Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами
Розглянуто схемне рішення гідро-дизельної автономної енергосистеми змінного струму. Наведено результати моделювання електромеханічних процесів в розглянутій системі....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Гідроенергетика України |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141501 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами / О.В. Джура // Гідроенергетика України. — 2013. — № 3-4. — С. 40-46. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-141501 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Джура, О.В. 2018-09-02T15:08:25Z 2018-09-02T15:08:25Z 2013 Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами / О.В. Джура // Гідроенергетика України. — 2013. — № 3-4. — С. 40-46. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1812-9277 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141501 621.313.332 Розглянуто схемне рішення гідро-дизельної автономної енергосистеми змінного струму. Наведено результати моделювання електромеханічних процесів в розглянутій системі. uk Інститут електродинаміки НАН України Гідроенергетика України Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами |
| spellingShingle |
Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами Джура, О.В. Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| title_short |
Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами |
| title_full |
Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами |
| title_fullStr |
Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами |
| title_full_unstemmed |
Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами |
| title_sort |
гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами |
| author |
Джура, О.В. |
| author_facet |
Джура, О.В. |
| topic |
Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| topic_facet |
Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| publishDate |
2013 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Гідроенергетика України |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| format |
Article |
| description |
Розглянуто схемне рішення гідро-дизельної автономної енергосистеми змінного струму. Наведено результати моделювання електромеханічних процесів в розглянутій системі.
|
| issn |
1812-9277 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141501 |
| citation_txt |
Гідро-дизельна автономна енергосистема з асинхронними генераторами / О.В. Джура // Гідроенергетика України. — 2013. — № 3-4. — С. 40-46. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT džuraov gídrodizelʹnaavtonomnaenergosistemazasinhronnimigeneratorami |
| first_indexed |
2025-11-26T05:04:25Z |
| last_indexed |
2025-11-26T05:04:25Z |
| _version_ |
1850609948329771008 |
| fulltext |
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
Гідроенергетика України, 3�4/2013, ISSN 1812�92774040
КК
омбіно ва не ви ко ри с тан ня різних дже -
рел енергії в су час них ав то ном них
енер го си с те мах (АЕ), які жив лять
відда лені від цен т ралізо ва них ме реж об'єкти, є ус -
та ле ною тен денцією. Без за пе реч но, іде аль ним
рішен ням при по бу дові та ких АЕ слід вва жа ти
рішен ня, які доз во ля ють повністю відмо ви тись від
спо жи ван ня невіднов лю ва них дже рел енергії
(наф то про дук ти). Про те, на жаль, такі про ек ти че -
рез мінливість віднов лю ва них дже рел енергії
впро довж до би та ро ку (енергія сон ця, вітру, гід ро -
е нергія річок і морсь ких хвиль) є, як пра ви ло, над -
зви чай но ко ш тов ни ми. Зва жа ю чи на це, зу сил ля
на уковців, які досліджу ють і роз роб ля ють АЕ, до -
ціль но зо се ре д жу ва ти на роз вит ку на уко вих ос нов
по бу до ви та вдо с ко на ленні ха рак те ри с тик ком бі -
но ва них, чи як ще їх на зи ва ють, гіб рид них АЕ. Гіб -
ридні АЕ в Ук раїні роз роб ля ють ся, але, як пра ви -
ло, з енер гоб локів і вузлів іно зем но го ви роб ництва
за технічної підтрим ки іно зем них фірм. Та ка си ту -
ація на вряд чи мо же вва жа тись за довільною з точ -
ки зо ру пер спек тив роз вит ку по в'яза них з ви роб -
ництвом еле к т ро технічно го об лад нан ня вітчиз ня -
них підприємств. А от же, дос ліджен ня в га лузі роз -
роб ки на уко вих ос нов ство рен ня і вдо с ко на лен ня
ха рак те ри с тик АЕ є ак ту аль ни ми.
В даній ро боті роз г ля ну то схем не рішен ня і
за про по но ва но ал го рит ми ке ру ван ня скла до ви -
ми еле мен та ми гідро2ди зель ної АЕ змінно го
стру му (Рис. 1) з асин хрон ни ми ге не ра то ра ми з
КЗ ро то ром.
АГ з КЗ ро то ром є без кон такт ни ми і про сти -
ми в об слу го ву ванні еле к т рич ни ми ма ши на ми. Їх
вартість мен ша вар тості син хрон них ге не ра торів
співстав ної по туж ності. Для змен шен ня вар тості
в АЕ за сто со ва но не ре гу ль о ва ну при вод ну гідро -
турбіну (ГТ).
