ЭЦС - Генератор синхронный 3-фазный (1 л.сх.)

Блок реализует модель синхронного трехфазного генератора. Используется совместно c элементами библиотеки «ЭЦ - Статика (ЭЦС) v2.0».

В основе модели синхронного генератора лежат упрощенные уравнения Парка-Горева, позволяющие рассчитывать электромагнитные и электромеханические переходные процессы с учетом изменения периодической составляющей тока генератора.

Модель генератора представляет собой трехлинейную систему управляемых ЭДС Ė_А, Ė_B, Ė_C за сверхпереходным сопротивлением x''_dи активным сопротивлением статора генератора R_ст. Входными параметрами для расчета значений ЭДС Ė_А, Ė_B, Ė_C являются фазные токи генератора İ_A, İ_B, İ_C. Расчеты выполняются независимо для каждой последовательности токов и ЭДС, причем для прямой последовательности решаются уравнения Парка-Горева в dq координатах. Вследствие этого токи и ЭДС проходят многократные преобразования между системами «ABC», «12» и «dq».

Общая структура модели синхронного генератора представлена на рисунке 1.

Ток прямой последовательности статора в фазе Аİ₁ и ток обратной последовательности İ₁ определяется на основании комплексных значений фазных токов генератора İ_A, İ_B, İ_C по формулам:

где ȧ – оператор поворота равный e^j120.

Преобразование токов прямой последовательности генератора от фазных координат к dq и обратное преобразование ЭДС прямой последовательности осуществляется следующим образом:

где I_d, I_q – токи статора генератора в dq координатах; Ė₁ – ЭДС прямой последовательности статора генератора в фазе А; E''_d, E''_q – сверхпереходные ЭДС генератора в dq координатах; δ_г – угол положения ротора.

Так как ЭДС модели генератора вынесено за сверхпереходное сопротивление X''_d,, в общем случае не равное сопротивлению обратной последовательности X₂, в ЭДС генератора кроме Ė₁ вводится добавочная ЭДС Ė₂. определяемая по формуле:

С учетом Ė₂ значения фазных ЭДС генератора равны:

Переход от именованных единиц к относительным единицам для тока осуществляется делением на номинальный ток генератора, обратный переход к именованным единицам для ЭДС умножением на номинальное напряжение генератора.

Блок-схема уравнений модели генератора в относительных единицах в dq координатах представлена на рисунке 2.

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 ΔE_I определяемой выражениями:

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

Уравнение движения генератора имеет вид:

где ω – относительная скорость вращения ротора генератора; δ_г – угол положения ротора, T_j – постоянная инерции турбоагрегата, M_t – момент турбины; M_e – электромагнитный момент; ω₀ – синхронная угловая частота вращения.

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 ω_t или момента M_t и для обратной передачи скорости вращения ротора генератора ω.

Сигнал ω_t 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 E_FD. Выходными сигналами генератора для системы возбуждения являются: напряжение генератора U_t, ток возбуждения I_FD, напряжения генератора в dq координатах U_d и U_q, ток генератора в dq координатах I_d и I_q, скорость вращения ротора генератора ω в о.е.

На порт выхода «P_out» модели синхронного генератора выводится вектор значений параметров генератора. Выводимыми на порт выхода «Р_out» параметрами генератора являются напряжение генератора U_t, ток генератора I_t, угловая скорость вращения ротора ω и частота напряжения генератора f_t. 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.

Дополнительной опцией блока является возможность использования его для расчёта в мгновенных значениях (для информации о расчете по мгновенным значениям см. блок «ЭЦД - Генератор синхронный (1 л. сх.)»).

Метод расчёта задается свойством «Метод расчета». При значении «Из настроек контейнера» будет использоваться метод, указанный в блоке «ЭЦС - Контейнер метода расчета», в который входит данный блок. Остальные значения позволяют задавать способ расчёта для блока вне зависимости от свойств контура.