Реализуйте трехфазный трансформатор с конфигурируемыми обмотками
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Элементы Энергосистемы
Этот блок реализует трехфазный трансформатор с использованием трех однофазных трансформаторов с тремя обмотками. Подробное описание электрической модели однофазного трансформатора смотрите в блоке Linear Transformer.
При активации характеристика насыщения такая же, как и у блока Насыщаемого Трансформатора. Если потоки не заданы, начальные значения автоматически корректируются так, чтобы симуляция началась в установившемся состоянии.
Индуктивность утечек и сопротивление каждой обмотки приведены в pu на основе номинальной степени трансформатора Pn и от номинального напряжения обмотки (V1, V2, или V3). Для пояснения относительных модулей смотрите Линейный Трансформатор и Насыщаемый Трансформатор.
Три обмотки трансформатора могут быть соединены следующим образом:
Y
Y с доступной нейтралью (только для обмоток 1 и 3)
Заземленный Y
Дельта (D1), задержка в дельте Y на 30 степени
Дельта (D11), дельта, ведущая Y на 30 степени
Порт входа с меткой N добавляется к блоку, если вы выбираете соединение Y с доступным нейтралем для обмотки 1. Если вы запрашиваете доступный нейтраль на обмотке 3, дополнительный выходной порт маркируется n3 сгенерирован.
D1 и D11 обозначения относятся к следующему соглашению о времени. Это принимает, что ссылка вектор напряжения Y находится в полдень (12) на синхроимпульсе отображения. D1 и D11 относятся соответственно к 13:00 (дельта-напряжения, отстающие от Y-напряжений на 30 степени) и 11:00 (дельта-напряжения, ведущие от Y-напряжений на 30 степени).
В обычном обозначении для трехфазного трансформатора с двумя обмотками используются две буквы, за которыми следует число. Первая буква (Y или D) указывает на высоковольтное соединение с обмоткой «wye» или «delta». Вторая буква (y или d) указывает на низковольтное соединение с обмоткой «wye» или «delta». Число, целое число от 0 до 12, указывает положение низковольтного фазатора напряжения положительной последовательности на тактовом отображении, когда высоковольтный фазатор напряжения положительной последовательности находится в 12:00.
Следующие три рисунка являются примерами стандартных соединений обмотки. Точки указывают метки полярности, а стрелы указывают положение фазы А-к-нейтральным фазаторам напряжения на высоковольтных и низковольтных обмотках. Предполагается, что фазоры вращаются против часовой стрелки, так что увеличение числа указывает на увеличение задержки фазы.
Yd1: Обмотка низкого напряжения (d) отстает от высоковольтной обмотки (Y) на 30 степени. Параметр Winding 2 connection установлен в D1.
Dy11: Обмотка низкого напряжения (y) ведет высоковольтную обмотку (D) на 30 степени. Параметр Winding 1 connection установлен в D1.
Dy1: Обмотка низкого напряжения (y) отстает от высоковольтной обмотки (D) на 30 степени. Параметр Winding 1 connection установлен в D11.
Можно представлять много других соединений со сдвигами фазы между 0 и 360 степенями (по шагам 30 степеней) путем объединения + 30- или -30-градусного сдвига фазы, обеспечиваемого настройками параметров D1 и D11 блоков, и, в некоторых случаях, дополнительного +/-120-градусного сдвига фазы, получаемого путем подключения выходных выводов обмотки дельты к соответствующим фазам сети .
Таблица объясняет, как настроить блок Трехфазного Трансформатора, чтобы получить общие соединения.
| Положение синхроимпульса | Сдвиг фазы ( степени) | Связь | Подключение обмотки 1 | Подключение обмотки 2 | Терминалы обмотки дельты для подключения к фазам ABC сети |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | Yy0 | Y | Y | — |
| Dd0 | D1 | D1 | ABC | ||
| 1 | –30 | Yd1 | Y | D1 | ABC |
| Dy1 | D11 | Y | ABC | ||
| 2 | –60 | Dd2 | D11 | D1 | ABC |
| 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 | ABC |
| 11 | +30 | Yd11 | Y | D11 | ABC |
| Dy11 | D1 | Y | ABC |
Например, чтобы получить Yd5 соединение, установите параметр Winding 1 connection на Y, а параметр Winding 2 connection на D1 и соедините фазы сети с обмоткой 2 следующим образом:
Для получения дополнительной информации об обычных обозначениях обмотки трансформатора смотрите Международный стандарт IEC 60076-1 [1].