Роз г ля не мо за гальні прин ци пи і особ ли вості
по бу до ви та функ ціону ван ня пред став ле ної АЕ.
Не ре гу ль о ва на гідро турбіна є при во дом АГ2.
Ча с то та її обер тан ня за ле жить як від рівня на по -
ру во ди, так і на ван та жен ня на ва лу. Ва ли АГ2 і
ГТ між со бою жор ст ко зв'язані. Збу д жен ня АГ2
відбу вається від ба та реї кон ден са торів CA, CB, CC
(ємнісне збу д жен ня). Спо жи вачі еле к т ро е нергії
пред став лені еквіва лент ни ми опо ра ми ZA, ZB, ZC ,
які підклю чені до фаз ста то ра АГ2. Па ра лель но
АГ2 че рез фільтрові дро селі підклю че но вен тиль -
ний пе ре тво рю вач ВП2 на повністю ке ро ва них
клю чах S7 ... S12, зібра ний по схемі ав то ном но го
інвер то ра на пру ги. Кле ми постійно го стру му ВП2
шун то ва но ба та реєю еле к т ролітич них кон ден са -
торів Cd1 і ба ла ст ним ре зи с то ром з опо ром RБ,
який ко му тується клю чем SБ. ВП2 відповідаль -
ний в си с темі за стабілізацію ча с то ти і ве ли чи ни
на пру ги, яка над хо дить спо жи ва чам. Як що
відклю чи ти ВП2 від АГ2 і спо жи вачів, то при ма -
лих на ван та жен нях на АЕ ча с то та на пру ги бу де
за ви ще ною, а при ве ли ких — на впа ки, ниж че до -
пу с ти мої. Що сто сується діючо го зна чен ня на -
пру ги, то йо го ве ли чи на, як відо мо з те орії АГ з
ємнісним збу д жен ням, суттєво за ле жить від ча с -
то ти обер тан ня АГ і крім цьо го, від ха рак те ру і ве -
ли чи ни на ван та жен ня.
АГ1 має вен тиль ну си с те му збу д жен ня по бу -
до ва ну на ос нові вен тиль но го пе ре тво рю ва ча
ВП1, що як і ВП2, ре алізо ва ний за схе мою ав то -
ном но го інвер то ра на пру ги на повністю ке ро ва -
них вен ти лях (S1 ... S6 ). Йо го при во дом є ди зель -
ний дви гун (ДД). ВП1 по шині постійно го стру му
підклю че ний па ра лель но ВП2 і мо же обміню ва -
тись з ним ак тив ною по тужністю. Крім то го, ВП1
ре гу лює ве ли чи ну фаз ної на пру ги АГ1.
Од ним з ос -
нов них прин ци -
пів, які за кла да -
ють ся в ал го ритм
ке ру ван ня гібрид -
них АЕ з ди зель -
ни ми ге не ра то ра -
ми, по ля гає в то -
му, що до бо вий
час ро бо ти ди зе ля
по ви нен бу ти
ГІДРО�ДИЗЕЛЬНА АВТОНОМНА ЕНЕРГОСИСТЕМА
З АСИНХРОННИМИ ГЕНЕРАТОРАМИ
УДК 621.313.332 ДЖУРА О.В., канд. техн. наук, ст. наук. співр.
Інститут електродинаміки НАН України
Розглянуто схемне рішення гідро�дизельної автономної енергосистеми змінного струму. Наведено
результати моделювання електромеханічних процесів в розглянутій системі.
Рис. 1. Схема включення генераторів в АЕ
Гідроенергетика України, 3�4/2013, ISSN 1812�9277 4141
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
мак си маль но мож ли во мінімізо ва ний. Як що за -
сто су ва ти цей прин цип до гідро2ди зель ної АЕ, то
це оз на чає, що ос нов ним дже ре лом енергії для
АЕ, зно ву ж, як що це технічно мож ли во, по ви нен
бу ти гідро ге не ра тор, а до поміжним або ре зерв ним
— ди зель ний ге не ра тор. Інши ми сло ва ми си с те му
ба жа но про ек ту ва ти так, щоб ди зель ний ге не ра -
тор пра цю вав ли ше в ча си "пік" або у ви пад ку ви -
хо ду з ла ду гідро ге не ра то ра.
Ви хо дя чи з ви кла де но го, функціональ не при з -
на чен ня еле ментів АЕ (Рис. 1) та відо мості що до три -
ва лості їх ро бо ти впро довж до би ви кла де но в Табл. 1.
