МОДЕЛЬ ЭНЕРГОБЛОКА С АСИНХРОННОЙ СВЯЗЬЮ: Основное (Ч.2)

Определив возможные варианты выполнения вентильного преобразователя в составе энергоблока с генератором нестандартной частоты, перейдём к формированию математической модели этого преобразователя как асинхронной связи.

 

>>> Предыдущая часть

 

Во второй главе работы вентильная асинхронная связь (ВАС) в соответствии со сформулированными требованиями к модели полупроводникового преобразователя частоты (ППЧ) представлена единым звеном, названным эквивалентным преобразователем частоты (ЭПЧ). При этом на основании анализа электромагнитных процессов комплекса обоснованы параметры ЭПЧ и по разработанной методике сформированы математические модели ЭПЧ для различных типов ВАС. Посредством сопоставления результатов расчетов режимов ППЧ, полученных с помощью моделей ЭПЧ и моделированием комплекса в среде Simulink (MATLAB), подтверждена адекватность сформированных моделей ЭПЧ.

 

При разработке математической модели ЭПЧ исходили из того, что общепринятые методы анализа установившихся симметричных режимов электроэнергетических систем основываются на законах Кирхгофа с представлением схемы замещения энергосистемы в однолинейном виде, а параметров схемы и режима – в комплексной форме. Эта модель должна быть представлена выражениями, которые вместе с уравнениями Кирхгофа для двух частей схемы замещения комплекса, связанных посредством ЭПЧ, позволили бы сформировать полную систему независимых уравнений режима комплекса.

 

Анализ схемы замещения комплекса показал, что таких выражений должно быть четыре. Для их получения выделены общие свойства, присущие разным типам ППЧ как асинхронным связям:

1) любой ППЧ осуществляет преобразование ряда параметров первых гармоник напряжения и тока: частоты, величины, фазы;

2) параметры режима ППЧ при неизменных параметрах соединяемых им систем зависят от моментов включения и выключения его вентилей и, следовательно, определяются заданным алгоритмом управления преобразователем. При этом заметим, что внешние параметры режима ЭПЧ одновременно являются и локальными параметрами режима примыкающих к нему энергосистем.

 

Учитывая эти свойства и то, что при анализе режимов энергосистем обычно рассчитывают узловые напряжения, решено описать ЭПЧ параметрами по напряжению (а не току), причем такими, которые вместе с исходными (независимыми) параметрами связываемых преобразователем частей комплекса однозначно определяют режим последнего:

 

коэффициент преобразования по напряжению

Математическая модель вентильной асинхронной связи - ЭПЧ

фазовые сдвиги

Математическая модель вентильной асинхронной связи - ЭПЧ

где U2(1), U1(1) – соответственно действующие значения первых гармоник выходного и входного напряжений ЭПЧ, а фU2(1), фU1(1) – их фазы; фEs1, фEs2 –  фазы эквивалентных ЭДС энергосистем, соединяемых посредством ППЧ.

 

При допущении об отсутствии потерь в ВАС (равенстве мощностей на его входе P1 и выходе P2) в качестве параметра ЭПЧ принят также коэффициент преобразования по активной мощности:

Математическая модель вентильной асинхронной связи - ЭПЧ

 

Выражения (1) – (4) формируют математическую модель преобразователя частоты как асинхронной связи, единую для разных его типов, – модель эквивалентного преобразователя частоты.

 

Схема замещения комплекса с эквивалентным преобразователем частоты

Далее с помощью трехфазных схем замещения комплекса с заданными типами ППЧ, которые без детализации цепей преобразователя представлены на рисунке, проведен анализ электромагнитных процессов на входе, выходе и внутри ППЧ. При этом элементы частей комплекса, соединяемых преобразователем частоты, представлены в соответствии с типовыми допущениями, принимаемыми при анализе режимов систем электроэнергетики с силовыми полупроводниковыми преобразователями. В результате получены выражения, определяющие параметры ЭПЧ через исходные параметры комплекса и формирующие математические модели ЭПЧ для разных типов ВАС. В общей форме каждая из этих моделей представлена выражениями:

Математические модели ЭПЧ для разных типов ВАС где Математические модели ЭПЧ для разных типов ВАС – соответственно векторы параметров схемы замещения комплекса и регулируемых параметров энергоблока с рассматриваемым типом ВАС. Регулируемые параметры блока – это ток возбуждения и момент на валу генератора, а также регулируемые параметры ППЧ.

 

Модели ЭПЧ (5) – (7) обеспечивают переход от заданного типа ВАС к ЭПЧ и обратно. В свою очередь, вместе с моделью ЭПЧ (1) – (4), это дает возможность перейти к модели комплекса, позволяющей проводить анализ его режимов традиционными электросетевыми методами.

 

>>> Читать дальше (Часть 3)

>>> 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.