Моделирование динамики системы регулирования скорости, паровой турбины и многосистемного вала
Simscape/Electrical/Специализированные силовые системы/Электрические машины/Синхронное управление машиной
Блок паровой турбины и регулятора реализует полный тандемный паровой первичный двигатель, включающий систему управления скоростью, четырехступенчатую паровую турбину и вал с массой до четырех.
Система управления скоростью состоит из пропорционального регулятора, реле скорости и серводвигателя, управляющего открытием затвора. Она аналогична одной из моделей, предложенных в [1].
Паровая турбина имеет четыре ступени, каждая из которых моделируется передаточной функцией первого порядка. Первая ступень представляет паровую камеру, в то время как три другие ступени представляют собой либо подогреватели, либо переходные трубопроводы. Котел не моделируется, и давление котла является постоянным при 1,0 pu. Фракции F2- F5 используются для распределения мощности турбины по различным ступеням вала:
Вал моделирует систему из четырех масс, которая связана с массой в модели синхронной машины для пяти масс. Масса машины помечена как масса # 1. Масса в блоке паровой турбины и регулятора, которая наиболее близка к массе машины, равна массе # 2, в то время как масса, наиболее удаленная от машины, равна массе # 5. Вал характеризуется инерцией массы H, коэффициентами демпфирования D и коэффициентами жесткости K. При моделировании вала с одной массой вся подсистема вала с четырьмя массами в блоке паровой турбины и регулятора отключается, и весь крутящий момент от турбины добавляется вместе и применяется к массе машины:
Тип ротора: одинарная масса или многомассовый тандем-компаунд. При выборе системы с одной массой подсистема многомассового вала в блоке паровой турбины и регулятора отключается, а выходные крутящие моменты турбины суммируются и применяются к одной массе в блоке синхронной машины. Варианты: Tandem-compound (multi-mass) (по умолчанию) или Tandem-compound (single-mass).
Коэффициент усиления Kp, постоянный провал Rp (pu) и ширина мертвой зоны Dz (pu). Установите коэффициент усиления равным 3, если требуется использовать контур обратной связи потока пара. В противном случае установите коэффициент усиления равным 1. По умолчанию: [ 1 0.05 0 ].
Реле скорости и константы времени сервомотора затвора Tsr (s) и Tsm (s). По умолчанию: [ 0.001 0.15 ].
Минимальная и максимальная скорость открытия затвора vgmin и vgmax (как в pu/s), и минимальная и максимальная скорость открытия затвора gmin и gmax (как в pu). По умолчанию: [ -0.1 0.1 0 4.496].
Синхронная скорость генератора, приводимого в действие паровой турбиной (об/мин). По умолчанию: 3600.
Постоянные времени турбины T2 к T5 (ам). Пронумерованы в соответствии с долями крутящего момента турбины и массовыми числами; то есть T5 - постоянная времени первой ступени турбины, которая моделирует паровую камеру. По умолчанию: [ 0 10 3.3 0.5 ].
Доли крутящего момента турбины F2 к F5. Всего 1, в противном случае появится сообщение об ошибке. Номера фракций соответствуют массовым числам; то есть F2 - это доля крутящего момента, прикладываемого к массе No 2 многопрофильного вала. По умолчанию: [ 0.5 0.5 0 0 ].
Эти параметры отображаются, только если тип генератора Tandem-compound (multi-mass). Коэффициенты инерции, H2 к H5 (ам), коэффициенты жесткости, K12 к K45 (pu/rad), и коэффициенты демпфирования, D2 к D5 (отклонение pu крутящего момента/puspeed ), связаны с массами многосекционного вала. K12 соответствует коэффициенту жесткости между массами # 1 и # 2 и т.д. Значения по умолчанию: [ 1.5498 0.24894 0 0 ], [ 83.47 42.702 0 0 ], и [ 0.3104 0.05 0 0 ]*8.
Примечание
Если вы не хотите моделировать все четыре массы в многомасевом валу, просто установите инерцию нежелательных масс равной 0. Коэффициент жесткости и коэффициент демпфирования, соответствующие опущенным массам, не учитываются. Когда массы не моделируются, оставшаяся система «сжимается» по направлению к генератору; т.е. если используются только две массы (за исключением генератора), они являются массами # 2 и # 3. Входные данные для рассматриваемых масс сдвигаются соответствующим образом. В любом случае инерции должны соответствовать долям крутящего момента. Нельзя установить значение инерции равным 0 и задать для соответствующей доли крутящего момента ненулевое значение. Однако можно задать для доли крутящего момента значение 0 и задать для соответствующей инерции массы ненулевое значение.
Если шахта - мультимасса, войдите в начальную механическую энергию, Pm0 (pu) и начальный генератор поворачивают Θe0 (степени). Если вал представляет собой одиночную массу, введите только начальную механическую мощность. По умолчанию: [2.7247e-008,-120.13] если тип генератора - Tandem-compound (multi-mass). По умолчанию: 250.35/555 если тип генератора - Tandem-compound (single-mass)
Начальная механическая мощность автоматически обновляется с помощью утилиты нагрузки блока Powergui. Начальный угол также вычисляется утилитой потока нагрузки и записывается в соответствующее диалоговое окно Блок синхронной машины (Synchronous Machine Block).
wrefЭталон скорости, в pu. Обычно он подключается к блоку константы со значением 1,0 pu.
PrefЭталон электрической мощности, в ед. Устанавливается постоянное значение, соответствующее начальной активной мощности, отбираемой из блока синхронной машины, соединенного с блоком паровой турбины и регулятора.
wmСкорость генератора, в пю. Это один из сигналов на последнем выходе модели синхронной машины (внутренние переменные).
d_thetaОтклонение угла мощности генератора. Это также один из сигналов на последнем выходе модели синхронной машины (внутренние переменные).
dw_5-2Выведите вектор, содержащий отклонения скорости в pu масс 5, 4, 3 и 2.
Tr5-2Выведите вектор, содержащий крутящие моменты, передаваемые массами 5, 4, 3 и 2.
gateОткрытие ворот в pu.
PmМеханическая мощность в pu, которая подключается к первому входу блока синхронной машины.
power_thermal Пример иллюстрирует использование блока паровой турбины и регулятора.
[1] Доклад комитета IEEE «Динамические модели паровых и гидротурбин в исследованиях энергосистем», IEEE Transactions on Power Device and Systems, Vol . PAS-92, No . 6, 1973, pp . 1904-1915.
[2] Рабочая группа IEEE Subsynchronous resonance, «Вторая эталонная модель компьютерного моделирования субсинхронического резонанса», IEEE Transactions on Power Device and Systems, том PAS-104, № 5, 1985, стр. 1057-1066.
Система возбуждения, Гидравлическая турбина и регулятор, Power ergui, Синхронная машина SI Основной, Синхронная машина pu Основной, Синхронная машина pu Стандарт