Ма те ма тич не мо де лю ван ня АЕ. Ма те ма тич -
не мо де лю ван ня є не обхідним і важ ли вим ета пом
в про ек ту ванні склад них еле к т ро ме ханічних си с -
тем. За на яв ності адек ват ної мо делі ав то ном ної
енер го си с те ми з'яв ляється мож ливість досліджу -
ва ти пе рехідні про це си в енер го си с темі та пе -
ревіри ти її пра цез датність, ко рек ту ва ти ал го рит -
ми ро бо ти си с тем ке ру ван ня еле ментів АЕ.
Як пра ви ло, для склад них си с тем при роз -
робці їх мо де лей за сто со ву ють струк тур ний
підхід. Ско ри с таємось ним і в да но му ви пад ку.
Роз г ля не мо мо делі ок ре мих струк тур них еле -
ментів і рівнян ня зв'яз ку між ни ми.
1. Ди зель ний дви гун. Для спро щен ня за галь ної
мо делі прий маємо йо го ча с то ту обер тан ня пос тій -
ною. От же ди зель ний дви гун опи сується єди ним
рівнян ням
ωM1 = const,
де ωM1 — ме ханічна ку то ва ча с то та обер тан ня ро то ра.
2. Асин хронні ге не ра то ри АГ1, АГ2. В якості
ге не ра торів за сто суємо чо ти ри по люсні асин -
хронні ма ши ни (АМ) 4А250S4У3 з номіна ль ною
по тужністю 75 кВт. Для їх мо де лю ван ня ско ри с -
таємось си с те ма ми рівнянь АМ в фаз них ко ор ди -
на тах ста то ра з вра ху ван ням на си чен ня по ос -
новній гар моніці по ля [1].
Вхідни ми да ни ми для мо делі АГ в фаз них ко -
ор ди на тах ста то ра не за леж но від ти пу си с те ми
збу д жен ня є миттєві ве ли чи ни еле к т рич ної кру го -
вої ча с то ти обер тан ня ро то ра (дорівнює кру го вій
ча с тоті обер тан ня ре зуль ту ю чо го век то ра на пру ги
ста то ра віднос но си с те ми ко ор ди нат, яка обер -
тається з ча с то тою ков зан ня: ω1 = pωM1, ω2 = pωM2,
де p — чис ло пар по люсів) і фаз них на пруг, а
вихідни ми — фаз них струмів і еле к т ро магнітно го
мо мен ту (в АГ1 ли ше фазні стру ми, оскільки ча с -
то та обер тан ня ва ла АГ1 постійна).
3. Вен тиль ний пе ре тво рю вач ВП1. Фазні на -
пру ги АГ1, які фор мує ВП1, мож на виз на чи ти з
на ступ них рівнянь [4]
, ,
.
де , i = 1, 3, 5; ki — ко му -
та ційна функція і2го ключа.
4. Вен тиль ний пе ре тво рю вач ВП2. Ма те ма тич -
на мо дель ВП2 з вра ху ван ням схе ми вклю чен ня і
прий ня тих на Рис. 1 по зна чень на бу ває ви гля ду
де ki — ко му таційна функція і2го клю ча, і = 7, 9, 11;
uAB = uA − uB; uBC = uB − uC .
5. Кон ден са тор Cd1. Зміна в часі на пру ги на кон -
ден са торі Cd1 опи сується рівнян ням
,
Таблица 1.
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
Гідроенергетика України, 3�4/2013, ISSN 1812�92774242
де iVP1 = − k1iA1 − k3iB1 + (iA1 + iB1)k5;
iVP2= k7iAИ + k9iBИ − (iAИ + iBИ)k11 .
6. Ба ла ст ний ре зи с тор RБ. Прий маємо без ін -
дук тив ним. Тоді миттєвий струм че рез ньо го виз -
на чається рівнян ням
iБ = kБ (ud1/RБ),
де kБ — ко му таційна функція іде аль но го клю ча SБ,
kБ= 0(1) — SБ розімкне ний (за мк не ний).
7. Си с те ма збу д жен ня АГ2. Прий маємо
CA= CB = CC =C. Тоді на пру ги на кон ден са то рах
бу дуть виз на ча тись за до по мо гою на ступ них ди -
фе ренційних рівнянь
.
Прий няв ши до ува ги рівнян ня зв'яз ку між
АГ2, ВП2 і на ван та жен ням
iKA+ iАИ+ iZA+ iА2= 0, iKB+ iBИ+ iZB+ iB2= 0,
iKC− ( iАИ+ iBИ) + iZC+ iC2= 0,
одер жуємо
.
