Построение системы автоматического регулирования активной мощности гидроагрегата мини-ГЭС на основе машины двойного питания

• Автор: Диёров, Рустам Хакималиевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ
АГ - асинхронный генератор
ГА - гидроагрегат
ГК - генераторный комплекс
ГЭС - гидроэлектростанция
КПД - коэффициент полезного действия
КРМ - контур регулирования мощности
КРС - контур регулирования скорости
МДП - машина двойного питания
НА — направляющий аппарат
ОДУ - объединённое диспетчерское управление
ПЧ — преобразователь частоты
РО — радиально-осевая
САР - система автоматического регулирования
САУ - система автоматического управления
СВУ - система векторного управления
СГ - синхронный генератор
СХ - статическая характеристика
ТК - тиристорный короткозамыкатель
ЭЭС - электроэнергетическая система

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБОСНОВАНИЕ СИЛОВОЙ СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРНОГО КОМПЛЕКСА
1Л Роль мини-ГЭС в энергосистеме
1.2 Способы управления активной мощностью гидроагрегата мини-ГЭС.
1.3 Математическое описание системы векторного управления МДП
1.4 Обзор и выбор типа гидротурбины
1.5 Статические характеристики радиально-осевой гидротурбины
1.6 Выводы
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОТУРБИНЫ С НАПОРНЫМ ВОДОВОДОМ
2.1 Динамические характеристики радиально-осевой гидротурбины с напорным водоводом
2.2 Математическое описание гидротурбины в абсолютных величинах
2.3 Математическое описание радиально-осевой гидротурбины в относительных величинах
2.4 Выводы
ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Вывод передаточных функции гидроагрегата, управляемого по частоте вращения вала
3.2 Анализ динамических свойств объекта управления
3.3 Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И МЕТОДИКИ СИНТЕЗА РЕГУЛЯТОРОВ ГИДРОАГРЕГАТА МИНИ-ГЭС
НА ОСНОВЕ МАШИНЫ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ
4.1 Разработка структуры системы управления гидроагрегата мини-ГЭС

4.2 Методика синтеза контура регулирования скорости гидроагрегата на основе МДП
4.4 Методика синтеза контура регулирования активной мощности гидроагрегата на основе МДП
4.5 Моделирование динамических режимов работы двухконтурной САР активной мощности гидроагрегата на основе МДП
4.6 Выводы
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГИДРОАГРЕГАТА С ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТОЙ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА
5.1 Описание экспериментальной установки
5.2 Статические характеристики экспериментального гидроагрегата
5.3 Результаты экспериментального исследования динамических характеристик двухконтурной САР активной мощности
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г

В настоящее время реактивные гидротурбины являются самым распространенным типом турбин, охватывающим область напоров от 1,5-2 до 350 м [11].
Каждый тип гидротурбин соответствует определенному диапазону напора и расхода воды и имеет свою преимущественную область применения.
Путем возведения гидротехнических сооружений возможно создавать самые разнообразные напоры от минимального до максимального значения, которое ограничивает рельеф местности вблизи водотока.
Гидротурбины должны обладать способностью обеспечивать использование сконцентрированной энергии, без каких либо ограничений по напору в указанной области его изменения и с высоким КПД эти требования удовлетворяются следующими системами гидротурбин, характеризуемые в основном конструкцией рабочего колеса:
- пропеллерными и поворотно-лопастными - при напорах от 1,5 до 40 м и выше;
- радиально-осевыми - при напорах от 20 до 350 м;
- ковшевыми - при напорах от 200 до 1500 м и выше.
Данные турбины выполняются как с горизонтальным, так и с вертикальным расположением вала.
Рассмотрим принципиальные формы универсальных характеристик различных систем турбин и типов их рабочих колес.
а. Ковшевые турбины. На рисунке 1.9 изображена универсальная характеристика ковшевой гидротурбины, для которой характерно то, что кривые постоянных КПД имеют форму эллипсов с большой полуосью вдоль оси О. и с изменением
приведенных оборотов л значения КПД сильно уменьшаются. На рисунке 1.14 показаны основные габариты ковшевой гидротурбины.
Рабочая характеристика ковшевой турбины имеет пологую форму. Кривые постоянных открытий на универсальной характеристике изображаются в виде вертикальных прямых. Объясняется это тем. что расход воды не зависит от