SM ST4C

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

  • Библиотека:
  • Simscape/Электрический/Управление/SM Управление

  • SM ST4C block

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:

VC1=VT+ITRC2+XC2,

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

Вход

расширить все

Регулятор напряжения ссылки задать точку в относительных единицах представление в виде скаляра.

Типы данных: single | double

Вход от стабилизатора степени, в относительных единицах представления, задается как скаляр.

Типы данных: single | double

Терминальное напряжение, величина в относительных единицах представления, задается как скаляр.

Типы данных: single | double

Терминальная величина тока в представлении в относительных единицах, заданная как скаляр.

Типы данных: single | double

Вход от ограничителя сверхэксцитации, в представлении в относительных единицах, задается как скаляр.

Зависимости

  • Чтобы проигнорировать вход от ограничителя сверхразрушения, установите Alternate OEL input locations (V_OEL) равным Unused.

  • Чтобы использовать вход от ограничителя сверхразрушения в точке суммирования, установите Alternate OEL input locations (V_OEL) равным Summation point.

  • Чтобы использовать вход от ограничителя перенапряжения в точке захвата, установите Alternate OEL input locations (V_OEL) равным Take-over.

Типы данных: single | double

Вход от ограничителя недооценки в представлении в относительных единицах задан как скаляр.

Зависимости

  • Чтобы игнорировать вход от ограничителя недооценки, установите Alternate UEL input locations (V_UEL) равным Unused.

  • Чтобы использовать вход от ограничителя недооценки в точке суммирования, установите Alternate UEL input locations (V_UEL) равным Summation point.

  • Чтобы использовать вход от ограничителя недооценки в точке переноса, установите Alternate UEL input locations (V_UEL) равным Take-over.

Типы данных: single | double

Вход от ограничителя тока статора при использовании точки суммирования, в представлении в относительных единицах, заданном как скаляр.

Зависимости

  • Чтобы игнорировать вход от ограничителя тока статора, установите Alternate SCL input locations (V_SCL) равным Unused.

  • Чтобы использовать вход от ограничителя тока статора в точке суммирования, установите Alternate SCL input locations (V_SCL) равным Summation point.

Типы данных: single | double

Вход от ограничителя тока статора, который препятствует перерастанию поля при использовании точки захвата в представлении в относительных единицах, заданном как скаляр.

Зависимости

  • Чтобы игнорировать вход от ограничителя тока статора, установите Alternate SCL input locations (V_SCL) равным Unused.

  • Чтобы использовать вход от ограничителя тока статора в точке захвата, установите Alternate SCL input locations (V_SCL) равным Take-over.

Типы данных: single | double

Вход от ограничителя тока статора, который препятствует занижению поля при использовании точки захвата в представлении в относительных единицах, заданном как скаляр.

Зависимости

  • Чтобы игнорировать вход от ограничителя тока статора, установите Alternate SCL input locations (V_SCL) равным Unused.

  • Чтобы использовать вход от ограничителя тока статора в точке захвата, установите Alternate SCL input locations (V_SCL) равным Take-over.

Типы данных: single | double

Измеренный ток поля в относительных единицах синхронной машины, заданный как скаляр.

Типы данных: single | double

Выход

расширить все

Напряжение возбуждения в относительных единицах для применения к цепи возбуждения синхронной машины, возвращаемое в виде скаляра.

Типы данных: single | double

Параметры

расширить все

Общая информация

Начальное напряжение в относительных единицах для применения к цепи возбуждения синхронной машины.

Начальное напряжение в относительных единицах.

Начальный ток терминала в относительных единицах.

Время между последовательными выполнениями блоков. Во время выполнения блок производит выходы и, при необходимости, обновляет свое внутреннее состояние. Для получения дополнительной информации смотрите Что такой Шаг расчета? и задайте шаг расчета.

Для унаследованной операции в дискретном времени задайте -1. Для операции в дискретном времени задайте положительное целое число. Для непрерывной операции задайте 0.