Прий маємо ZA=ZB=ZC. Тоді ди фе ренційні
рівнян ня, що опи су ють про це си в на ван та женні,
прий ма ють на ступ ний ви гляд
.
де rH, LH — ак тив ний опір і індук тивність фа зи на -
ван та жен ня.
8. Гідро турбіна. Прий ме мо, що при незмінній
ве ли чині на по ру во ди ме ханічна ха рак те ри с ти ка
гідро турбіни лінійно па да ю ча. Тоб то із збільшен -
ням мо мен ту на ва лу ГТ про порційно змен шується
її ку то ва ме ханічна ча с то та обер тан ня і відповідно
ме ханічна ча с то та обер тан ня ро то ра АГ2 ωM2. Ви -
хо дя чи з да но го до пу щен ня от ри муємо
, або
, (1)
де MT — при ве де ний до ва лу АГ2 по точ ний мо -
мент ГТ; MT0, MTN — при ве дені до ва лу АГ2 мо мен -
ти ГТ двох то чок ме ханічної ха рак те ри с ти ки ГТ
(MTN > MT0), яким відповіда ють кру гові еле к т -
ричні ча с то ти обер тан ня ро то ра АГ2 ω0 та ωN; ω2
— кру го ва еле к т рич на ча с то та обер тан ня ро то ра
АГ2, якій відповідає мо мент MT .
Су мар ний мо мент тер тя турбіни і АГ2 прий -
ме мо лінійно за леж ним від ω2
MTP = kTP (ω2 /ω0), де kTP = const. (2)
При жор ст ко му зв'яз ку між ва ла ми турбіни і АГ2
зміна ω2 в часі виз на чається на ступ ним ви ра зом
, (3)
де MГ2 — гальмівний мо мент АГ2; J — ре зуль ту ю -
чий мо мент інерції си с те ми ГТ—АГ2 при ве де ний
до ва лу АГ2. Мо мент MГ2 орієнтов но мо же бу ти
прий ня тий рівним еле к т ро магнітно му мо мен ту
АГ2.
Підста вив ши (1) і (2) в (3) от ри муємо
.
(4)
Ве ли чи на ω2 в (4) під зна ком інте г ра ла бе -
реть ся з по пе ред нь о го кро ку інте г ру ван ня. На далі
в роз ра хун ках бу ло прий ня то: MTN = 104MAГ2N,
MT0 = 0,1MTN, ωN= 314 рад/с, ω0= 1,1ωN, kTP = 0,1, де
MAГ2N — номіна ль ний мо мент АГ2 в ре жимі дви гу -
на, MAГ2N= 484,3 Н·м.
Ал го рит ми ке ру ван ня клю ча ми си ло вої ча с -
ти ни АЕ.
1. Пе ре тво рю вач ВП1. Ке ру ван ня ВП1 відбу -
вається згідно ал го рит му Рис. 2, в ос но ву яко го
за кла де но відо мий ча с тот ний ме тод ке ру ван ня
АГ з вен тиль ним збу д жен ням (ВЗ).
Згідно цьо го ме то ду ВП1 по ви нен пев ним чи -
ном зміню ва ти ча с то ту обер тан ня ре зуль ту ю чо го
век то ра ста тор ної на пру ги АГ1. В ре зуль таті цьо -
го змінюється ков зан ня АГ1, йо го на пру га і від по -
від но по тужність, яка віддається по ко лу пос тій -
но го стру му. Як пра ви ло [1], ча с то ту пер шої гар -
моніки на пру ги АГ з ВЗ зміню ють в за леж ності
від ве ли чи ни відхи лен ня діючо го зна чен ня фаз -
ної на пру ги або на пру ги в колі пос тій но го стру му
ВП віднос но за да но го зна чен ня, за сто со ву ю чи
РІ2ре гу ля тор з від'ємним зво рот ним зв'яз ком по
на прузі. Про те з пев них мірку вань в АЕ, що роз -
гля дається, цей підхід був де що зміне ний. Ос нов -
на відмінність ал го рит му Рис. 2 від тра диційно
за сто со ву ва них для АГ з ВЗ — ви ко ри с тан ня ком -
бі но ва но го ке ру ван ня ков зан ням АГ. З Рис. 2 до -
б ре вид но, що в блок2схемі комбінується ро зім -
кну те ке ру ван ня по по туж ності на ван та жен ня на
Гідроенергетика України, 3�4/2013, ISSN 1812�9277 4343
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
АЕ (PAE ) та ке ру ван ня за по мил кою по
на прузі ud1. Це зроб ле но для змен шен ня
низь ко ча с тот них пуль сацій ве ли чи ни ви -
хід ної по туж ності АГ1 по ко лу постійно -
го стру му ВП1, які ви ни ка ють в ре зуль -
таті дії зво рот но го зв'яз ку по на прузі як в
ус та ле них так і пе рехідних ре жи мах ро -
бо ти си с те ми.
