Моделирование динамики трехфазной круглороторной или явно полюсной синхронной машины с использованием стандартных параметров в блоках pu
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электрические Машины

Блок Synchronous Machine pu Standard моделирует синхронную машину в режиме генератора или двигателя с использованием стандартных параметров в единицах pu. Режим работы диктуется признаком механической мощности (положительной для режима генератора или отрицательной для режима двигателя). Электрическая часть машины представлена моделью пространства состояния шестого порядка, а механическая часть такая же, как в блоке упрощенной синхронной машины.
Модель учитывает динамику обмоток статора, поля и демпфера. Эквивалентная схема модели представлена в опорной рамке ротора (qd-рамке). Обмотки статора соединены трепом с внутренней нейтральной точкой. Все параметры ротора и электрические величины просматриваются со статора и идентифицируются по заполненным переменным. Подстрочные индексы:
d, q - количество по осям d- и q
R, s - Количество ротора и статора
l, m - Индуктивность утечки и намагничивания
f, k - Количество обмоток возбуждения и демпфера
Электрическая модель машины показана на этих схемах.

Традиционная теория синхронного моделирования машин для анализа устойчивости предполагает, что взаимные индуктивности между якорем, демпфером и полем на обмотках с прямой осью идентичны. Обычно обмотки демпфера находятся вблизи воздушного зазора, и в результате схемы демпфера, связывающие поток, почти равны якорю, связывающему поток. Эта гипотеза дает приемлемые результаты для широкого спектра исследований стабильности, особенно на стороне сети. Однако, когда речь идет о текущих полевых исследованиях, существует значительная ошибка. Эквивалентная схемная динамическая модель синхронной машины может включать в себя дополнительную индуктивность, представляющую разность между взаимными индуктивами «поле-демпфер» и «поле-якорь» на оси D [1]. Эта индуктивность обычно называется индуктивностью Каная. Индуктивность Каная соответствует потоку утечки, ФС, на следующем рисунке и интерпретируется как корректирующий элемент в эквивалентной модели, который может иметь отрицательное значение [2].

В стандарте IEEE 1110-2002 [3] представлены прямые и квадратичные оси динамической модели синхронной машины, как показано на диаграммах.


Соответствующими уравнениями являются:
В дискретных системах при установке для параметра модели дискретного решателя блока синхронной машины значения Trapezoidal non iterative, возможно, вам придется подключить небольшую паразитную резистивную нагрузку на клеммах машины, чтобы избежать цифровых колебаний. Большие времена выборки требуют больших нагрузок. Минимальная резистивная нагрузка пропорциональна времени выборки. Как правило, следует помнить, что с шагом времени 25 мкс в системе с частотой 60 Гц минимальная нагрузка составляет приблизительно 2,5% от номинальной мощности машины. Например, синхронная машина 200 МВА в энергосистеме, дискретизированная с временем выборки 50 мкс, требует приблизительно 5% резистивной нагрузки или 10 МВт. Если время выборки уменьшено до 20 мкс, достаточно резистивной нагрузки 4 МВт.
Однако если для параметра модели дискретного решателя блока синхронной машины задано значение Trapezoidal iterative (alg. loop), можно использовать ничтожно малую паразитную нагрузку (ниже 0,1% номинальной мощности) при сохранении численной устойчивости. Эта итеративная модель создает алгебраический цикл и приводит к более низкой скорости моделирования.
power_thermal В примере используется блок Synchronous Machine pu Standard для моделирования субсинхронизированного резонанса (SSR) в паровой турбине и регуляторе в сети с последовательной компенсацией.
[1] Канай, И.М. «Причины расхождений при расчете количества ротора и точных эквивалентных диаграмм синхронной машины». Транзакции IEEE ® по устройствам и системам питания. PAS-88, № 7 (1969): 1114-1120.
[2] Moeini, A., et al. «Синхронная модель Machine Stability, Обновление Метода Перевода Данных о Станд. IEEE 1110-2002». Сеансы панели стандартов IEEE. 2018.
[3] Руководство IEEE по методам моделирования синхронных генераторов и их применению при анализе стабильности энергосистемы. IEEE Std 1110-2002 (Редакция IEEE Std 1110-1991 [2003]): 1-72.
[4] Краузе, P.C. Анализ электрических машин. Раздел 12.5. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 1986.
[5] Kundur, P. Стабильность и управление энергосистемой. Нью-Йорк, Макгроу-Хилл, 1994.
Система возбуждения | Гидравлическая турбина и регулятор | powergui | Упрощенная синхронная машина | Паровая турбина и регулятор | Синхронная машина pu Основные | Основные принципы SI синхронной машины