Дискретное время или непрерывное время синхронная машина система возбуждения AC7C включая автоматический регулятор напряжения и возбудитель
Simscape / Электрический / Управление / Управление SM
Блок SM AC7C реализует синхронную системную модель возбуждения типа AC7C 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 AC7C составлен из пяти 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.
Источник питания и Самовозбуждение моделируют источник питания для управляемого выпрямителя, когда это независимо от терминального напряжения. Это также позволяет представление самовозбуждения для возбудителя.
Эта схема показывает полную структуру системной модели возбуждения AC7C:
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.
SW1 и SW2 являются выбранными пользователями переключателями источника питания для управляемого выпрямителя.
VB является полевым напряжением возбудителя.
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), статора текущего ограничителя (SCL) и селектора выключателя питания (V_S) напряжения. Для получения дополнительной информации об использовании ограничителей с этим блоком смотрите Поле Текущие Ограничители.
Существует три подсистемы Логики Поглощения. Они моделируют входные местоположения точки поглощения для OEL, UEL, SCL и напряжений PSS. Для получения дополнительной информации об использовании ограничителей с этим блоком смотрите Поле Текущие Ограничители.
Подсистема PID_R моделирует ПИД-регулятор эти функции как структура управления для автоматического регулятора напряжения. Минимальными и максимальными антизаключительными пределами насыщения для блока является VRmin и VRmax, соответственно.
Подсистема PI_R моделирует ПИ-контроллер эти функции как структура управления для поля текущий регулятор. Минимальными и максимальными антизаключительными пределами насыщения для блока является VAmin и VAmax, соответственно.
В случае самовозбуждения, с ненулевым KR и набором параметров Power source selector SW2 к Position B: do not use variable V_B, степень регулятора напряжения выведена из выходного напряжения возбудителя. Сигнал команды регулятора напряжения умножается на выходное напряжение возбудителя, EFD, времена KR. Для получения дополнительной информации о выбранных пользователями логических ключах для источника питания управляемого выпрямителя, смотрите Источник питания и Самовозбуждение.
Модель KF1 и KF2 внутренний цикл регулятора высокой полосы пропускания, который регулирует поле генератора или захватывающий ток.
Блок Filtered Derivative моделирует путь к обратной связи уровня для стабилизации системы возбуждения, если у автоматического регулятора напряжения нет производного термина. Здесь, KF3 и TF являются усилением и постоянными времени этой системы, соответственно. Обратитесь к документации для блока Filtered Derivative для дискретных и непрерывных реализаций.
-K_L*VFE и inf 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, VOELscl, и вход недовозбуждения, VUELscl.
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.
Возможно использовать различные представления источника питания для управляемого выпрямителя путем выбирания соответствующей опции в параметре Power source selector SW1. Источник питания для управляемого выпрямителя может быть или выведен из терминального напряжения (Position A: power source derived from terminal voltage) или это может быть независимо от терминального напряжения (Position B: power source independent from the terminal conditions). Обратите внимание на то, что этот переключатель зависит от состояния второго логического ключа.
Второй логический ключ, Power source selector SW2, определяет, использует ли возбудитель самовозбуждение или нет. Возбудитель является самовозбуждающимся, если параметр Power source selector SW2 устанавливается на Position B: do not use variable V_B, когда параметры модели, сопоставленные с переменной VB, не влияют на симуляцию.
[1] Методические рекомендации IEEE для системных моделей возбуждения для исследований устойчивости энергосистемы. Станд. IEEE 421.5-2016. Пискатауэй, NJ: IEEE-SA, 2016.