Ал го ритм пра цює на ступ ним чи ном.
Сиг нал kAГ2, рівний відно шен ню за да ної
гра нич ної по туж ності PAГ2Г до номіна ль -
ної по туж ності PAГ2N АГ2, виз на чає, за
яко го рівня за ван та же ності АГ2 по ви нен
всту пи ти в ро бо ту АГ1. Тоб то PAГ2Г —
гра нич не на ван та жен ня на ме ре жу, яке
АГ2 бу де по кри ва ти са мостійно. Чис ло ве зна чен -
ня kAГ2 та зна чен ня ко ефіцієнтів підси лен ня сиг -
налів, які на далі ви ко ри с то ву ва лись при мо де лю -
ванні, на ве дені на Рис. 2.
По ро го вий еле мент ПЕ при PAE/PAГ2N< kAГ ви -
дає сиг нал kC/П("стоп/пуск") = 0 на своєму ви ході,
який об ну ляє за да ний вихідний струм ВП1 i*
VP1
та бло кує ро бо ту роз поділю ва ча імпульсів ке ру -
ван ня клю ча ми ВП1.
Після збільшен ня на ван та жен ня на ме ре жу
PAE до рівня більшо го за kAГ2 PAГ2N сиг нал kC/П стає
рівним 1 і при пи няє бло ку ва ти роз поділю вач
імпульсів та об ну ля ти i*
VP1.
За да ний струм i*
VP1 роз ра хо вується за на ступ -
ним емпірич ним ви ра зом
.(5)
В да но му ви разі PAГ2N /ud1 — ве ли чи на ви хід -
но го стру му ВП1 по ко лу постійно го стру му, при
яко му ВП1 бу де відда ва ти по тужність рівну PAГ2N,
PAE/PAГ2N − kAГ2 є різни цею між по тужністю на ван -
та жен ня на АЕ та гра нич ною по тужністю АГ2 у
в.о., kP1 — постійний ко ефіцієнт. Ве ли чи на
kP1(PAE/PAГ2N − kAГ2) об ме же на зни зу рівнем 0,32 з
ме тою не до пу щен ня ро бо ти ди зе ля при ма лих на -
ван та жен нях (мен ше 30 % від номіна лу). Множ -
ник 1 + kU1(u*
d1− ud1) , який об ме же ний рівня ми 1
і 1,5, є сиг на лом відпра цю ван ня зво рот но го зв'яз -
ку по ud1, який збільшує за да не зна чен ня стру му
ВП1 при про ва лах ud1.
Сиг нал i*
VP1 далі пе ре тво рюється в Δω*
1 — за -
да ну кру го ву ча с то ту ков зан ня (ча с то та стру му
ро то ра АГ1)
Δω*
1 = k1/Δω i*
VP1, Δω*
1> 0,
де k1/Δω — ко ефіцієнт пе ре ра хун ку i*
VP1 в Δω*
1.
За най де ним зна чен ням Δω*
1 роз ра хо вується
Δω*
S1 і T1
* — роз ра хун ко ва кру го ва ча с то та і період
ста тор ної на пру ги. Сиг нал T1
* над хо дить на вхід
роз поділю ва ча імпульсів. Йо го особ ливістю є те,
що імпуль си пе ре ми кан ня з ча с то тою 1/T1
* до дат -
ко во пе ре мно жу ють ся з сиг на лом ви со ко ча с тот -
но го ге не ра то ра ВЧГ. Сиг нал ВЧГ — пря мо кутні
імпуль си постійної ча с то ти з рівням "1" і "0" шпа -
ру ватість яких на ро с тає при збу д женні АГ1 і
незмінна (0,6 в мо делі) після збу д жен ня. Логічне
пе ре мно жен ня імпульсів ча с то ти од но крат но го
пе ре ми кан ня і ВЧГ еквіва лент но пе ре хо ду до так
зва ної "пря мо кут ної" ши рот но2імпульс ної мо ду -
ляції (ШІМ за пря мо кут ним за ко ном).
