ЭЦД - Генератор синхронный (1 л. сх.)

 
в палитре на схеме

Блок реализует модель синхронного генератора. Предназначен для использования в трехфазных трехлинейных электрических схемах совместно с блоками библиотеки элементов ЭЦ - Динамика (ЭЦД) v2.0.

Расчетная схема

В основе модели генератора лежат уравнения Парка-Горева, позволяющие рассчитывать электромеханические и электромагнитные переходные процессы. Расчет выполняется на основе уравнений для мгновенных значений токов и напряжений.

Общая структура модели синхронного генератора представлена на рисунке (Рисунок 1).

Рисунок 1. Структура модели синхронного генератора

Преобразование от abc координат к dq осуществляется следующим образом:
Обратное преобразование:

где

uA, uB, uC, – фазные напряжения генератора; iA, iB, iC, – фазные токи генератора; id,iq – проекции вектора тока статора на оси dq; ud,uq – проекции вектора напряжения генератора на оси dq; δг – угол положения ротора.

Переход от Вольт к относительным единицам осуществляется делением на номинальное амплитудное фазное напряжение генератора, переход от относительных единиц к Амперам умножением на номинальный амплитудный ток генератора.

Базисное напряжение равно номинальному напряжению генератора:

Базисная мощность равна номинальной полной мощности генератора:
Базисный ток будет равен номинальному амплитудному и определяется как:
Статорные уравнения генератора имеют вид (здесь и далее используется запись уравнений в относительных единицах):

где Ψd, Ψq, Ψad, Ψaq - проекции векторов потокосцепления в зазоре и потокосцепления реакции статора на оси dq; Rs – активное сопротивление обмотки статора генератора; Xσs – индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора генератора; ω – частота вращения ротора генератора; ω0 – частота вращения ротора генератора.

Уравнения ротора и демпферных контуров имеют вид:

где uf – напряжение обмотки возбуждения; Ψf, Ψ1d, Ψ1q – потокосцепления обмотки возбуждения и демпферных контуров; Rf, R1d, R1q – активные сопротивления обмотки возбуждения и демпферных контуров; Xσf, Xσ1d, Xσ1q – индуктивные сопротивления рассеяния обмотки возбуждения и демпферных контуров.

Выражения для определения потоков взаимоиндукции имеют вид:

где
Xad, Xaq – сопротивления взаимоиндукции по осям dq.

Выражения для определения токов статора и тока возбуждения имеют вид:

где if – ток возбуждения генератора.

В модели генератора учитывается по одному демпферному контуру по каждой оси.

Характеристика холостого хода учитывается если свойству «Учитывать характеристику XX» присвоено значение «Да».

Характеристика холостого хода учитывается добавочной ЭДС ΔEI определяемой выражениями:

где Vunsat – напряжение статора генератора без учета насыщения (в относительных единицах численно равно току возбуждения генератора IFD), Vsаt – напряжение генератора в соответствии с характеристикой холостого хода.

Уравнение движения генератора имеет вид:

где Tj – постоянная инерции турбоагрегата, Mt – момент турбины; Me – электромагнитный момент.

Модель синхронного генератора имеет порт «T» предназначенный для подключения блока первичного двигателя (турбины, дизеля и пр.). Порт служит для приема с первичного двигателя сигналов: скорости вращения ωt или момента Mt и для обратной передачи скорости вращения ротора генератора ω.

Рисунок 2. Структура двунаправленной шины для связи с моделью турбины

Сигнал ωt используется при необходимости задать скорость вращения генератора (равной значению этого сигнала). В этом случае свойству генератора «Брать с первичного двигателя» нужно присвоить значение «Скорость вращения, о.е.». По умолчанию данное свойство имеет значение «Момент на валу, о.е.». Угол при этом определяется выражением:
Порт «SE» модели синхронного генератора предназначен для подключения модели системы возбуждения. Входным сигналом от системы возбуждения является сигнал напряжения возбуждения EFD. Выходными сигналами генератора для системы возбуждения являются: напряжение генератора Vt, ток возбуждения IFD, напряжения генератора в dq координатах Vd и Vq, ток генератора в dq координатах Id и Iq, скорость вращения ротора генератора ω в о.е.

Рисунок 3. Структура двунаправленной шины для связи с моделью системы возбуждения

На порт «P_out» модели синхронного генератора выводится вектор значений параметров генератора. Выводимыми на порт «Р_out» параметрами генератора являются напряжение генератора Vt, ток генератора It, угловая скорость вращения ротора ω и частота напряжения генератора ft. Структура вектора параметров генератора имеет вид:
При значении свойства «Единицы измерения параметров, выводимых с порта» равному «относительные», параметры выводятся в относительных единицах при базисных условиях. При значении этого свойства равному «именованные», параметры выводятся в единицах СИ.

Порты

  • 1 – порт трехфазной однолинейной электрической связи;
  • SE – порт многоканальной связи с системой возбуждения;
  • T – порт многоканальной связи с турбиной;
  • P_out – порт для получения параметров генератора.

Свойства:

  • Тип;
  • Номинальная активная мощность, кВт;
  • Номинальное напряжение, В;
  • Номинальный коэффициент мощности, о.е.;
  • Номинальная частота, Гц;
  • Номинальная частота вращения, об/мин;
  • Механическая постоянная времени турбоагрегата, с;
  • Сопротивления обмотки статора [Xs, Rs], о.е.;
  • Индуктивные сопротивления по продольной оси [Xd, X'd, X''d], о.е.;
  • Индуктивные сопротивления по поперечной оси [Xq, X''q], о.е.;
  • Сопротивление обмотки возбуждения, Ом;
  • Постоянные времени при разомкнутой обмотке статора [T'd0, T''d0, T''q0], с;
  • Учитывать характеристику XX;
  • Ток возбуждения холостого хода, А;
  • Ток возбуждения (массив), о.е.;
  • Напряжение на выводах генератора (массив), о.е.;
  • Начальная скорость вращения, о.е.;
  • Имя на схеме;
  • Брать с первичного двигателя;
  • Единицы измерения параметров, выводимых с порта;

Параметры

  • Напряжение генератора, В;
  • Ток генератора, А;
  • Мощность активная, кВт;
  • Мощность реактивная, квар;
  • Мощность полная, кВА;
  • Коэффициент мощности;
  • Напряжение возбуждения, В;
  • Ток возбуждения, А;
  • Скорость вращения ротора, об/мин.