Реализуйте трехфазный преобразователь с конфигурируемыми извилистыми связями
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Основные Блоки / Элементы
Этот блок реализует трехфазный преобразователь с помощью трех однофазных преобразователей. Для подробного описания электрической модели однофазного преобразователя смотрите блок Linear Transformer.
Когда активировано, характеристика насыщения совпадает с тем, описанным для блока Saturable Transformer. Если потоки не заданы, начальные значения автоматически настроены так, чтобы симуляция запустилась в устойчивом состоянии.
Индуктивность утечки и сопротивление каждой обмотки даны в pu на основе степени номинала преобразователя Pn и на номинальном напряжении обмотки (V1 или V2). Для описания на модули обратитесь к Линейному Преобразователю и к Насыщаемому Преобразователю.
Две обмотки преобразователя могут быть соединены можно следующим образом:
Y
Y с нейтральным доступным
Основанный Y
Delta (D1), дельта, отстающая Y 30 градусами
Delta (D11), дельта, ведущая Y 30 градусами
Если вы выбираете связь Y с доступным, нейтральным для обмотки 1, входной порт маркировал N, добавляется к блоку. Если вы просите доступное нейтральное на обмотке 2, маркированный n дополнительного выходного порта сгенерирован.
D1 и обозначения D11 обращаются к соглашению часов, которое принимает, что ссылка Y фазовращатель напряжения в полдень (12) на отображении часов. D1 и D11 относятся соответственно к 13:00 (напряжения дельты, отстающие Y напряжения 30 градусами) и 11:00 (напряжения дельты, ведущие Y напряжения 30 градусами).
Обычное обозначение для 2D извилистого трехфазного преобразователя использует две буквы, сопровождаемые номером. Первая буква (Y или D) указывает на высоковольтный Уай или дельту извилистая связь. Вторая буква (y или d) указывает на низковольтный Уай или дельту извилистая связь. Номер, целое число между 0 и 12, указывает на положение низковольтного фазовращателя напряжения положительной последовательности на отображении часов, когда высоковольтный фазовращатель напряжения положительной последовательности в 12:00.
Следующие три фигуры являются примерами стандартных извилистых связей. Точки указывают на метки полярности, и стрелки указывают на положение фазы фазовращатели напряжения A-neutral на высоковольтных и низковольтных обмотках. Фазовращатели приняты, чтобы вращаться в направлении против часовой стрелки так, чтобы возрастающие числа указали на увеличивающуюся задержку фазы.
Yd1: низковольтная обмотка (d) изолирует высоковольтную обмотку (Y) 30 градусами. Параметр Winding 2 connection устанавливается на D1.
Dy11: низковольтная обмотка (y) ведет высоковольтную обмотку (D) 30 градусами. Параметр Winding 1 connection устанавливается на D1.
Dy1: низковольтная обмотка (y) изолирует высоковольтную обмотку (D) 30 градусами. Параметр Winding 1 connection устанавливается на D11.
Можно представлять много других связей со сдвигами фазы между 0 и 360 градусами (шагами 30 градусов) путем объединения +30-или - сдвиг фазы с 30 степенями, обеспеченный D1 и настройками параметров блоков D11 и, в некоторых случаях, дополнительное +/–120-degree сдвиг фазы, полученный путем соединения выходных терминалов дельты, вьющейся к соответствующим фазам сети.
Таблица объясняет, как настроить блок Three-Phase Transformer, чтобы получить общие связи.
| Синхронизируйте положение | Сдвиг фазы (степени) | Связь | Обмотка 1 связи | Обмотка 2 связей | Терминалы Delta, вьющейся, чтобы соединить с сетью фазы ABC |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | Yy0 | Y | Y | — |
| Dd0 | D1 | D1 | a, B, C | ||
| 1 | –30 | Yd1 | Y | D1 | a, B, C |
| Dy1 | D11 | Y | a, B, C | ||
| 2 | –60 | Dd2 | D11 | D1 | a, B, C |
| 5 | –150 | Yd5 | Y | D1 | bca |
| Dy5 | D11 | Y | такси | ||
| 7 | +150 | Yd7 | Y | D11 | такси |
| Dy7 | D1 | Y | bca | ||
| 10 | +60 | Dd10 | D1 | D11 | a, B, C |
| 11 | +30 | Yd11 | Y | D11 | a, B, C |
| Dy11 | D1 | Y | a, B, C |
Например, чтобы получить связь Yd5, установите параметр Winding 1 connection на Y и параметр Winding 2 connection к D1, и соедините сетевые фазы с обмоткой 2 можно следующим образом:
Для получения дополнительной информации на обычном преобразователе извилистые обозначения, смотрите IEC Международного стандарта 60076-1 [1].
