Дискретное время или непрерывное время синхронная машина система возбуждения AC3C включая автоматический регулятор напряжения и возбудитель
Simscape / Электрический / Управление / Управление SM
Блок SM AC3C реализует синхронную системную модель возбуждения типа AC3C машины в соответствии с IEEE 421.5-2016[1].
Используйте этот блок, чтобы смоделировать управление и регулирование полевого напряжения синхронной машины, которая действует в качестве генератора с помощью возбудителя вращения AC.
Можно переключиться между непрерывными и дискретными реализациями блока при помощи параметра Sample time (-1 for inherited). Чтобы сконфигурировать интегратор в течение непрерывного времени, установите свойство Sample time (-1 for inherited) на 0. Чтобы сконфигурировать интегратор в течение дискретного времени, установите свойство Sample time (-1 for inherited) на положительное, ненулевое значение, или на -1 наследовать шаг расчета от восходящего блока.
Блок SM AC3C составлен из четырех главных компонентов:
Текущий Компенсатор изменяет измеренное терминальное напряжение в зависимости от терминального тока.
Преобразователь Измерения Напряжения симулирует динамику терминального преобразователя напряжения с помощью фильтра lowpass.
Компонент Элементов управления Возбуждения сравнивает преобразователь напряжения выход с терминальной ссылкой напряжения, чтобы произвести ошибку напряжения. Эта ошибка напряжения затем передается через регулятор напряжения, чтобы произвести полевое напряжение возбудителя.
Модели AC Rotating Exciter возбудитель вращения AC, который производит полевое напряжение, которое применяется к управляемой синхронной машине. Блок также питает поле возбудителя текущим (которому дают стандартный символ VFE), назад к системе возбуждения.
Эта схема показывает полную структуру системной модели возбуждения AC3C:
В схеме:
VT и IT являются измеренным терминальным напряжением и текущий из синхронной машины.
VC1 является компенсированным текущим образом терминальным напряжением.
VC является отфильтрованным, компенсированным текущим образом терминальным напряжением.
VREF является ссылочным терминальным напряжением.
VS является напряжением стабилизатора энергосистемы.
EFE и VFE являются полевым напряжением возбудителя и текущий, соответственно.
EFD и IFD являются полевым напряжением и текущий, соответственно.
Следующие разделы описывают каждую из больших частей блока подробно.
Текущий компенсатор моделируется как:
где:
RC является сопротивлением компенсации загрузки.
XC является реактивным сопротивлением компенсации загрузки.
Преобразователь измерения напряжения реализован как блок Low-Pass Filter с постоянной времени TR. Обратитесь к документации для этого блока для дискретных и непрерывных реализаций.
Эта схема иллюстрирует полную структуру элементов управления возбуждения:
В схеме:
Подсистема Логики Точки Суммирования моделирует входное местоположение точки суммирования для ограничителя перевозбуждения (OEL), ограничителя недовозбуждения (UEL) и напряжений статора текущего ограничителя (SCL). Для получения дополнительной информации об использовании ограничителей с этим блоком смотрите Поле Текущие Ограничители.
Подсистема PID_R моделирует ПИД-регулятор, и она позволяет представление проектов модификации, где современный цифровой возбудитель добавляется к возбудителю. Возможно смоделировать системную модель возбуждения SM AC3A путем настройки параметров ПИДа.
Модели блока Lead-Lag дополнительная динамика сопоставлены с регулятором напряжения. Здесь, TC является постоянным временем выполнения заказа, и TB является постоянным временем задержки. Обратитесь к документации для блока Lead-Lag для дискретных и непрерывных реализаций.
Подсистема Логики Поглощения моделирует входное местоположение точки поглощения для OEL, UEL и напряжений SCL. Для получения дополнительной информации об использовании ограничителей с этим блоком смотрите Поле Текущие Ограничители.
Блок Low-Pass Filter моделирует главную динамику регулятора напряжения. Здесь, KA является усилением регулятора, и TA является главной постоянной времени регулятора. Минимальными и максимальными антизаключительными пределами насыщения для блока является VAmin и VAmax, соответственно.
Степень регулятора напряжения выведена из выходного напряжения возбудителя. Сигнал команды регулятора напряжения, VA, умножается на выходное напряжение возбудителя, EFD, и умножается на KR. Это добавляет уровень нелинейности к системе.
Блок Filtered Derivative моделирует путь к обратной связи уровня для стабилизации системы возбуждения. В этом случае стабилизатор имеет нелинейную характеристику. Если выходное напряжение возбудителя, EFD, меньше параметра Value of EFD at which feedback gain changes, E_FDN (pu), усилением обратной связи является KF. Если выходное напряжение возбудителя больше параметра Value of EFD at which feedback gain changes, E_FDN (pu), усилением обратной связи является KN. Обратитесь к документации для блока Filtered Derivative для точных дискретных и непрерывных реализаций.
EFEmin и EFEmax являются минимальными и максимальными пределами насыщения для выходного полевого напряжения возбудителя EFE.
Можно использовать различное поле текущие ограничители, чтобы изменить выход регулятора напряжения под небезопасными условиями работы:
Используйте ограничитель перевозбуждения, чтобы предотвратить перегрев обмотки возбуждения из-за чрезмерной полевой текущей потребности.
Используйте ограничитель недовозбуждения, чтобы повысить полевое возбуждение, когда это слишком низко, который рискует десинхронизацией.
Используйте статор текущий ограничитель, чтобы предотвратить перегрев обмоток статора из-за сверхтоков.
Присоедините выход любого из этих ограничителей в одной из этих точек:
Точка суммирования как часть обратной связи автоматического регулятора напряжения (AVR)
Точка поглощения, чтобы заменить обычное поведение AVR
Если вы используете статор текущий ограничитель в точке суммирования, используйте один вход VSCLsum. Если вы используете статор текущий ограничитель в точке поглощения, используйте и вход перевозбуждения, VSCLoel, и вход недовозбуждения, VSCLuel.
Эта схема иллюстрирует полную структуру возбудителя вращения AC:
В схеме:
Поле возбудителя текущий VFE моделируется как суммирование трех сигналов:
Нелинейные функциональные модели Vx насыщение выходного напряжения возбудителя.
Пропорциональные модели KE термина линейное соотношение между выходным напряжением возбудителя и текущим полем возбудителя.
Эффект размагничивания загрузки, текущей на выходном напряжении возбудителя, моделируется с помощью размагничивания постоянный KD в обратной связи.
Интегратор с переменной предельной подсистемой интегрирует различие между EFE и VFE, чтобы сгенерировать выходное напряжение генератора переменного тока возбудителя VE. TE является постоянной времени для этого процесса.
Нелинейные функциональные модели FEX отбрасывание выходного напряжения возбудителя от регулирования выпрямителя. Эта функция зависит от постоянного KC, который самого является функцией коммутирующегося реактивного сопротивления.
Модель VEmin и VFEmax параметров нижние и верхние пределы вращающегося возбудителя.
[1] Методические рекомендации IEEE для системных моделей возбуждения для исследований устойчивости энергосистемы. Станд. IEEE 421.5-2016. Пискатауэй, NJ: IEEE-SA, 2016.
