SM ST2C

Синхронная машина в дискретном или непрерывном времени ST2C статической системой возбуждения с автоматическим регулятором напряжения

развернуть все на странице

Библиотека:
Simscape/Электрический/Управление/SM Управление

Описание

Блок SM ST2C реализует системную модель статического возбуждения ST2C типа синхронной машины в соответствии с IEEE 421.5-2016^[1].

Используйте этот блок для моделирования управления и регулирования напряжения возбуждения синхронной машины.

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 ST2C содержит четыре основных компонента:

Компенсатор Тока изменяет измеренное напряжение контакта как функцию от тока контакта.
Преобразователь Измерения Напряжения моделирует динамику терминального преобразователя напряжения с помощью lowpass фильтра.
Компонент Элементы Управления Возбуждением сравнивает выход преобразователя напряжения с терминальным опорным напряжением, чтобы создать ошибку напряжения. Затем эта ошибка напряжения передается через регулятор напряжения для создания напряжения возбуждения.
Источник Степени моделирует источник степени для управляемого выпрямителя, когда он является независимым от напряжения контакта.

Эта схема показывает общую структуру системной модели ST2C 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.
_VB - напряжение возбуждающего поля.
_EFD и _IFD являются напряжением возбуждения и током, соответственно.

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. Дискретные и непрерывные реализации см. в документации для блока Low-Pass Filter.

Элементы управления возбуждением

Эта схема иллюстрирует общую структуру элементов управления возбуждением:

На схеме:

Подсистема Summation Point Logic моделирует точку суммирования входа местоположение для ограничителя сверхэксцитирования (OEL), ограничителя недискриминации (UEL), ограничителя тока статора (SCL) и степени переключателя (V_S) напряжения. Для получения дополнительной информации об использовании ограничителей с этим блоком, смотрите Полевые ограничители тока.
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.
Подсистема PI моделирует ПИ-контроллер этих функций как структуру управления для автоматического регулятора напряжения и позволяет представлять модернизацию оборудования с современным цифровым контроллером. Минимальные и максимальные пределы насыщения против насыщения обмотки для блока _VPImin и _VPImax, соответственно.
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.
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.
Блок Integrator управляет выходом возбудителя через управляемое насыщение. Параметр _EFDmax представляет предел на напряжение возбудителя. Постоянная по времени _TE связана с индуктивностью управляющих обмоток.

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 рискует 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 и вход перенапряжения, и _VSCLoel, и вход недискажения, _VSCLuel.

Источник степени

Некоторые статические системы используют как источники тока, так и напряжения, чтобы сгенерировать источник степени.

Эта схема показывает модель источника степени возбудителя, использующего фазорную комбинацию терминального напряжения, _VT и терминального тока, _IT:

Порты