای اساسی مدارهای مشابه دو محوری ماشین سنکرون را به منظور اشباع مغناطیسی شرح می دهد. حالت های مغناطیسی مختلف ماشین با استفاده از راه حل های مگنت استاتیک عنصر محدود حاصل می شود. بدین طریق الگوهای نفوذپذیر اجزای قابل اشباع ماشین، ذخیره و در برنامه عنصر محدود خاصی استفاده می شود که پاسخ فرکانسی ثابت (SSFR) ماشین را ایجاد می کند. سپس از الگوریتم ژنتیک هیبرید با توانایی یافت اکسترمم های کلی استفاده می شود تا به پارامترهای دو ساختار مداری مشابه در محور d برسد. این فرایند برای هر حالت مغناطیسی تکرار می شود تا اینکه انواع پارامترها مشخص شود. برای تایید حالت های مغناطیسی ماشین، ویژگی مدار باز با ویژگی محاسبه شده از مدل عنصر محدود مقایسه می شود. برای تایید، پارامترهای مدار مشابه محور d شناسایی می شود و در شبیه سازی یک ماشین سنکرون دارای اتصال کوتاه اتخاذ می شوند ونتایج ان با نتایج بدست امده از برنامه گذرای عنصر محدود مقایسه می شود.
This paper shows the variation of the fundamental parameters of synchronous machine two-axis equivalent circuits due to magnetic saturation. The different magnetic states of the machine are obtained using finite-element magnetostatic solutions. This way the permeability patterns of the saturable parts of the machine can be stored and used in a specially designed finite-element program that outputs the standstill frequency response (SSFR) of the machine. A hybrid genetic algorithm, capable of finding global extrema is then applied to obtain the parameters of two equivalent circuit structures for the d-axis. The process is repeated for each magnetic state, so that the variation of parameters can be seen. The magnetic states of the machine are validated by comparing the measured open-circuit characteristic with the one calculated from the finite-element model. In order to validate the d-axis equivalent circuit parameters identified, they have been adopted in the simulation of a synchronous machine short-circuit and the results obtained have been compared to those calculated by a transient finite-element program.
Standstill frequency response; Finite-element modeling; Hybrid genetic algorithm; Synchronous machines
پیش بینی صحیح عملکرد ماشین سنکرون گامی مهم در طراحی، تحلیل و عملکرد الکتریک سیستم های قدرت است[1]. چندین روش برای ساختن روش عملی پیچیده ماشین سنکرون بکار برده شده:
الف- مدارهای مشابه دو محور[2]، ب- مدارهای مشابه مغناطیسی [3] و ج- مدل سازی عنصر محدود [4]. اجرای روش مشابه دو محوری اسان است و نیازمند منابع کامپیوتری کمی می باشد اما بدست اوردن پارامترهای ان حتی برای کوچکترین (سنتی) مدار مشابه دو محوری [5] مشکل است. مدارهای مشابه مغناطیسی، عملکرد دائمی و گذرای ژنراتورهای سنکرون را شبیه سازی می کنند[6]. این مدارها دقیق تر از روش سنتی دومحوری هستند زیرا ماهیت توزیع شده میدان مغناطیسی درون ماشین را با دقت بیشتری توصیف می کنند. بااین وجود، دانش قبلی از مسیرهای شار برای تعیین مقاومت های مغناطیسی مدل لازم است. مدل سازی عنصر محدود[7] بعنوان یکی از قوی ترین ابزارهای شبیه سازی ژنراتور سنکرون می باشد، اما نیاز به کامپیوترهای بالاست.