Обмотка соединения для обмотки 1. Варианты Y, Yn, Yg (по умолчанию), Delta (D1), и Delta (D11).
Соединение обмотки для обмотки 2. Варианты Y, Yn, Yg (по умолчанию), Delta (D1), и Delta (D11).
Обмотка соединения для обмотки 3. Варианты Y, Yn, Yg (по умолчанию), Delta (D1), и Delta (D11).
Выберите Three single-phase transformers (по умолчанию) для реализации трехфазного трансформатора с использованием трех однофазных моделей трансформатора. Можно использовать этот тип ядра, чтобы представлять очень большие силовые трансформаторы, обнаруженные в коммунальных сетях (сотни МВт).
Выберите Three-limb core (core type) для реализации трехфазного трансформатора с трехполюсным сердечником. В большинстве применений трехфазные трансформаторы используют ядро с тремя конечностями (трансформатор типа ядра). Этот тип ядра дает точные результаты во время асимметричного отказа как для линейных, так и для нелинейных моделей (включая насыщение). Во время асимметричных условий напряжения поток с нулевым порядком трансформатора типа сердечника возвращается за пределы активной зоны через воздушный зазор, конструкционную сталь и бак. Таким образом, естественный L0 индуктивности нулевой последовательности (без дельта-обмотки) такого трансформатора типа сердечника обычно очень низок (обычно 0,5 pu < L0 < 2 pu) по сравнению с трехфазным трансформатором с использованием трёх однофазных модулей (L0 > 100 pu). Это низкое L0 значение влияет на напряжения, токи и дисбалансы потока во время линейной и насыщенной операции.
Выберите Five-limb core (shell type) для реализации трехфазного трансформатора с пятиполюсным сердечником. В редких случаях очень большие трансформаторы строятся с пятиножным ядром (три фазные ножки и две внешние ножки). Это строение сердечника, также известная как интерпретатор, выбирается в основном для уменьшения высоты трансформатора и облегчения транспортировки. Во время несбалансированных условий напряжения, в отличие от трансформатора с тремя конечностями, поток с нулевой последовательностью трансформатора с пятью конечностями остается внутри стального сердечника и возвращается через две внешние конечности. Поэтому естественная индуктивность нулевой последовательности (без дельты) очень высока (L0 > 100 pu). За исключением малых дисбалансов тока из-за асимметрии ядра, поведение пятиполюсного оболочечного трансформатора аналогично поведению трехфазного трансформатора, созданного с тремя однофазными модулями.
Если выбран, реализует насыщающийся трехфазный трансформатор. См. также параметр Saturation characteristic на вкладке Parameters. Значение по умолчанию сброшено.
Выберите, чтобы смоделировать характеристику насыщения, включая гистерезис вместо однозначной кривой насыщения. Этот параметр видим, только если выбран параметр Simulate saturation. Значение по умолчанию сброшено.
Этот параметр видим, только если выбран параметр Simulate hysteresis.
Задайте .mat файл, содержащий данные, которые будут использоваться для модели гистерезиса. Когда вы открываете Hysteresis Design Tool Powergui, цикл гистерезиса по умолчанию и параметры, сохраненные в hysteresis.mat отображаются файлы. Используйте кнопку «Загрузка» инструмента Hysteresis Design, чтобы загрузить другое .mat файл. Используйте кнопку «Сохранить» инструмента Hysteresis Design, чтобы сохранить модель в новой .mat файл.
Если выбран, начальные потоки определяются параметром Initial fluxes на вкладке Параметры. Этот параметр видим, только если выбран параметр Simulate saturation. Значение по умолчанию сброшено.
