Three-Phase Transformer (Two Windings)
Реализуйте трехфазный трансформатор с конфигурируемыми обмотками
Библиотека
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Элементы Энергосистемы
Описание
Этот блок реализует трехфазный трансформатор, используя три однофазных трансформатора. 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 или V2). Описание относительных модулей приведено в разделе «Линейный трансформатор» и «Насыщаемый трансформатор».
Две обмотки трансформатора могут быть соединены следующим образом:
Y
Y с доступной нейтралью
Заземленный Y
Дельта (D1), задержка в дельте Y на 30 степени
Дельта (D11), дельта, ведущая Y на 30 степени
Если вы выбираете соединение Y с доступным нейтралем для обмотки 1, к блоку добавляется порт входа с меткой N. Если вы запрашиваете доступный нейтраль на обмотке 2, генерируется дополнительный выходной порт, маркированный n.
D1 и D11 обозначения относятся к синхроимпульсу, который принимает, что эталонный фазор Y напряжения находится в полдень (12) на тактовом отображении. 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).
Стандартное обозначение соединений обмотки
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].
Параметры
Вкладка « строение»
- Winding 1 connection (ABC terminals)
Обмотка соединения для обмотки 1. Варианты
Y,Yn,Yg(по умолчанию),Delta (D1), иDelta (D3).- Winding 2 connection (abc terminals)
Обмотка соединения для обмотки 2. Варианты
Y,Yn,Yg(по умолчанию),Delta (D1), иDelta (D3).- Type
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.- Simulate saturation
Если выбран, реализует насыщающийся трехфазный трансформатор. Значение по умолчанию сброшено.
Если вы хотите симулировать трансформатор в фазорном режиме блока Powergui, необходимо очистить этот параметр.
- Simulate hysteresis
Выберите, чтобы смоделировать характеристику насыщения, включая гистерезис вместо однозначной кривой насыщения. Этот параметр видим, только если выбран параметр Simulate saturation. Значение по умолчанию сброшено.
Если вы хотите симулировать трансформатор в фазорном режиме блока Powergui, необходимо очистить этот параметр.
- Hysteresis Mat file
Этот параметр видим, только если выбран параметр Simulate hysteresis.
Задайте
.matфайл, содержащий данные для использования в модели гистерезиса. Когда вы открываете Hysteresis Design Tool блока Powergui, цикл гистерезиса по умолчанию и параметры, сохраненные вhysteresis.matотображаются файлы. Используйте кнопку Load инструмента Hysteresis Design, чтобы загрузить другую.matфайл. Используйте кнопку Save инструмента Hysteresis Design, чтобы сохранить модель в новом.matфайл.- Specify initial fluxes
Если выбран, начальные потоки определяются параметром Initial fluxes на вкладке Параметры. Параметр Specify initial fluxes 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.
- Measurements
Выберите
Winding voltagesдля измерения напряжения на обмотке обмотки.Выберите
Winding currentsдля измерения токов , текущих через обмотки.Выберите
Fluxes and excitation currents (Im + 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 (Im)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 списке Доступные измерения (Available Measurements) блока Мультиметр (Multimeter) измерения идентифицируются меткой, за которой следует имя блока.
Если для параметра Winding 1 connection (ABC terminals) задано значение
Y,Yn, илиYg, метки следующие.Измерение
Метка
Обмотка 1 напряжения
Uan_w1:или
Uag_w1:Обмотка 1 токов
Ian_w1:или
Iag_w1:Потоки
Flux_A:Токи намагниченности
Imag_A:Токи возбуждения
Iexc_A:Те же метки применяются к обмотке 2, за исключением того, что
1заменяется на2в метках.Если для параметра Winding 1 connection (ABC terminals) задано значение
Delta (D1)илиDelta (D3), метки следующие.Измерение
Метка
Обмотка 1 напряжения
Uab_w1:Обмотка 1 токов
Iab_w1:Потоковые редактирования
Flux_A:Токи намагниченности
Imag_A:Токи возбуждения
Iexc_A:
Вкладка « параметры»
- Units
Укажите модули, используемые для ввода параметров этого блока. Выберите
puдля использования в относительных модулях. ВыберитеSIдля использования модулей СИ. Изменение параметра Units сpuнаSI, или отSIнаpuавтоматически 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 этоpu.- Nominal power and frequency
Номинальная степень, в вольт-амперах (VA), и номинальная частота, в герцах (Гц), трансформатора. Номинальные параметры не влияют на модель трансформатора, когда параметр Units установлен в
SI. По умолчанию это[ 250e6 , 60 ].- Winding 1 parameters
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 Unitspuи[7.35e+05 4.3218 0.45856]когда параметр UnitsSI.- Winding 2 parameters
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 Unitspuи[3.15e+05 0.7938 0.084225]когда параметр UnitsSI.- Magnetization resistance Rm
Сопротивление намагниченности Rm, в pu. По умолчанию это
500когда параметр Unitspuи1.0805e+06когда параметр UnitsSI.- Magnetization inductance Lm
Индуктивность намагничивания Lm, в pu, для ненасыщаемого ядра. Параметр Magnetization inductance Lm недоступен, если выбран параметр Saturable core на вкладке Configuration. По умолчанию это
500когда параметр Unitspuи2866когда параметр UnitsSI.- Inductance L0 of zero-sequence flux path return
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 это0.5когда параметр Unitspuи2.866когда параметр UnitsSI.- Saturation characteristic
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 Unitspuи[0 0;0.66653 1910.3;277.72 2419.7]когда параметр UnitsSI.Характеристика насыщения для насыщаемого ядра. Задайте серию пар ток/поток (в pu), начиная с пары (0,0).
- Initial fluxes
Задайте начальные потоки для каждой фазы трансформатора. Этот параметр доступен, только если выбраны параметры Specify initial fluxes и Simulate saturation на вкладке Configuration. По умолчанию это
[ 0.8 , -0.8 , 0.7 ]когда параметр Unitspuи[1273.5 -1273.5 1114.3]когда параметр UnitsSI.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 «Дополнительно»
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.
- Break Algebraic loop in discrete saturation model
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.
- Discrete solver model
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, чемBackward Euler robustспособ. 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.
Примеры
The power_transfo3ph схема использует блок Трехфазный Трансформатор, где моделируется насыщаемое ядро. Обе обмотки соединены в Y заземлённые строения. Нейтральные точки двух обмоток внутренне соединены с землей.
Насыщающийся трансформатор 500 кВ/ 230-kV питается от 500-kV системы. 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 входные токи из-за насыщения ядра. Смотрите также power_xfonotation модель, которая показывает четыре типа трехфазных соединений Yd и Dy трансформатора.
Ссылки
[1] МЭК. Международный стандарт IEC 60076-1, Силовой трансформатор - Часть 1: Общий, Издание 2.1, 2000-04. Приложение D: Трехфазные трансформаторы соединения. 2000.
См. также
Линейный Трансформатор, Мультиметр, Насыщаемый Трансформатор, Трехфазный Трансформатор (Три Обмотки), Трехфазный Трансформатор Индуктивная Матрица Типа (Две Обмотки)