2. Ба ла с то ве на ван та жен ня. Це на ван та жен -
ня підклю чається/відклю чається клю чем SБ до
ко ла постійно го стру му в за леж ності від рівня
сиг на лу kБ. Рівень kБ виз на чається по ро го вим еле -
мен том на ступ ним чи ном (вка за но чис лові ве ли -
чи ни, які ви ко ри с то ву ва лись при мо де лю ванні)
3. Пе ре тво рю вач ВП2. Ал го ритм ке ру ван ня
ВП2 бу ло по бу до ва но ви хо дя чи з йо го функ ціо -
наль но го при зна чен ня. Відповідно блок2схе ма за -
про по но ва но го ал го рит му (Рис. 3) містить два
кон ту ри відпра цю ван ня по ми лок ре гу ль о ва них
змінних: fS — ча с то ти на пру ги ме режі і um —
ампліту ди фаз ної на пру ги ме режі. Обид ва кон ту -
ри містять РІ2ре гу ля то ри з до дат ко ви ми еле мен -
та ми. Особ ливістю по бу до ви кон ту ра відпра цю -
ван ня по мил ки по ча с тоті є змінні ве ли чи ни ко -
ефіцієнтів підси лен ня ре гу ля то ра. До ся гається це
Рис. 2. Блок�схема алгоритму керування ВП1
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
Гідроенергетика України, 3�4/2013, ISSN 1812�92774444
за вдя ки нелінійно му підси лю ва чу НП, вихідний
сиг нал яко го нелінійно за ле жить від мо ду ля по -
хиб ки fS − fS
*. Ко ефіцієнт підси лен ня НП змен -
шується із змен шен ням по хиб ки. За вдя ки цьо му
в ус та ле них ре жи мах ро бо ти АЕ до ся гається
змен шен ня ве ли чи ни пуль сацій ча с то ти fS. Дру -
гий кон тур — кон тур відпра цю ван ня по мил ки по
на прузі, відрізняється знач но мен ши ми ко ефі ці -
єн та ми підси лен ня та на явністю до дат ко во го бло -
ка усе ред нен ня. От же цей кон тур більш інер цій -
ний ніж пер ший. Ве ли чи ни ко ефіцієнтів підси -
лен ня підси лю вачів сиг налів на блок2схемі від по -
ві да ють прий ня тим при мо де лю ванні.
Сиг на ли i*
q2, i*
d2 — за дані стру ми ВП2 в пе ре -
тво реній дво фазній си с темі ко ор ди нат, яка обер -
тається син хрон но з ре зуль ту ю чим век то ром на -
пру ги ста то ра АГ2. Ку то ве по ло жен ня цьо го век -
то ра Θ (віднос но осі q не ру хо мої дво фаз ної си с те -
ми ко ор ди нат) роз ра хо вується в блоці abc/Θ з на -
ступ но го ви ра зу
Θ = arct X/Y + π singY(singX)2(1 − singX),
де X = uA2− 0,5uB2− 0,5uC2; , як -
що Θ роз ра хо вується че рез миттєві фазні на пру -
ги, і , Y = 1,5ΨA, як що Θ роз ра -
хо вується че рез миттєві по то коз чеп лен ня фаз
ста то ра, Θ = [−π; π]; singX(Y) = 0 при X(Y) =0, 1
при X(Y) > 0, інак ше −1.
Роз ра ху нок скла до вих ре зуль ту ю чо го век то -
ра на пру ги АГ2 uq2, ud2 в си с темі ко ор ди нат, яка
обер тається син хрон но з цим век то ром, про во -
дить ся в блоці abc/dq за на ступ ни ми ви ра за ми
ud2 = 2(cos Θ uA2+ 0,5uB2( sin Θ − cos Θ) −
− 0,5uC2( sin Θ + cos Θ))/3,
uq2 = 2(− sin Θ uA2+ 0,5uB2( cos Θ + sin Θ) +
+ 0,5uC2(sin Θ − cos Θ))/3.
Та ким же чи ном мож на от ри ма ти пе ре тво рені
стру ми на ван та жен ня udZ , uqZ для об чис лю ван ня
ак тив ної по туж ності на ван та жен ня АЕ
(PAE=3(ud2idZ+uq2iqZ )/2).
За дані стру ми ВП2 роз ра хо ву ють ся в блоці
dq/abc:
i*
AИ= − i*
d2 sin Θ + i*
q2 cos Θ,
i*
BИ = 0,5 i*
q2 ( sin Θ − cos Θ) +
+ 0,5 i*
d2 ( cosΘ + sin Θ),
i*
CИ= − i*
AИ − i*
BИ .
