Моделируйте динамику системы регулировки скорости, паровой турбины и многомассового вала
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электрические Машины / Синхронный Машинный Контроль
Блок Steam Turbine and Governor реализует полный паровой основной двигатель, включающий систему управления скоростью, четырехступенчатую паровую турбину и вал с четырьмя массами.
Система управления скоростью состоит из пропорционального регулятора, реле скорости и сервопривода, управляющего открытием затвора. Это похоже на одну из моделей, предложенных в [1].
Паровая турбина имеет четыре ступени, каждый моделируется передаточной функцией первого порядка. Первая ступень представляет паровую емкость, а три другие ступени - перегреватели или перекрестные трубопроводы. Котел не моделируется, а давление в котле постоянно составляет 1,0 пу. Фракции, F2 к F5, используются для распределения степени турбины по различным ступеням вала:
Вал моделирует систему с четырьмя массами, которая соединяется с массой в модели Синхронной Машины в общей сложности для пяти масс. Масса машины помечается массой # 1. Масса в блоке Paam Turbine and Governor, который наиболее близок к массе машины, составляет массу # 2, в то время как масса, наиболее удаленная от машины, является массой # 5. Вал характеризуется инерцией массы H, коэффициентами затухания D и коэффициентами жесткости K. Если вы принимаете решение симулировать вал с одной массой, вся подсистема вала с четырьмя массами в блоке Паровой Турбины и Регулятора отключается, и весь крутящий момент от турбины складывается вместе и прикладывается к массе машины:
Задает тип ротора: одинарная масса или многомассовый тандем-компаунд. Если вы выбираете систему с одной массой, подсистема многомассового вала в блоке Paam Turbine и Governor отключается, и выходные крутящие моменты турбины суммируются и применяются к одной массе в блоке Synchronous Machine. Варианты Tandem-compound (multi-mass) (по умолчанию) или Tandem-compound (single-mass).
Коэффициент усиления Kp, постоянное падение Rp (pu) и ширина Dz мертвой зоны (pu). Установите коэффициент усиления равным 3, если вы хотите использовать цикл обратной связи потока пара. В противном случае установите коэффициент усиления равным 1. По умолчанию это [ 1 0.05 0 ].
Реле скорости и сервопривод управления ключами - постоянные времени Tsr (s) и Tsm (s). По умолчанию это [ 0.001 0.15 ].
Минимальная и максимальная скорость открытия ворот vgmin и vgmax (оба в pu/s), и минимальная и максимальная скорость открытия ворот gmin и gmax (оба в pu). По умолчанию это [ -0.1 0.1 0 4.496].
Синхронная скорость генератора, управляемого паровой турбиной (об/мин). По умолчанию это 3600.
Временные константы турбины T2 к T5 (ам). Пронумерованный последовательно с фракциями крутящего момента турбины и массовыми числами; то есть T5 является временной константой первой ступени турбины, которая моделирует паровую камеру. По умолчанию это [ 0 10 3.3 0.5 ].
Коэффициенты крутящего момента турбины F2 на F5. Должно быть равно 1, в противном случае появится сообщение об ошибке. Номера дробей соответствуют массовым числам; т.е. F2 - доля крутящего момента, приложенная к массе # 2 многомассового вала. По умолчанию это [ 0.5 0.5 0 0 ].
Эти параметры видны, только если Generator type Tandem-compound (multi-mass). Коэффициенты инерции, H2 к H5 (s), коэффициенты жесткости, K12 к K45 (pu/rad), и коэффициенты затухания, D2 к D5 (крутящий момент/отклонение толкателя ), связаны с массами многомассового вала. K12 соответствует коэффициенту жесткости между массами # 1 и # 2 и так далее. 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 симулировать все четыре массы в многомассовом валу, просто установите инерцию нежелательных масс равной 0. Коэффициент жесткости и коэффициент затухания, соответствующий опущенным массам, не рассматриваются. Когда массы не моделируются, оставшаяся система «сжимается» к генератору; то есть, если используются только две массы (исключая генератор), они являются массами # 2 и # 3. Входные данные для рассматриваемых масс сдвигаются соответственно. В любом случае инерция должна быть согласована с дробями крутящего момента. Вы не можете задать инерцию 0 и задать соответствующую дробь крутящего момента ненулевое значение. Однако можно задать долю крутящего момента равную 0 и задать инерцию соответствующей массы ненулевым значением.
Если вал многомассовый, введите начальную механическую степень Pm0 (pu) и начальный угол Θe0 (степени) генератора. Если вал имеет одинарную массу, введите только начальную механическую степень. По умолчанию это [2.7247e-008,-120.13] когда Generator type Tandem-compound (multi-mass). По умолчанию это 250.35/555 когда Generator type Tandem-compound (single-mass)
Начальная механическая степень автоматически обновляется утилитой потока нагрузки блока Powergui. Начальный угол также вычисляется утилитой потока нагрузки и записывается в связанное диалоговое окно Synchronous Machine блока.
wrefСкорость ссылки, в pu. Он обычно соединяется с блоком Constant со значением, установленным на 1.0 pu.
PrefСсылка на электрическую степень, в pu. Устанавливается в постоянное значение, соответствующее начальной активной степени, полученной из блока Синхронная Машина, соединенного с блоком Паровая Турбина и Регулятор.
wmСкорость генератора, в pu. Это один из сигналов в последнем выходе модели Synchronous Machine (внутренние переменные).
d_thetaОтклонение угла степени генератора. Это также один из сигналов в последнем выходе модели Synchronous Machine (внутренние переменные).
dw_5-2Вывод вектора, содержащего отклонения скорости в pu масс 5, 4, 3 и 2.
Tr5-2Выводит вектор, содержащий крутящие моменты, в pu, переданные массами 5, 4, 3 и 2.
gateОткрытие затвора в пу.
PmМеханическая степень, в pu, что вы соединяете с первым входом блока Synchronous Machine.
The power_thermal пример иллюстрирует использование паровой турбины и блока Governor.
[1] Отчет комитета IEEE «Динамические модели для паровых и гидротурбин в исследованиях степеней», Транзакции IEEE по энергетическим аппаратам и системам, том PAS-92, № 6, 1973, стр. 1904-1915.
[2] IEEE Subsynchronous resonance working group, «Second эталонная модель for computer simulation of subsynchronous resonance», Транзакции IEEE на силовых аппаратах и системах, Vol . PAS-104, No . 5, 1985, pp . 1057-1066.
Система возбуждения, Гидравлическая турбина и Регулятор, Powergui, Synchronous Machine SI Fundamental, Synchronous Machine pu Fundamental, Synchronous Machine pu Standard