Если этот блок находится в маскированной подсистеме или другой альтернативной подсистеме, которая позволяет переключаться между непрерывной операцией и дискретной операцией, продвигайте параметр шага расчета. Продвижение параметра шага расчета обеспечивает правильное переключение между непрерывной и дискретной реализациями блока. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Увеличение параметра до маски».

Предварительное управление

Сопротивление, используемое в системе компенсации тока. Установите этот параметр и Reactance component of load compensation, X_C (pu) равными 0 для отключения компенсации тока.

Реактивное сопротивление, используемое в системе компенсации тока. Установите этот параметр и Resistive component of load compensation, R_C (pu) равными 0 для отключения компенсации тока.

Эквивалентная временная константа для фильтрации преобразователя напряжения.

Контроль

Пропорциональная составляющая, сопоставленный с блоком управления ПИ регулятора напряжения.

Интегральная составляющая, сопоставленный с блоком управления ПИ регулятора напряжения.

Эквивалентная временная константа в управлении стрельбой тиристорного моста.

Максимальный относительный выход напряжение регулятора.

Минимальное выходное напряжение регулятора в относительных единицах.

В относительных единицах передняя пропорциональная составляющая блока управления ПИ во внутреннем регуляторе цикла поля.

Прямая интегральная составляющая блока управления ПИ во внутреннем цикле регулятора поля.

Максимальный относительный выход напряжение регулятора тока возбуждения.

Минимальное выходное напряжение регулятора тока возбуждения в относительных единицах.

Максимальное выходное напряжение возбудителя в относительных единицах.

Минимальное выходное напряжение возбудителя в относительных единицах.

Коэффициент усиления обратной связи регулятора тока возбуждения в относительных единицах.

Постоянная времени обратной связи регулятора тока возбуждения в относительных единицах.

Максимальное напряжение обратной связи в относительных единицах для регулятора тока возбуждения.

Вход стабилизатора степени.

Исходное положение ограничителя сверхэкзитации:

  • Если вы выбираете Summation point at voltage error, V_OEL является входом Подсистемы Логики Точек Суммирования.

  • Если вы выбираете Take-over at voltage regulator input, V_OEL является входом подсистемы Take-over Logic.

  • Если вы выбираете Take-over at inner-loop output, V_OEL является входом подсистемы Take-over Logic 1.

Исходное положение ограничителя недискажения:

  • Если вы выбираете Summation point at voltage error, V_UEL является входом Подсистемы Логики Точек Суммирования.

  • Если вы выбираете Take-over at voltage regulator input, V_UEL является входом подсистемы Take-over Logic.

  • Если вы выбираете Take-over at inner-loop output, V_UEL является входом подсистемы Take-over Logic 1.

Входное положение ограничителя тока статора:

  • Если вы выбираете Summation point, используйте V_SCLsum входной порт.

  • Если вы выбираете любой из Take-over опции, используйте V_SCLoel и V_SCLuel входные порты.

Возбудитель

Загрузка выпрямителя, пропорциональный коммутирующему реактивному сопротивлению.

Коэффициент усиления напряжения в относительных единицах в схеме источника степени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Power source selector равным Position A: power source derived from generator terminal voltage.

Коэффициент усиления тока в относительных единицах в схеме источника степени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Power source selector равным Position A: power source derived from generator terminal voltage.

Реактивное сопротивление в относительных единицах в схеме источника степени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Power source selector равным Position A: power source derived from generator terminal voltage.

Phase angle исходной схемы степени, в степени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Power source selector равным Position A: power source derived from generator terminal voltage.

Максимальное значение напряжения возбудителя в относительных единицах.

Положение селектора источника питания, заданное как Position A: power source derived from generator terminal voltage или Position B: power source independent of generator terminal conditions.

Ссылки

[1] Рекомендуемая практика IEEE для системных моделей возбуждения для исследований устойчивости системы степеней. IEEE Std 421.5-2016. Piscataway, NJ: IEEE-SA, 2016.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

.

См. также

| |

Введенный в R2020a