SM ST4C

Синхронная машина в дискретном или непрерывном времени ST4C статической системой возбуждения с автоматическим регулятором напряжения

развернуть все на странице

Библиотека:
Simscape/Электрический/Управление/SM Управление

Описание

Блок SM ST4C реализует системную модель статического возбуждения ST4C 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 ST4C состоит из четырех основных компонентов:

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 моделей компонента источником степени для управляемого выпрямителя, когда он является независимым от напряжения контакта.

Эта схема показывает общую структуру системной модели ST4C 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. Для получения точной информации о дискретных и непрерывных реализациях см. документацию по блоку 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.
Существует две логические подсистемы Take-over. Подсистемы моделируют входное положение входа захвата для напряжений OEL, UEL, SCL и PSS. Для получения дополнительной информации об использовании ограничителей с этим блоком, смотрите Полевые ограничители тока.
Подсистема PI_R 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.
Подсистема PI_M моделирует ПИ-контроллер и заменяет блок Lead-Lag в SM ST3C. Минимальные и максимальные пределы насыщения против насыщения обмотки для блока _VMmin и _VMmax, соответственно.
Внутренний цикл управления напряжением поля используется для линеаризации характеристики управления возбудителем, и он состоит из _KM и _KG усилений и временных констант _TM и _TG. Минимальные и максимальные пределы насыщения против насыщения обмотки для блока Low-Pass Filter _VAmin и _VAmax, соответственно.

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

Можно принять другое представление источника степени для управляемого выпрямителя, выбрав соответствующую опцию в параметре Power source selector. Источник степени для управляемого выпрямителя может быть либо выведен из напряжения контакта (Position A: power source derived from generator terminal voltage) или это может быть независимо от напряжения на клемме (Position B: power source independent of generator terminal conditions).

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

Порты