Система DC1C возбуждения синхронной машины в дискретном времени или в непрерывном времени, включая автоматический регулятор напряжения и возбудитель
Simscape/Электрический/Управление/SM Управление
Блок SM DC1C моделирует синхронный тип машины DC1C системой возбуждения, которая соответствует IEEE 421.5-2016[1].
Используйте этот блок для моделирования управления и регулирования напряжения возбуждения синхронной машины, которая работает как генератор, используя коммутатор постоянного тока, вращающийся возбудитель.
Можно переключаться между непрерывной и дискретной реализациями блока при помощи параметра Sample time (-1 for inherited). Чтобы сконфигурировать интегратора на непрерывное время, установите свойство Sample time (-1 for inherited) на 0. Чтобы сконфигурировать интегратора на дискретное время, установите свойство Sample time (-1 for inherited) на положительное, ненулевое значение или на -1 наследование шага расчета из вышестоящего блока.
Блок SM DC1C состоит из четырех основных компонентов:
Компенсатор тока изменяет измеренное контактное напряжение как функцию от контактного тока.
Преобразователь измерения напряжения моделирует динамику терминального преобразователя напряжения с помощью lowpass фильтра.
Компонент элементов управления возбуждением сравнивает выход преобразователя напряжения с конечным опорным напряжением для создания ошибки напряжения. Затем эта ошибка напряжения передается через регулятор напряжения для создания напряжения возбуждения возбуждения.
Вращающийся возбудитель постоянного тока моделирует вращающийся возбудитель постоянного тока и создает напряжение возбуждения, которое прикладывается к управляемой синхронной машине. Блок также подает напряжение возбуждения назад в систему возбуждения.
Эта схема показывает общую структуру системной модели DC1C возбуждения:
На схеме:
VT и IT являются измеренными контактным напряжением и током синхронной машины.
VC1 - токо-компенсируемое контактное напряжение.
VC - фильтрованное, компенсированное током напряжение контакта.
VREF - базовое напряжение клеммы.
VS - напряжение стабилизатора степени.
EFE - напряжение возбуждающего поля.
EFD - напряжение возбуждения.
В следующих разделах подробно описывается каждая из основных частей блока.
Компенсатор тока моделируется как:
где:
RC - сопротивление компенсации нагрузки.
XC - реактивное сопротивление компенсации нагрузки.
Преобразователь измерения напряжения реализован как Low-Pass Filter блок с постоянными по времени TR. Для получения точных дискретных и непрерывных реализаций см. документацию по этому блоку.
Эта схема иллюстрирует общую структуру элементов управления возбуждением:
На схеме:
Подсистема Summation Point Logic моделирует входное местоположение точки суммирования для ограничителя сверхэксцитирования (OEL), ограничителя недискриминации (UEL) и ограничителя тока статора (SCL) напряжений. Для получения дополнительной информации об использовании ограничителей с этим блоком, смотрите Полевые ограничители тока.
Блок Lead-Lag моделирует дополнительную динамику, связанную с регулятором напряжения. Здесь TC - постоянная времени выполнения, а TB - постоянная времени задержки. Для получения точных дискретных и непрерывных реализаций см. документацию по этому блоку.
Блок Low-Pass Filter моделирует основную динамику регулятора напряжения. Здесь KA - коэффициент усиления регулятора, а TA - основная временная константа регулятора. Минимальные и максимальные пределы насыщения против насыщения обмотки для блока VRmin и VRmax, соответственно.
Подсистема Take-over Logic моделирует входное расположение точки захвата для напряжений OEL, UEL и SCL. Для получения дополнительной информации об использовании ограничителей с этим блоком, смотрите Полевые ограничители тока.
Блок Filtered Derivative моделирует путь обратной связи скорости для стабилизации системы возбуждения. Здесь KF и TF являются константой усиления и времени этой системы, соответственно. Смотрите документацию по блоку Filtered Derivative для точных дискретных и непрерывных реализаций.
Можно использовать различные ограничители тока возбуждения, чтобы изменить выход регулятора напряжения в небезопасных условиях работы:
Используйте ограничитель перенапряжения, чтобы предотвратить перегрев обмотки возбуждения из-за чрезмерной потребности в токе возбуждения.
Используйте ограничитель недооценки, чтобы увеличить возбуждение поля, когда оно слишком низко, что может рисковать десинхронизацией.
Используйте ограничитель тока статора, чтобы предотвратить перегрев обмоток статора из-за сверхтоков.
Приложите выход любого из этих ограничителей в одной из следующих точек:
Точка суммирования как часть цикла обратной связи автоматического регулятора напряжения (AVR)
Точка принятия для переопределения обычного поведения AVR
Если вы используете ограничитель тока статора в точке суммирования, используйте одну входную VSCLsum. Если вы используете ограничитель тока статора в точке захвата, используйте как входной VOELscl сверхэксцитирования, так и входной VUELscl недооценки.
Эта схема иллюстрирует общую структуру вращающегося возбудителя коммутатора постоянного тока:
На схеме:
Ток возбуждающего VFE моделируется как суммирование двух сигналов:
Нелинейная функция Vx моделирует насыщение выходного напряжения возбудителя.
Пропорциональный термин KE моделирует линейное соотношение между выходным напряжением возбудителя и током возбуждения.
Подсистема Integrator интегрирует различие между EFE и VFE, чтобы сгенерировать Efd напряжения выходного поля. TE является временной константой для этого процесса.
[1] Рекомендуемая практика IEEE для системных моделей возбуждения для исследований устойчивости системы степеней. IEEE Std 421.5-2016. Piscataway, NJ: IEEE-SA, 2016.