Извилистые связи для обмотки 1. Выбором является Y, Yn, Yg (значение по умолчанию), Delta (D1) и Delta (D3).
Извилистые связи для обмотки 2. Выбором является Y, Yn, Yg (значение по умолчанию), Delta (D1) и Delta (D3).
Выберите Three single-phase transformers (значение по умолчанию), чтобы реализовать трехфазный преобразователь с помощью трех однофазных моделей преобразователя. Можно использовать этот базовый тип, чтобы представлять очень большие силовые трансформаторы, найденные в служебных сетках (сотни MW).
Выберите Three-limb core (core-type), чтобы реализовать базовый трехфазный преобразователь с тремя конечностями. В большинстве приложений трехфазные преобразователи используют ядро с тремя конечностями (преобразователь базового типа). Этот тип ядра приводит к точным результатам во время асимметричного отказа и для линейных и для нелинейных моделей (включая насыщение). Во время асимметричных условий напряжения поток нулевой последовательности преобразователя базового типа возвращается вне ядра, через воздушный зазор, строительную сталь и корпус. Таким образом естественная индуктивность нулевой последовательности L0 (без обмотки дельты) такого преобразователя базового типа является обычно очень низкой (обычно 0.5 pu <L0 <2 pu) по сравнению с трехфазным преобразователем с помощью трех однофазных модулей (L0> 100 pu). Это низкое значение L0 влияет на напряжения, токи и дисбалансы потока во время линейной и влажной операции.
Выберите Five-limb core (shell-type), чтобы реализовать базовый трехфазный преобразователь с пятью конечностями. В редких случаях очень большие преобразователи создаются с ядром с пятью участками (три участка фазы и два внешних участка). Эта базовая настройка, также известная как тип интерпретатора, выбрана в основном, чтобы уменьшить высоту преобразователя и сделать транспортировку легче. Во время несбалансированных условий напряжения, в противоположность преобразователю с тремя конечностями, поток нулевой последовательности преобразователя с пятью конечностями остается в стальном ядре и возвращается через две внешних конечности. Естественная индуктивность нулевой последовательности (без дельты) поэтому очень высока (L0> 100 pu). За исключением маленьких текущих дисбалансов из-за базовой асимметрии, поведение преобразователя типа интерпретатора с пятью конечностями подобно тому из трехфазного преобразователя, созданного с тремя однофазными модулями.
Если выбрано, реализует насыщаемый трехфазный преобразователь. Значение по умолчанию очищено.
Если вы хотите моделировать преобразователь в режиме фазовращателя блока Powergui, необходимо очистить этот параметр.
Выберите, чтобы смоделировать характеристику насыщения включая гистерезис вместо однозначной кривой насыщения. Этот параметр видим, только если параметр Simulate saturation выбран. Значение по умолчанию очищено.
Если вы хотите моделировать преобразователь в режиме фазовращателя блока Powergui, необходимо очистить этот параметр.
Этот параметр видим, только если Моделировать гистерезисный параметр выбран.
Задайте файл .mat, содержащий данные для использования в гистерезисной модели. Когда вы открываете Hysteresis Design Tool блока Powergui, гистерезисная петля по умолчанию и параметры, сохраненные в файле hysteresis.mat, отображены. Используйте кнопку Load Гистерезисного Design Tool, чтобы загрузить другой файл .mat. Используйте кнопку Save Гистерезисного Design Tool, чтобы сохранить вашу модель в новом файле .mat.
Если выбрано, начальные потоки заданы параметром Initial fluxes на вкладке Parameters. Параметр Specify initial fluxes видим, только если параметр Simulate saturation выбран. Значение по умолчанию очищено.
Когда параметр Specify initial fluxes не выбран после симуляции, программное обеспечение Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems автоматически вычисляет начальные потоки, чтобы запустить симуляцию в устойчивом состоянии. Вычисленные значения сохранены в параметре Initial Fluxes и перезапишут любые предыдущие значения.