Когда параметр Specify initial fluxes не выбран при симуляции, Simscape™ Electrical™ Specialized Степени Systems автоматически вычисляет начальные потоки, чтобы начать симуляцию в установившемся состоянии. Вычисленные значения сохраняются в параметре Initial Fluxes и перезаписываются любые предыдущие значения.
Выберите Winding voltages для измерения напряжения на обмотках обмотки блока Трехфазный Трансформатор.
Выберите Winding currents для измерения токов , текущих через обмотки блока Трехфазный Трансформатор.
Выберите Fluxes and excitation currents (Imag + IRm) для измерения редактирования потока в вольтовых секундах (V.s) и общего тока возбуждения, включая потери в железе, смоделированные Rm.
Выберите Fluxes and magnetization currents (Imag) для измерения редактирования потока в вольтовых секундах (V.s) и тока намагниченности в амперах (A), не включая потери в железе, смоделированные Rm.
Выберите All measurements (V, I, Flux) измерить извилистые напряжения, ток, ток намагничивания и потокосцепления.
По умолчанию это None.
Поместите блок Multimeter в модель, чтобы отобразить выбранные измерения во время симуляции. В Available Measurements списке блока Multimeter измерения идентифицируются меткой, за которой следует имя блока.
Если для параметра Winding 1 connection (ABC terminals) задано значение Y, Yn, или Yg, метки следующие.
Измерение | Метка |
|---|---|
Обмотка 1 напряжения |
или
|
Обмотка 1 токов |
или
|
Потоковые редактирования |
|
Токи намагниченности |
|
Токи возбуждения |
|
Те же метки применяются к обмотке 2 и обмотке 3, за исключением того, что 1 заменяется на 2 или по 3 в метках.
Если для параметра Winding 1 connection (ABC terminals) задано значение Delta (D11) или Delta (D1), метки следующие.
Измерение | Метка |
|---|---|
Обмотка 1 напряжения |
|
Обмотка 1 токов |
|
Потоковые редактирования |
|
Токи намагниченности |
|
Токи возбуждения |
|
Задайте модули, используемую для ввода параметров блока Three Фазы Transformer. Выберите pu для использования в относительных модулях. Выберите SI для использования модулей СИ. Изменение параметра Units на pu на SI, или от SI на pu, автоматически преобразует параметры, отображаемые в маске блока. Преобразование в модули основано на номинальной степени трансформатора Pn в VA, номинальной частоте fn в Гц и номинальном напряжении Vn, в Vrms, обмоток. По умолчанию это pu.
Номинальная степень, в вольт-амперах (VA), и номинальная частота, в герцах (Гц), трансформатора. Обратите внимание, что номинальные параметры не влияют на модель трансформатора, когда параметр Units установлен в SI. По умолчанию это [ 250e6 , 60 ].
Номинальное напряжение от фазы к фазе в вольтах RMS, сопротивление и индуктивность утечек в pu для обмотки 1. По умолчанию это [ 735e3 , 0.002 , 0.08 ] когда параметр Units pu и [7.35e+05 4.3218 0.45856] когда параметр Units SI.
Номинальное напряжение от фазы к фазе в вольтах RMS, сопротивление и индуктивность утечек в pu для обмотки 2. По умолчанию это [ 315e3 , 0.002 , 0.08 ] когда параметр Units pu и [3.15e+05 0.7938 0.084225] когда параметр Units SI.
Номинальное напряжение от фазы к фазе в вольтах RMS, сопротивление и индуктивность утечек в pu для обмотки 3. По умолчанию это [ 315e3 , 0.002 , 0.08 ] когда параметр Units pu и [3.15e+05 0.7938 0.084225] когда параметр Units SI.
Сопротивление намагниченности Rm, в pu. По умолчанию это 500 когда параметр Units pu и 1.0805e+06 когда параметр Units SI.
Индуктивность намагничивания Lm, в pu, для ненасыщаемого ядра. Параметр Magnetization inductance Lm недоступен, если выбран параметр Насыщаемое ядро. По умолчанию это 500 когда параметр Units pu и 2866 когда параметр Units SI.
