МОДЕЛЬ ЭНЕРГОБЛОКА С АСИНХРОННОЙ СВЯЗЬЮ: Основное (Ч.1)

В предыдущих статьях были обоснованы актуальность и цель, перечислены методы и важнейшие результаты исследования Филяева К.Ю. на тему «Универсальная математическая модель энергоблока с вентильной асинхронной связью». Рассмотрим основные блоки этой работы в том порядке, в каком они представлены в диссертационной работе.

 

В первой главе показаны особенности и перспективы применения энергоблоков (ЭБ) с синхронными генераторами повышенной частоты (СГПЧ) и вентильной асинхронной связью (ВАС) в централизованной энергосистеме. Исследуемый комплекс схематично представлен на рисунке. Здесь преобразовательный блок (ПБ) включает полупроводниковый преобразователь частоты (ППЧ) и, при необходимости, входной и выходной преобразовательные трансформаторы и/или реакторы. Также на схеме обозначены: С – энергосистема, Н – местная нагрузка.

 

Математическая модель комплекса с синхронным генератором нестандартной частоты 

Далее сформулированы требования к математической модели комплекса и модели ВАС. На основании анализа различных способов преобразования частоты и реализующих их схем определены варианты ППЧ, на базе которых может быть реализована ВАС. Проведен анализ известных математических моделей систем электроэнергетики с преобразователями частоты.

 

В качестве вариантов ППЧ для комплекса приняты вставки постоянного тока (ВПТ) и напряжения (ВПН):

1) ВПТ с выпрямителем на однооперационных тиристорах (имеющим симметричное фазовое управление) и инвертором с искусственной коммутацией, при автономной работе блока действующим как параллельный автономный инвертор тока (АИТ);

2) ВПТ с зависимым инвертором (ЗИ) и симметричным фазовым управлением, переход к которой может осуществляться от ВПТ с АИТ при включении блока на параллельную работу с энергосистемой. Такой вариант ППЧ применим только при работе блока параллельно с энергосистемой;

3) ВПТ с выпрямителем на однооперационных тиристорах и инвертором, при автономной работе блока действующим как автономный инвертор напряжения (АИН) с длительностью проводящего состояния тиристоров по 180 град эл.;

4) ВПТ с выпрямителем на однооперационных тиристорах и инвертором, действующим при автономной работе блока как автономный инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Поскольку такой инвертор называется также преобразователем напряжения (ПН), данный тип ППЧ обозначим аббревиатурой ВПТ с ПН;

5) ВПН с выпрямителем и инвертором типа преобразователей напряжения с синусоидальной ШИМ.

Выпрямитель и инвертор в каждом из рассматриваемых вариантов ППЧ выполнены по трехфазной мостовой схеме.

 

Преобразователи частоты с непосредственной связью (НПЧ) не включены в список возможных вариантов выполнения асинхронной связи вследствие недостаточно высокой кратности частот СГПЧ и энергосистемы (102/50=2,04 в номинальном режиме) и возможного варьирования рабочей скорости вращения СГПЧ в широком диапазоне. Ведь при таких условиях обеспечение требуемого качества электроэнергии на выходе блока с НПЧ будет технически трудно осуществимым или потребует больших затрат, чем  при применении ВПТ и ВПН.

 

В соответствии с поставленными задачами математическая модель ППЧ должна удовлетворять следующим требованиям:

— быть единой для всех типов ППЧ;

— обеспечивать возможность исследования режимов комплекса без дополнительного анализа электромагнитных процессов в ППЧ;

— представлять ППЧ как единый элемент (без расчленения на блоки);

— обеспечивать возможность проведения анализа по первым гармоникам токов и напряжений, причем с непосредственным  представлением параметров режима в комплексной или соответствующей действительной форме.

 

Анализ известных математических моделей систем с ППЧ (всего рассмотрено 12 моделей) показал, что большинство из них ориентировано на анализ внутренних электромагнитных процессов в ППЧ, что противоречит сформулированным требованиям к математической модели комплекса. Модели же, направленные на анализ режимов энергосистем, не являются едиными для различных преобразователей частоты, предполагают излишнее при анализе рабочих режимов решение системы дифференциальных уравнений, описывающих ППЧ, либо не представляют его как отдельное, единое  звено комплекса. Поэтому для определения взаимосвязей между параметрами режима элементов комплекса необходимо разработать его математическую модель, отвечающую поставленным в работе задачам, а для этого – сначала сформировать модель ППЧ.

 

>>> Читать дальше (Часть 2)

>>> МОДЕЛЬ ЭНЕРГОБЛОКА С АСИНХРОННОЙ СВЯЗЬЮ: Результаты

>>> МОДЕЛЬ ЭНЕРГОБЛОКА С АСИНХРОННОЙ СВЯЗЬЮ: Актуальность

>>> Список научных публикаций Филяева К.Ю.

 

(С) При использовании материалов данной работы ссылка на автора и источник обязательна.