Описание

Типовая модель Высокого Проникновения, Никакого Устройства хранения данных, Дизеля Ветра (HPNSWD) система представлена в этом примере [1]. Эта технология была разработана Hydro-Quebec, чтобы уменьшать стоимость предоставления электричества в удаленных северных сообществах [2]. Оптимальное проникновение ветра (установленная способность/пик ветра электрический спрос) для этой системы зависит от стоимости доставки сайта топлива и доступного ресурса ветра. Первое коммерческое применение технологии HPNSWD было уполномочено в 1 999 Северными Энергосистемами (Вермонт, США) на Острове Св. Павла, Аляска [3]. Система HPNSWD, представленная в этом примере, использует 480 В, синхронная машина на 300 кВА, ветряной двигатель, управляющий 480 В, генератор индукции на 275 кВА, потребительская загрузка на 50 кВт и переменная вторичная загрузка (0 к 446,25 кВт).

На низких скоростях ветра и генератор индукции и управляемый дизелем синхронный генератор требуются, чтобы питать загрузку. Когда энергия ветра превышает спрос загрузки, возможно закрыть дизельный генератор. В этом режиме все-ветра синхронная машина используется в качестве синхронного конденсатора, и его система возбуждения управляет напряжением сетки по его номинальной стоимости. Вторичный банк загрузки используется, чтобы отрегулировать системную частоту путем поглощения энергии ветра чрезмерный потребительский спрос.

Блок Wind Turbine использует двумерную интерполяционную таблицу, чтобы вычислить турбинный крутящий момент выход (TM) в зависимости от скорости ветра (w_Wind) и турбинной скорости (w_Turb). Когда вы открыли этот пример, премьер-министр (w_Wind, w_Turb), характеристики автоматически загрузились в вашей рабочей области (psbwindgen_char массив). Чтобы отобразить турбинные характеристики, дважды щелкают по блоку, расположенному ниже блока Wind Turbine.

Блок Secondary Load состоит из восьми наборов трехфазных резисторов, соединенных последовательно с тиристорными переключателями GTO. Номинальная степень каждого набора следует за бинарной прогрессией так, чтобы загрузка могла варьироваться от 0 до 446,25 кВт шагами 1.75 кВт. GTOs симулированы идеальными переключателями.

Частотой управляет блок Discrete Frequency Regulator. Этот диспетчер использует стандартную трехфазную систему Фазовой подстройки частоты (PLL), чтобы измерить системную частоту. Измеренная частота сравнивается со ссылочной частотой (60 Гц), чтобы получить ошибку частоты. Эта ошибка интегрирована, чтобы получить ошибку фазы. Ошибка фазы затем используется контроллером Пропорционального Дифференциала (PD), чтобы произвести выходной сигнал, представляющий необходимую вторичную степень загрузки. Этот сигнал преобразован в 8-битное переключение управления цифрового сигнала восьми трехфазных вторичных загрузок. Для того, чтобы минимизировать воздействия напряжения, переключение выполняется при нулевом пересечении напряжения.

Симуляция

Для примера скорость ветра (10m/s) такова, что ветряной двигатель производит достаточно энергии, чтобы предоставить загрузку. Дизельный генератор (не симулированный) останавливается, и синхронная машина действует в качестве синхронного конденсатора со своим входом механической энергии (Pm), набор в нуле. Пример иллюстрирует динамические характеристики системы регулирования частоты, когда потребительская загрузка на еще 25 кВт включается.

Запустите симуляцию и наблюдайте напряжения, токи, степени, асинхронную скорость машины и системную частоту на двух осциллографах. Начальные условия (xInitial вектор) автоматически загрузились в вашей рабочей области так, чтобы симуляция запустилась в устойчивом состоянии.

