Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МОиН Украины
Национальный технический университет
“Харьковский политехнический институт”
Кафедра электрических станций
Расчётное задание
по курсу: “Математическое моделирование”
на тему: “Модель синхронного генератора в фазных координатах”
Абашкина О.С.
Сербиненко М.С.
Бабенков А.А.
Шаповал О.
Проверил: доц. Пискурёв М.Ф.
Харьков 2005
Общие понятия и определения в математическом моделировании
Моделирование –исследование свойств объекта методом изучения свойств другого объекта находящегося в определённом соответствии с первым объектом и более удобным для исследования.
Под “моделью” понимают некоторые технические устройства, процесс, схемы замещения, мысленные образы, математические формулы.
Модель должна удовлетворять 3 условиям:
Виды моделей:
1) Структурная. Показывает структуру объекта и взаимную связь между элементами этого объекта;
2) Модели прямой аналогии. В них процессы совпадают с процессами оригинала.
) Физические модели. Они имеют одну и ту же физическую природу с оригиналом.
4) Математические модели, которые имеют одинаковое математическое описание с оригиналом. Эти модели бывают аналоговые и цифровые.
Основные допущения при составлении математической модели синхронного генератора
Математическая модель синхронного генератора в фазных координатах
При составлении этой модели, в целях упрощения, не будем учитывать демпферные обмотки. Следовательно, уравнение баланса напряжений имеет вид:
Уравнение статора: Уравнение ротора:
( 1 )
где , , , - мгновенные значения напряжений обмоток статора и ротора;
, , , - потокосцепления, связанные с соответствующими обмотками;
, , , - мгновенные токи, протекающие в свободных обмотках.
( 2 )
где и - индуктивности и взаимоиндуктивности соответствующих обмоток.
Система уравнений 1 после подставления в неё значений из уравнений 2 превращается в систему из 4 дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами, т.к. практически все индуктивности и взаимоиндуктивности –переменные величины, т.е. являются функцией времени (вращение ротора генератора) за исключением индуктивной обмотки возбуждения.
const
Эти коэффициенты оказываются непостоянными из-за электрической и магнитной несимметрии ротора генератора. Т. о. система уравнений 1 и 2 позволяет смоделировать процессы в СГ в фазных координатах в режиме ХХ.
Чтобы смоделировать СГ в нагруженном режиме или в режиме КЗ необходимо добавить систему уравнений, позволяющую найти токи в обмотках статора и ротора.
Т. о. систему уравнений 1 дополненную системой уравнений 2 и уравнениями внешней цепи генератора будут представлять собой математическую модель СГ в фазных координатах.
Реализация модели синхронного генератора в фазных координатах
С целью упрощения модели представим её в виде 9 суперблоков. Первый суперблок моделирует переменные коэффициенты в уравнения для определения потокосцепления. Суперблоки 2,3,4,5 моделируют потокосцепление, 6,7,8 - фазное напряжение, 9-й –ток в обмотках возбуждения.
Первый суперблок в свою очередь состоит из подблоков. Первые три моделируют постоянные коэффициенты , , , ; подблоки 4 –моделируют индуктивности , , ; подблоки 7 –моделируют взаимоиндукцию между фазами , , ; подблоки 10 –моделируют взаимоиндукцию между обмотками возбуждения и фазными обмотками статора.
Порядок выполнения работы
I. Реализация первого суперблока
1. При реализации модели СГ в первую очередь необходимо смоделировать постоянные коэффициенты , , , .
Первый подблок имеет следующую реализацию:
Рис.1 –Первый подблок первого суперблока, моделирующий
Реализация второго подблока:
Рис.2 –Второй подблок первого суперблока, моделирующий ,
Реализация третьего подблока:
Рис.3 –Третий подблок первого суперблока, моделирующий
Каждый из трёх подблоков представляем в виде субблоков. Для этого:
а) выделяем подблок;
б) с помощью правой кнопки мыши находим операцию “Create subsystem”;
в) образуем субблок;
г) обозначаем входящие и выходящие параметры.
. Моделирование индуктивностей , , :
cos
cos
cos,
где = ;
- переход времени от секунд к о.е.
Рис. 4 –Модель
Рис. 5 –Четвертый подблок первого суперблока, моделирующий , ,
3. Моделирование взаимоиндуктивностей между фазами ,
cos
cos
cos
Рис. 6 –Пятый подблок первого суперблока, моделирующий ,
. Моделирование взаимоиндуктивностей между обмоткой возбуждения и фазными обмотками , .
cos
cos
cos
Рис. 7 –Шестой подблок первого суперблока, моделирующий ,
Рис. 8 –Содержимое первого суперблока
6. Образуем первый суперблок (Sb1).
Рис. 9 –Первый суперблок (Sb1)
II. Реализация 2 - 5 суперблоков
Согласно системе уравнений (2) моделируем потокосцепления, связанные с соответствующими обмотками.
Рис. 10 –Второй суперблок (Sb2)
Рис. 11 –Третий суперблок (Sb3)
Рис. 12 –Четвертый суперблок (Sb4)
Рис. 13 –Пятый суперблок (Sb5)
Преобразуем суперблоки Sb2 - Sb5 в субблоки.
III. Реализация 6 –суперблоков
Согласно системе уравнений (1) моделируем фазные напряжения в обмотках статора.
Рис. 14 –Шестой суперблок, моделирующий напряжение фазы А (Sb6)
Рис. 15 –Седьмой суперблок, моделирующий напряжение фазы В (Sb7)
Рис. 16 –Восьмой суперблок, моделирующий напряжение фазы С (Sb8)
IV. Реализация девятого суперблока
Согласно той же системе уравнений (1) моделируем ток в обмотке возбуждения.
Рис. 17 –Девятый суперблок, моделирующий ток в обмотке возбуждения (Sb9)
Преобразуем каждый из суперблоков в субблоки и соединяем их одноимённые входы и выходы с предыдущими блоками. Затем аналогичным образом получим суперсуперблок (SSb), на вход которого подаём и Uf.
Рис. 18 –Содержимое SSb
Рис. 19 –Суперсуперблок SSb
V. Модель СГ в режиме ХХ
Подключив осциллографы к соответствующим выходам SSb, будем наблюдать изменение фазных напряжений и тока в обмотке возбуждения СГ в режиме ХХ. С помощью объединяем фазные напряжения для просмотра в одной системе координат. Т.к. в данной модели фазные токи равны 0, то это модель СГ в режиме ХХ.
Рис. 20 –Модель СГ в режиме ХХ