SM DC2C

Система DC2C возбуждения синхронной машины в дискретном времени или в непрерывном времени, включая автоматический регулятор напряжения и возбудитель

развернуть все на странице

Библиотека:
Simscape/Электрический/Управление/SM Управление

Описание

Блок SM DC2C моделирует синхронный тип машины DC2C 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 DC2C 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 DC2C 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 и преобразователь измерения напряжения

Компенсатор тока моделируется как:

$V_{C 1} = V_{T} + I_{T} \sqrt{R_{C}^{2} + X_{C}^{2}},$

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.

Элементы управления возбуждением

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 точной информации о дискретных и непрерывных реализациях см. документацию по блокам Lead-Lag.
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.
_VT*VRmax и _VT*VRmin являются минимальным и максимальным пределами насыщения для выходного _EFE напряжения возбуждения.

Ограничители Тока Поля

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.

Вращающийся возбудитель постоянного тока

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.

Порты