Multiphase Load-Flow Solution and Initialization of Induction Machines

Abstract

This paper presents a new method to model induction machines (IMs) in multiphase load-flow calculations. Fast convergence of the load-flow solution is achieved using an iterative Newton method in the modified-augmented-nodalanalysis (MANA) formulation. The multiphase modeling approach allows accounting for unbalanced networks. The IM is modeled using either a constraint of electrical power input, mechanical power or mechanical torque output. The slip of the IM becomes a load flow variable computed iteratively while the reactive power is not fixed. In addition, the initialization of time domain simulations using load flow solution in the computation of electromagnetic transients is demonstrated using balanced and unbalanced network cases. It is shown that a seamless transition between load-flow and time-domain average powers is obtained when the slip of the IM is formulated as a variable in load flow and its reactive power is not fixed.

Avaliação dos Impactos de Modelos de Máquina de Indução Trifásica no Fluxo de Potência Multifásico

“…Na maioria dos modelos a potência total trifásica é dividida igualmente pelas três fases. Kocar et al (2018) A modelagem apresentada por Kocar et al (2018) é baseada na determinação das impedâncias de sequência do motor. Portanto, a notação 1 , 2 e 0 está atrelada às impedâncias de sequência positiva, negativa e zero, respectivamente.…”

“…As equações que compõem o sistema não-linear a ser resolvido são expressas de forma genérica por (8) e ( 9), onde são as injeções de corrente para cada nó k, e são as componentes real e imaginária de cada tensão nodal, e são as potências da barra de referência, s é o escorregamento da máquina, que só é considerado na modelagem de Kocar et al (2018), e são as equações de controle.…”

“…Por fim, foram testadas três modelagens diferentes para o motor de indução: através do equacionamento mais detalhado (Kocar et al, 2018), por meio de uma carga do tipo 'potência constante' e através de uma 'impedância constante'. É importante destacar que, para todos os casos simulados, a potência ativa trifásica de entrada de cada motor foi especificada, lembrando que no modelo Zcte há uma variação quadrática desta potência com a tensão.…”

“…A representação do motor de indução como 'potência constante' tende a ser mais imprecisa à medida que o desequilíbrio aumenta, uma vez que sua demanda de potência pode não ser igual para as três fases. Por outro lado, a modelagem via impedância determinada através de um escorregamento constante, como visto em Kersting e Rathbun (2000), pode também não exprimir a realidade de forma conveniente, visto que não é usual a especificação de um escorregamento que traduz uma situação prática (Kocar et al, 2018).…”

“…Tendo em vista o cenário descrito, a contribuição do presente trabalho é estabelecer comparações entre o modelo do motor de indução proposto em Kocar et. al.…”