Реализуйте трехфазный трансформатор с конфигурируемыми извилистыми связями
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Основные Блоки / Элементы
Этот блок реализует трехфазный трансформатор с помощью трех однофазных трансформаторов. Для подробного описания электрической модели однофазного трансформатора 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 трансформатора Pn и на номинальном напряжении обмотки (V1 или V2). Для описания на модули обратитесь к Линейному Трансформатору и к Насыщаемому Трансформатору.
Две обмотки трансформатора 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 пометил N, добавляется к блоку. Если вы просите доступное нейтральное на обмотке 2, помеченный 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 трансформатора 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 об обычном трансформаторе 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 трансформатор с помощью трех однофазных моделей трансформатора. Можно использовать этот базовый тип, чтобы представлять очень большие силовые трансформаторы, найденные в служебных сетках (сотни MW).
Выберите Three-limb core (core-type) реализовывать базовый трехфазный трансформатор с тремя конечностями. В большинстве приложений трехфазные трансформаторы используют ядро с тремя конечностями (трансформатор 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 трансформатора базового типа возвращается вне ядра, через воздушный зазор, строительную сталь и бак. Таким образом естественная индуктивность нулевой последовательности L0 (без обмотки дельты) такого трансформатора базового типа является обычно очень низкой (обычно 0.5 pu <L0 <2 pu) по сравнению с трехфазным трансформатором 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) реализовывать базовый трехфазный трансформатор с пятью конечностями. В редких случаях очень большие трансформаторы 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 трансформатора и сделать транспортировку легче. Во время несбалансированных условий напряжения, в противоположность трансформатору с тремя конечностями, поток нулевой последовательности трансформатора 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 трансформатора типа интерпретатора с пятью конечностями похоже на тот из трехфазного трансформатора, созданного с тремя однофазными модулями.
Если выбрано, реализует насыщаемый трехфазный трансформатор. Значение по умолчанию очищено.
Если вы хотите симулировать трансформатор в режиме фазовращателя блока Powergui, необходимо очистить этот параметр.
Выберите, чтобы смоделировать характеристику насыщения включая гистерезис вместо однозначной кривой насыщения. Этот параметр отображается, только если параметр Simulate saturation выбран. Значение по умолчанию очищено.
Если вы хотите симулировать трансформатор в режиме фазовращателя блока Powergui, необходимо очистить этот параметр.
Этот параметр отображается, только если Симулировать гистерезисный параметр выбран.
Задайте .mat файл, содержащий данные для использования в гистерезисной модели. Когда вы открываете Hysteresis Design Tool блока Powergui, гистерезисной петли по умолчанию и параметров, сохраненных в hysteresis.mat файл отображен. Используйте кнопку Load Гистерезисного Design Tool, чтобы загрузить другой .mat файл. Используйте кнопку Save Гистерезисного Design Tool, чтобы сохранить вашу модель в новом .mat файл.
Если выбрано, начальные потоки заданы параметром Initial fluxes на вкладке Parameters. Параметр Specify initial fluxes отображается, 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 измерять напряжение через извилистые терминалы.
Выберите Winding currents измерять токи, текущие через обмотки.
Выберите Fluxes and excitation currents (Im + IRm) измерять потокосцепление, в секунды вольта (V.s), и общее возбуждение, текущее включая железные потери, смоделированные Комнатой.
Выберите Fluxes and magnetization currents (Im) измерять потокосцепление, в секунды вольта (V.s), и текущее намагничивание, в амперах (А), не включая железные потери, смоделированные Комнатой.
Выберите All measurements (V, I, Flux) измерять 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 использовать на модуль. Выберите SI использовать единицы СИ. Изменение параметра Units от pu к SI, или от SI к pu, автоматически преобразует параметры, отображенные в маске блока. На модульное преобразование основан на номинальной мощности трансформатора 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), трансформатора. Номинальные параметры не оказывают влияния на модель трансформатора, 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 трансформатора с тремя конечностями.
Этот параметр отображается, 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 трансформатора. 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 отображается, когда вы устанавливаете параметр Simulation type блока powergui к Continuous, или когда вы выбираете параметр Automatically handle discrete solver блока powergui. Вкладка отображается, 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 выходе 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 трансформаторов 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 Backward Euler robust метод. Однако это может произвести немного ослабленные числовые колебания на напряжениях трансформатора, когда трансформатор не ни при какой загрузке.
Backward Euler robust— Этот метод обеспечивает хорошую точность и предотвращает колебания, когда трансформатор 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 трансформатора.
Для получения дополнительной информации о какой метод использовать в вашем приложении, смотрите Симуляцию Дискретизированные Электрические системы.
power_transfo3ph схема использует блок Three-Phase Transformer, где насыщаемое ядро симулировано. Обе обмотки соединяются в основанной настройке Y. Нейтральные точки этих двух обмоток внутренне соединяются с землей.
Насыщаемый трансформатор 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 power_xfonotation модель, которая показывает четыре типа трехфазных связей трансформатора Yd и Dy.
[1] IEC. IEC Международного стандарта 60076-1, Силовой трансформатор - Часть 1: Общий, Выпуск 2.1, 2000-04. "Приложение D: трехфазные связи трансформатора". 2000.
Линейный трансформатор, мультиметр, насыщаемый трансформатор, трехфазный трансформатор (три обмотки), трехфазный матричный тип индуктивности трансформатора (две обмотки)