Индуктивность L0 пути потока с нулевой последовательностью возвращается, в pu, для типа трансформатора с тремя конечностями.
Этот параметр видим, только если параметр Type установлен в Three-limb core (core type). По умолчанию это 0.5 когда параметр Units pu и 2.866 когда параметр Units SI.
Этот параметр доступен, только если выбран параметр Simulate saturation на вкладке Configuration. По умолчанию это [ 0,0 ; 0.0024,1.2 ; 1.0,1.52 ] когда параметр Units pu и [0 0;0.66653 1910.3;277.72 2419.7] когда параметр Units SI.
Характеристика насыщения для насыщаемого ядра. Задайте серию пар ток/поток (в pu), начиная с пары (0,0).
Задает начальные потоки для каждой фазы трансформатора. Этот параметр видим, только если на вкладке Specify initial fluxes выбраны параметры Simulate saturation и Configuration. По умолчанию это [ 0.8 , -0.8 , 0.7 ] когда параметр Units pu и [1273.5 -1273.5 1114.3] когда параметр Units SI.
Когда параметр Specify initial fluxes не выбран при симуляции, программное обеспечение Simscape Electrical Specialized Power Systems автоматически вычисляет начальные потоки, чтобы начать симуляцию в установившемся состоянии. Вычисленные значения сохраняются в параметре Initial Fluxes и перезаписываются любые предыдущие значения.
Вкладка Advanced блока не видна, когда вы устанавливаете параметр Simulation type блока powergui равным Continuous, или когда вы выбираете параметр Automatically handle discrete solver блока powergui. Вкладка видна, когда вы устанавливаете параметр Simulation type блока powergui равным Discrete, и когда параметр Automatically handle discrete solver блока powergui очищается.
При выборе задержка вставляется на выходе модели насыщения, вычисляя ток намагниченности как функцию редактирования потока (интеграл напряжения входа вычисленного методом Трапеций). Эта задержка устраняет алгебраический цикл, полученный из методов трапеций дискретизации, и ускоряет симуляцию модели. Однако эта задержка вводит одну задержку шага симуляции в модель и может вызвать числовые колебания, если шаг расчета слишком велико. Алгебраический цикл требуется в большинстве случаев, чтобы получить точное решение.
При снятии (по умолчанию) параметр Discrete solver model задает метод дискретизации модели насыщения.
Выберите один из следующих методов, чтобы разрешить алгебраический цикл.
Trapezoidal iterative- Хотя этот метод дает правильные результаты, он не рекомендуется, потому что Simulink® имеет тенденцию к замедлению и может не сходиться (остановки симуляции), особенно когда количество насыщаемых трансформаторов увеличивается. Кроме того, из-за ограничения алгебраического цикла Simulink, этот метод не может использоваться в реальном 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 точнее, чем Backward Euler robust способ. Однако это может привести к слегка демпфированным численным колебаниям напряжений трансформатора, когда трансформатор не нагружен.
Backward Euler robust- Этот метод обеспечивает хорошую точность и предотвращает колебания, когда трансформатор находится без нагрузки.
Максимальное количество итераций для устойчивых методов задано на вкладке Preferences блока powergui, в разделе Solver details for nonlinear elements. Для приложений в реальном времени может потребоваться ограничить количество итераций. Обычно ограничение количества итераций 2 приводит к приемлемым результатам. Два устойчивых решателя являются рекомендуемыми методами дискретизации модели насыщения трансформатора.
Для получения дополнительной информации о том, какой метод использовать в вашем приложении, смотрите Симуляция дискретизированных электрических систем.
The power_transfo3wdn схема использует два блока Трехфазного Трансформатора. Два блоков Multimeter используются, чтобы измерить напряжение фазы A (или AB для дельта-соединений) каждой обмотки
Линейный Трансформатор, Мультиметр, Насыщаемый Трансформатор, Трехфазный Трансформатор (Две Обмотки), Трехфазный Трансформатор Индуктивная Матрица Типа (Три Обмотки)