Когда асинхронная машина действует в режиме генератора, его скорость немного выше синхронной скорости (1.011 pu). Согласно турбинным характеристикам, для скорости ветра на 10 м/с, турбинная выходная мощность является 0.75 pu (206 кВт). Из-за асинхронных потерь машины ветряной двигатель производит 200 кВт. Когда основная загрузка составляет 50 кВт, вторичная загрузка поглощает 150 кВт, чтобы обеспечить постоянную частоту на 60 Гц. В t=0.2 s, включается дополнительная загрузка 25 кВт. Частота на мгновение спадает до 59,85 Гц, и регулятор частоты реагирует, чтобы уменьшить мощность, поглощенную вторичной загрузкой для того, чтобы возвратить частоту 60 Гц. Напряжение остается в 1 pu, и никакое мерцание не наблюдается.

Регенерируйте начальные условия

Этим примером является настройка со всеми состояниями, инициализированными так, чтобы симуляция запустилась в установившемся. Начальные условия были сохранены в "power_windgen.mat" файле. Когда вы открываете эту модель, коллбэк InitFcn (в Свойствах/Коллбэках Модели) автоматически загружает в вашу рабочую область содержимое этого .mat файла ("xInitial" переменная).

Если вы измените эту модель или измените значения параметров компонентов степени, начальные условия, сохраненные в "xInitial" переменной, больше не будут допустимы, и Simulink® выдаст ошибку сообщение. Чтобы регенерировать начальные условия для вашей модифицированной модели, выполните описанные ниже шаги:

1. В панели Параметров конфигурации снимите флажок с параметром "начального состояния" и проверяйте параметр "конечных состояний".

2. Дважды щелкните по 3-фазовому блоку Breaker и отключите прерыватель, переключающийся (отмена выбора "Переключение фазы X" параметры для фаз A, B и C").

3. Измените Время остановки Симуляции в 20 с. Обратите внимание на то, что для того, чтобы сгенерировать начальные условия, когерентные с частотой на 60 Гц, Время остановки должно целое число циклов на 60 Гц.

4. Запустите симуляцию. Когда Симуляция завершается, проверьте, что устойчивое состояние было достигнуто путем рассмотрения форм волны, отображенных на осциллографах. Конечные состояния, которые были сохранены в "xFinal" массиве, могут использоваться в качестве начальных состояний для будущих симуляций. Выполнение следующих двух команд копирует эти итоговые условия в "xInitial" и сохраняет эту переменную в новом файле (myModel_init.mat).

>> xInitial=xFinal;

>> save myModel_init xInitial

5. В окне InitFcn панели Model Properties замените первую линию команд инициализации с "загрузкой myModel_init". В следующий раз, когда вы открываете эту модель, переменная xInitial сохраненный в myModel_init.mat файле загрузится в вашей рабочей области.

6. В панели Параметров конфигурации проверяйте "начальное состояние".

7. Запустите симуляцию и проверьте, что ваша модель запускается в установившемся.

8. Дважды щелкните по 3-фазовому блоку Breaker и повторно включите прерывателю, переключающемуся (проверка "Переключение фазы X" параметры для фаз A, B и C").

9. Возвратите Время остановки Симуляции к 5 с.

10. Сохраните свою модель.

Ссылки

[1] Р. Ганьон, Б. Солнир, Г. Сибилл, П. Джирукс; "Моделирование Типового Высокого Проникновения Дизельная Ветром Система без Устройств хранения данных Используя Системную Библиотеку MATLAB®/Power" 2002 Глобальных Конференции Windpower, апрель 2002, Париж, Франция

[2] Б. Солнир, А.О. Барри, Б. Дубе, Р. Рид; "Проектирование и разработка Регулирования и Системы управления для Высокого Проникновения Схема Ветра/Дизеля без Устройств хранения данных" Конференция по энергетике Ветра Европейского сообщества 88, 6-10 июня 1988, Хернинг, Дания

[3] Л. Мотт (NPS), Б. Солнир (IREQ) "коммерческий дизельный ветром проект, остров Св. Павла, Аляска" 14-й главный дизель степени межслужебная конференция, 28 мая - 2 июня, Виннипег, Манитоба, Канада