Зна чен ня за да них і фак тич них струмів ВП2
над хо дять до гісте ре зис но го ре гу ля то ра стру му
ГРС, який фор мує сиг на ли k7, k9, k11 ке ру ван ня
клю ча ми S7, S9, S11. Сиг на ли k8, k10, k12 ке ру ван ня
клю ча ми S8, S10, S12 інверсні до k7, k9, k11.
Роз ра хун кові досліджен ня. В ході чи сель -
них роз ра хунків пе ревіря лась пра цез датність роз -
роб ле них ал го ритмів ке ру ван ня еле мен та ми АЕ.
Як уже за зна ча лось, обид ва ге не ра то ри в чис -
ловій мо делі бу ли прий няті та ки ми, що ма ють од -
на кові па ра ме т ри і ви ко нані на ос нові ма ши ни
4А250S4У3 номіна ль ної по туж ності 75 кВт. Ха -
рак те ри с ти ка хо ло с то го хо ду цієї ма ши ни бу ла
от ри ма на роз ра хун ко во [2] на ча с тоті 50 Гц і на ве -
де на в Табл. 2.
Ве ли чи ни ак тив них опорів і індук тив но с -
тей роз сіюван ня згідно [3] прий няті на ступні:
r1= 0,04 Ом, L1 = 4,5 ·10−4 Гн, r’2 = 0,023 Ом,
L’2 = 4,5 ·10−4 Гн. Ємність кон ден са торів збу д жен -
ня на фа зу АГ2 бу ло прий ня то 0,00085 Ф, ємність
Cd1 = 0,05 Ф, опір RБ = 9,5 Ом, па ра ме т ри дро селів:
L = 0,0005 Гн, rL = 0,075 Ом.
Ре зуль та ти досліджень еле к т рич них та еле к т -
ро ме ханічних про цесів в АЕ при ве де но на Рис. 4, 5.
Ча сові за леж ності за зна че них про цесів от ри мані
при на ки данні (t = 2,502
с) та скиді (t = 4,182 с) си -
ме т рич но го на ван та жен -
ня, яке за ха рак те ром
близь ке до ак тив но го (RA
= RB = RC = rH = 2,15 Ом,
LA = LB = LC = LH = 0,0001
Гн). Ча с то та ме ре же вої
на пру ги fS в си с темі
вимірю ва лась раз на два
пе ріо ди ча с то ти ос нов ної
гар моніки.
На Рис. 4 зо б ра жені
ча сові за леж ності: а —
3
3
3
3
3
3
Рис. 3. Блок�схема алгоритму керування ВП2
Гідроенергетика України, 3�4/2013, ISSN 1812�9277 4545
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
ча с то ти ме ре же вої на пру ги, б — еле к т -
ро магнітно го мо мен ту АГ1, в — діючо -
го зна чен ня фаз но го стру му АГ1, г —
стру му ВП1 по ко лу постійно го стру -
му, д — на пру ги на кон ден са -
торі Cd1, е — стру му че рез ба ла -
ст ний опір, є — ме ханічної ча с -
то ти обер тан ня ро то ра АГ2, ж
— еле к т ро магнітно го мо мен ту
АГ2, з — діючо го зна чен ня фаз -
но го стру му АГ2, и — стру му
ВП2 по ко лу постійно го стру -
му, і — діючо го зна чен ня фаз -
ної на пру ги на ван та жен ня АЕ, ї
— струмів ВП2 в двох фазній
си с темі ко ор ди нат, яка обер -
тається син хрон но з ре зуль ту -
ю чим век то ром на пру ги АГ2.
На Рис. 5 на ве де но ча сові
діаг ра ми струмів і на пруг: а —
фаз на на пру га і мас шта бо ва -
ний фаз ний струм АГ1, б — на -
пру га фа зи А АГ2 і струм фа зи
А ВП2 при відсут ності на ван -
та жен ня на АЕ, в — ці ж змінні,
що і на Рис. 5, б, але після на ки -
ду на ван та жен ня.
З на ве де них на Рис. 4 діаг -
рам вид но, що роз роб лені ал го -
рит ми ке ру ван ня за без пе чу ють
стій ку ро бо ту АЕ. Три валість
вста нов лен ня ча с то ти ме режі
після на ки ду на ван та жен ня rH
= 2,15 Ом на фа зу (PAE =1,08
в.о., 1 в.о. = 75 кВт) і підклю -
чен ня АГ1 до па ра лель ної ро -
бо ти по ко лу пос тій но го стру -
му зна хо дить ся в ме жах 1,5 с.
