Дискретная математическая модель синхронной электрической машины с вентильным возбудителем для исследования установившихся и переходных электромагнитных процессов

• Автор: Каримов, Раис Ринатович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 181

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ И СИСТЕМ УПРАВЛЕ11ИЯ ВЕНТИЛЯМИ
1.1 ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Г Г1. Допущения, принимаемые при математическом
моделировании электрических цепей с вентильными преобразователями
1Л.2. Допущения, принимаемые при математическом
моделировании синхронной машины
1.2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПО ИНТЕРВАЛАМ ЛИНЕЙНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
1.2.1. Методы "припасовывания" результатов (кусочно-линейные методы)
1.3. МЕТОД РАЗНОСТНЫХ УРАВНЕНИЙ
1.4. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ
1.5. ВЫВОДЫ
2. МЕТОД ДИСКРЕТНОГО АНАЛИЗА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В НЕЗАВИСИМЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ВОЗБУДИТЕЛЯХ
2.1. ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
2.2. ЛОКАЛЬНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ПЕРЕМЕННЫМ УГЛОМ УПРАВЛЕНИЯ
2.2.1. Локальное интегральное преобразование линейных дифференциальных уравнений
2.2.2. Локальное интегральное преобразование уравнений электрических цепей с выпрямительной нагрузкой

2.3. ВЫВОДЫ
3. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ ПО ЭКВИВАЛЕНТНЫМ УРАВНЕНИЯМ
3.1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ФУРЬЕ
3.2. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ТРЕХФАЗНОЙ МОСТОВОЙ СХЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
3.3. ОДНОФАЗНАЯ МОСТОВАЯ СХЕМА С МАГНИТНОЙ СВЯЗЬЮ
3.4. ВЫВОДЫ
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РЕГУЛИРУЕМОЙ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ С ВЕНТИЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ
4.1. УРАВНЕНИЯ СИСТЕМЫ СГ-ВН В МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЯХ
4.2. ЛОКАЛЬНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ
4.3 ДИСКРЕТНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СМ С
СТАТИЧЕСКИМ ТИРИСТОРНЫМ ВОЗБУДИТЕЛЕМ ОТ ТРАНСФОРМАТОРА
4.4. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИНХРОННЫХ МАШИНАХ С НЕЗАВИСИМЫМ (БЕСЩЕТОЧНЫМ) ТИРИСТОРНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
4.5. ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
В современных промышленных установках, на электростанциях, железнодорожном транспорте и других областях промышленности и техники электрические машины в целом, и синхронные машины в частности, получили самое широкое распространение. Синхронные генераторы являются основными источниками выработки электроэнергии, синхронные компенсаторы поддерживают в заданных пределах режимные параметры дальних электропередач и обеспечивают устойчивость крупных узлов нагрузки.
Все синхронные машины (СМ) оснащаются системами возбуждения, которые осуществляют регулирование тока возбуждения по определенному закону и определяют поведение машин в динамических режимах. Характеристики систем возбуждения синхронных генераторов оказывают непосредственное влияние на условия обеспечения статической и динамической устойчивости энергосистем.
Рост единичных мощностей турбо- и гидрогенераторов, развитие электроэнергетических систем с дальними линиями электропередачи высокого напряжения привел к внедрению быстродействующих тиристорных систем возбуждения, способных осуществить эффективное регулирование возбуждения.
Существующие математические модели синхронных машин для исследования переходных процессов в силу традиций и исторического развития в подавляющем числе случаев строятся на базе методов непрерывной математики. Такой подход вполне естественен, поскольку как сам принцип работы отдельных элементов энергосистемы (электрических машин с электромашинными возбудителями, линий электропередачи и т.п.), так и происходящие в них процессы по своей сути и принципу работы непрерывные.
Однако появление в цепи возбуждения синхронной машины ключевых элементов - тиристоров - меняет ситуацию. Полная система дифференциальных уравнений, описывающая синхронную машину совместно с вентильным возбу-

фазы напряжения. В зависимости от принципа изменения фазы управляющего импульса различают горизонтальные, вертикальные и цифровые системы.
При горизонтальном управлении управляющий импульс формируется в момент перехода синусоидального напряжения через нуль, а изменение его фазы обеспечивается изменением фазы синусоидального напряжения, т.е. смещением этого напряжения по горизонтали.
Горизонтальное управление не нашло широкого распространения, так как используемые при этом мостовые фазовращатели критичны к форме и частоте подаваемого напряжения, а применение в качестве регулируемого активного сопротивления транзисторов нарушает симметрию формируемых импульсов.
При вертикальном управлении управляющий импульс формируется в результате сравнения на нелинейном элементе величин переменного (синусоидального, пилообразного, треугольного) и постоянного напряжений. В момент, когда эти напряжения становятся равными и их разность изменяет полярность, происходит формирование импульса. Фазу импульса можно регулировать, изменяя величину постоянного напряжения.
Таким образом, фазосдвигающее устройство при вертикальном управлении состоит из генератора переменного напряжения и узла сравнения.
Если ТП является звеном системы автоматического регулирования, то для обеспечения высокой точности и качества работы переходят от аналоговых систем к цифровым.
Цифровая система управления вырабатывает в цифровой форме код фазы управляющих импульсов и преобразует его в фазу импульсов. Цифровые коды управляющих импульсов хранятся в запоминающем устройстве цифровой системы, откуда они поступают на преобразователь цифровой код - фаза.
Способ управления с /?> О свободен от недостатка, присущего способу с а > 0 - отставание угла фазового сдвига основной гармоники тока в нагрузке относительно фазы напряжения, и может использоваться для частичной компенсации индуктивного характера потребителей электроэнергии, однако нуждается в узлах принудительного выключения тиристоров (что технически ДОС-