Выберите Winding voltages, чтобы измерить напряжение через извилистые терминалы.
Выберите Winding currents, чтобы измерить токи, текущие через обмотки.
Выберите Fluxes and excitation currents (Im + IRm), чтобы измерить потокосцепление, в секунды вольта (V.s), и общее возбуждение, текущее включая железные потери, смоделированные Комнатой.
Выберите Fluxes and magnetization currents (Im), чтобы измерить потокосцепление, в секунды вольта (V.s), и текущее намагничивание, в амперах (А), не включая железные потери, смоделированные Комнатой.
Выберите All measurements (V, I, Flux), чтобы измерить извилистые напряжения, токи, токи намагничивания и потокосцепления.
Значением по умолчанию является None.
Поместите блок Multimeter в свою модель, чтобы отобразить выбранные измерения во время симуляции. В Доступном поле списка Измерений блока Multimeter измерения идентифицированы меткой, сопровождаемой именем блока.
Если параметр Winding 1 connection (ABC terminals) устанавливается на Y, Yn или Yg, метки следующие.
Измерение | Метка |
|---|---|
Обмотка 1 напряжения |
или
|
Обмотка 1 тока |
или
|
Потоки |
|
Токи намагничивания |
|
Токи возбуждения |
|
Те же метки запрашивают обмотку 2, за исключением того, что 1 заменяется 2 в метках.
Если параметр Winding 1 connection (ABC terminals) устанавливается на Delta (D1) или Delta (D3), метки следующие.
Измерение | Метка |
|---|---|
Обмотка 1 напряжения |
|
Обмотка 1 тока |
|
Потокосцепления |
|
Токи намагничивания |
|
Токи возбуждения |
|
Укажите, что модули раньше вводили параметры этого блока. Выберите pu, чтобы использовать на модуль. Выберите SI, чтобы использовать единицы СИ. Изменение параметра Units от pu до SI, или от SI до pu, автоматически преобразовывает параметры, отображенные в маске блока. На модульное преобразование основан на номинальной мощности преобразователя Pn в ВА, номинальная частота fn в Гц и номинальном напряжении Vn, в Vrms, обмоток. Значением по умолчанию является pu.
Номинальная номинальная мощность, в вольт-амперах (VA), и номинальная частота, в герц (Гц), преобразователя. Номинальные параметры не оказывают влияния на модель преобразователя, когда параметр Units устанавливается на SI. Значением по умолчанию является [ 250e6 , 60 ].
Напряжение номинала от фазы к фазе в RMS вольт, сопротивлении и индуктивности утечки в pu для обмотки 1. Значением по умолчанию является [ 735e3 , 0.002 , 0.08 ], когда параметром Units является pu и [7.35e+05 4.3218 0.45856], когда параметром Units является SI.
Напряжение номинала от фазы к фазе в RMS вольт, сопротивлении и индуктивности утечки в pu для обмотки 2. Значением по умолчанию является [ 315e3 , 0.002 , 0.08 ], когда параметром Units является pu и [3.15e+05 0.7938 0.084225], когда параметром Units является SI.
Комната сопротивления намагничивания, в pu. Значением по умолчанию является 500, когда параметром Units является pu и 1.0805e+06, когда параметром Units является SI.
Индуктивность намагничивания Lm, в pu, для ненасыщаемого ядра. Параметр Lm индуктивности Намагничивания не доступен, если Насыщаемый базовый параметр на вкладке Configuration выбран. Значением по умолчанию является 500, когда параметром Units является pu и 2866, когда параметром Units является SI.
Индуктивность L0 пути к потоку нулевой последовательности возвращается, в pu, для базового типа преобразователя с тремя конечностями.
Этот параметр видим, только если параметр Type устанавливается на Three-limb core (core type). Значением по умолчанию является 0.5, когда параметром Units является pu и 2.866, когда параметром Units является SI.
Этот параметр доступен, только если параметр Simulate saturation на вкладке Configuration выбран. Значением по умолчанию является [ 0,0 ; 0.0024,1.2 ; 1.0,1.52 ], когда параметром Units является pu и [0 0;0.66653 1910.3;277.72 2419.7], когда параметром Units является SI.