Помітний про вал на пру ги ud1
по ко лу постійно го стру му
пов'яза ний зі спо жи ван ням ак -
тив ної по туж ності АГ1 в про -
цесі фор со ва но го збу д жен ня.
Фазні стру ми АГ1 і АГ2 (Рис.
4, в, з, 1 в.о. до рів нює но мі на ль -
но му стру мові ма ши ни) у вста -
нов ле них ре жи мах зна хо дять -
ся в ме жах номіна лу. Після
вклю чен ня АГ1 йо го ви хід ний
струм по ко лу пос тій но го стру -
му вста нов люється на рівні
близь ко 40 А, а ВП2 спо жи ває
струм близь ко 30 А. Різни ця
цих струмів спо жи ва єть ся ба -
ла ст ним на ван та жен ням.
Таблица 2.
Рис. 4. Діаграми електромеханічних процесів
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
Гідроенергетика України, 3�4/2013, ISSN 1812�92774646
За відсут ності на ван та жен ня на АЕ струм iq2
до датній, що свідчить про спо жи ван ня ак тив ної
по туж ності пе ре тво рю ва чем ВП2 від АГ2. При
підклю ченні на ван та жен ня знак iq2 змі ню єть ся на
від'ємний, а от же ВП2 віддає ак тив ну по тужність
спо жи ва чам. Знак стру му id2 у вста нов ле них ре -
жи мах від'ємний. Це оз на чає, що ВП2 спо жи ває
ре ак тив ну по тужність, змен шу ю чи амплітуд не
зна чен ня на пру ги на на ван та женні.
На ве дені на Рис. 5 криві струмів і на пруг
підтвер д жу ють відповідність еле к т рич них про -
цесів в еле мен тах АЕ те орії ма ши но2вен тиль них
си с тем. Зо к ре ма фор ма iA1 відрізняється від фор ми
стру му, яку от ри му ють при од но крат но му за
період пе ре ми канні вен тилів, ли ше ви со ко ча с тот -
ною скла до вою. Струм iA1 відстає по фазі від на -
пру ги uA1 на кут більший за 90°. В на бли же но му до
х.х. ре жимі ро бо ти АЕ зсув між стру мом ВП2 iAИ
та відповідною на пру гою uA2 в ме жах кількох гра -
дусів, а в ре жимі на ван та жен ня ці криві прак тич но
в про ти фазі, що уз го д жується з діаг ра ма ми Рис. 4.
Вис нов ки. За про по но ва но технічне рішен ня
ав то ном ної гідро2ди зель ної АЕ змінно го стру му
забезпечує в порівнянні з відомими підвищення
надійності і поліпшення якості перехідних
процесів електрогенеруючої частини. От ри мані
ре зуль та ти моделювання підтвердили ефек -
тивність розроблених алгоритмів керування
складовими елементами розглянутої АЕ.
ЛІТЕ РА ТУ РА
1. Ма зу рен ко Л.И., Ли щен ко А.И. Асин хрон ные ге не ра то ры
с вен тиль ным и вен тиль но2ем ко ст ным воз буж де ни ем для ав то -
ном ных энер го ус та но вок. — Київ: На ук. дум ка, 2011. — 272 с.
2. Про ек ти ро ва ние эле к т ри че с ких ма шин / Под ред. Ко -
пы ло ва И.П. — М.: Энер гия, 1980. — 328 с.
3. Крав чик А.Э., Шлаф М.М., Афо нин В.И., Со бо лен ская
Е.А. Асин хрон ные дви га те ли се рии 4А. Спра воч ник. — М.:
Энер го из дат, 1982. — 504 с.
4. Ма зу рен ко Л.І., Джу ра О.В., Диннік Л.М., Білик О.А.
Ма те ма тич на мо дель асин хрон них ге не ра торів з вен тиль ним
збу д жен ням ав то ном ної енер го си с те ми постійно го стру му //
Еле к т ро ме ханічні і енер гоз беріга ючі си с те ми. Щок вар таль -
ний на уко во2ви роб ни чий жур нал. — Кре мен чук: КрНУ,
2013. — Вип. № 2/2013 (22). — Ч. 2. — С. 321—326.
Рис. 5. Часові діаграми струмів і напруг елементів АЕ
© Джура О.В., 2013
�
|