Характеристика насыщения для насыщаемого ядра. Задайте серию текущих пар потока / (в pu) начиная с пары (0,0).
Задайте начальные потоки для каждой фазы преобразователя. Этот параметр доступен, только если Specify initial fluxes и параметры Simulate saturation на вкладке Configuration выбраны. Значением по умолчанию является [ 0.8 , -0.8 , 0.7 ], когда параметром Units является pu и [1273.5 -1273.5 1114.3], когда параметром Units является SI.
Когда параметр Specify initial fluxes не выбран после симуляции, программное обеспечение Simscape Electrical Specialized Power Systems автоматически вычисляет начальные потоки, чтобы запустить симуляцию в устойчивом состоянии. Вычисленные значения сохранены в параметре Initial Fluxes и перезаписывают любые предыдущие значения.
Вкладка Advanced блока не видима, когда вы устанавливаете параметр Simulation type блока powergui к Continuous, или когда вы выбираете параметр Automatically handle discrete solver блока powergui. Вкладка видима, когда вы устанавливаете параметр Simulation type блока powergui к Discrete, и когда параметр Automatically handle discrete solver блока powergui очищен.
Когда выбрано, задержка вставляется при выводе модели насыщения вычислительное намагничивание, текущее как функция потокосцепления (интеграл входного напряжения, вычисленного Трапециевидным методом). Эта задержка устраняет алгебраический цикл, следующий из трапециевидных методов дискретизации, и ускоряет симуляцию модели. Однако эта задержка вводит одну задержку шага симуляции модели и может вызвать числовые колебания, если шаг расчета является слишком большим. Алгебраический цикл требуется в большинстве случаев получить точное решение.
Когда очищенный (значение по умолчанию), параметр Discrete solver model задает метод дискретизации модели насыщения.
Выберите один из этих методов, чтобы разрешить алгебраический цикл.
Trapezoidal iterative — Несмотря на то, что этот метод приводит к правильным результатам, он не рекомендуется, потому что Simulink® имеет тенденцию замедляться и может не сходиться (остановки симуляции), особенно когда число насыщаемых преобразователей увеличено. Кроме того, из-за Simulink алгебраическое ограничение цикла этот метод не может использоваться в режиме реального времени. В R2018b и предыдущих релизах, вы использовали этот метод, когда параметр Break Algebraic loop in discrete saturation model был очищен.
Trapezoidal robust — Этот метод немного более точен, чем метод Backward Euler robust. Однако это может произвести немного ослабленные числовые колебания на напряжениях преобразователя, когда преобразователь не ни при какой загрузке.
Backward Euler robust — Этот метод обеспечивает хорошую точность и предотвращает колебания, когда преобразователь не ни при какой загрузке.
Максимальное количество итераций для устойчивых методов задано во вкладке Preferences блока powergui в разделе Solver details for nonlinear elements. Для приложений реального времени вы, возможно, должны ограничить количество итераций. Обычно, ограничение количества итераций к 2 приводит к приемлемым результатам. Два устойчивых решателя являются рекомендуемыми методами для дискретизации модели насыщения преобразователя.
Для получения дополнительной информации о какой метод использовать в вашем приложении, смотрите Симуляцию Дискретизированные Электрические системы.
Схема power_transfo3ph использует блок Three-Phase Transformer, где насыщаемое ядро моделируется. Обе обмотки соединяются в основанной настройке Y. Нейтральные точки этих двух обмоток внутренне соединяются с землей.
Насыщаемый преобразователь на 500 кВ 230 кВ включен в системе на 500 кВ. Остаточные потоки 0.8 pu, −0.4 pu, и 0.4 pu были заданы соответственно для фаз A, B, и C. Запустите симуляцию и наблюдайте токи наплыва из-за базового насыщения. См. также модель power_xfonotation, которая показывает четыре типа трехфазных связей преобразователя Yd и Dy.
[1] IEC. IEC Международного стандарта 60076-1, Силовой трансформатор - Часть 1: Общий, Выпуск 2.1, 2000-04. "Приложение D: трехфазные связи преобразователя". 2000.
Линейный преобразователь, мультиметр, насыщаемый преобразователь, трехфазный преобразователь (три обмотки), трехфазный матричный тип индуктивности преобразователя (две обмотки)
