Лабораторные / Лаб5.Нуртазин

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра САУ

отчет

по практическому заданию №5

по дисциплине «Разработка расчётной математической модели синхронного генератора агрегата для исследования переходных процессов при включении и отключении статической активно-индуктивной нагрузки»

Тема: «Моделирование движения судна на мелководье»

Вариант - 10

Студент гр. 6408		Нуртазин И.
Преподаватель		Абдуллаева З.М.

Санкт-Петербург

2020

Разработка расчётной математической модели синхронного генератора агрегата для исследования переходных процессов при включении и отключении статической активно-индуктивной нагрузки

Цель работы: на базе исходного математического описания разработать расчётную математическую модель синхронного генератора агрегата для исследования переходных процессов при включении и отключении статической активно-индуктивной нагрузки.

Порядок выполнения работы:

1 Изучить исходное математическое описание синхронного генераторного агрегата;

2 На базе исходного МА разработать расчётную модель синхронного генераторного агрегата для исследования переходных при включении и отключении статической нагрузки;

3 Написать и отладить программу на языке Матлаб;

4 Продемонстрировать графики, сформулировать краткие выводы по работе.

Исходные данные:

1 Схема экспериментальной модели (Рисунок 1);

2 Исходное математическое описание синхронного генераторного агрегата;

3 Параметры расчётной модели синхронного генераторного агрегата и статической нагрузки.

Выполнение работы:

1. Структурная схема математической модели

На Рисунке 1 изображен СГА, состоящий из СГ, ПД, выключателя S, нагрузки Z. ПД оснащен регулятором частоты вращения (РЧВ), а СГ – автоматическим регулятором напряжения (АРН). Также присутствуют КН для АРН и СУН.

Рисунок 1 – Схема экспериментальной математической модели

План эксперимента:

СГ – на ХХ с номинальным напряжением и частотой вращения, S – разомкнут. Через 1с S замыкается, формируется ряд характеристик.

Через 3,5с выключатель АВ – размыкается.

2. Расчётная математическая модель синхронного генераторного агрегата для исследования переходных процессов в судовой электростанции при включении/отключении активной индуктивной нагрузки

Исходные упрощенные уравнения нагрузки:

Из данных уравнений составим расчётные уравнения СГ и нагрузки для исследования переходных процессов в судовой электростанции:

3. Параметры расчётной математической модели синхронного генераторного агрегата и статической нагрузки

В качестве параметров СГ автоматическим регулятором напряжения (в соответствие с методическим указаниями и данными генератора):

Для ПД с автоматическим регулятором:

Нагрузка имеет:

Используя указанные параметры, а также рассмотренные ранее уравнения, построим необходимые характеристики.

4. Графиков переходных процессов

Составленный скрипт программы представлен ниже.

% Параметры синхронного генератора

Tr = 2;

md = 0.87;

xq = 0.83;

xd = 2;

xds = 0.26;

% Параметры нагрузки

Xn1 = 0.6;

Rn = 0.8;

% Параметры регулятора напряжения

kk = 25;

Tk = 0.25;

Un = 1; % u0

ku = 1.25;

ki = 1.25;

Tj = 1.5;

Tp = 0.25;

kp = 33;

omega0 = 1;

Mxx = 0.2;

% Количество шагов

N = 6000;

dt = 0.001;

t = 0;

% Начальные условия

omega = 0;

mp = 1,3;

iy = 0.3;

Fr = 1.005;

dt = 0.001;

t = 0;

for k = 0:N,

t = t+dt; % шаг для значений

t0 = 1; % включение выключателя

t01 = 3.5; % выключение

if (t<t0 | t>t01)

Xn = 10000;

else

Xn = Xn1;

end

% Расчетная модель для исследования

id = (Xn+xq)*Fr/((Xn+xds)*(Xn+xq)+Rn^2);

iq = (Rn*id)/(Xn+xq);

i = sqrt(id^2+iq^2);

uq = Fr-xds*id; % Fr - это Psi_f

ud = xq*iq;

ur = ku*uq+ki*xd*id-iy;

if ur>4

ur = 4;

end

if ur<0

ur = 0;

end

ir = Fr+md*xd*id; % md - мю д

Me = uq*iq-ud*id; % Me - это Мэ

pFr = (ur-ir)/Tr; % уравнение p*Psi_f

Fr = Fr+pFr*dt;

piy = (-iy+kk*(uq-Un))/Tk;

iy = iy+piy*dt; % уравнение 17

if iy<0

iy = 0;

end

if iy>1

iy = 1;

end

pomega = (mp-Me-Mxx)/Tj;

omega = omega+pomega*dt;

pmp = (-mp-kp*(omega-omega0))/Tp;

mp = mp+pmp*dt;

if mp<0

mp = 0;

end

if mp>1.3

mp = 1.3;

end

T(k+1)=t;

T1(k+1)=t;

T2(k+1)=t;

T3(k+1)=t;

T4(k+1)=t;

T5(k+1)=t;

UQ(k+1)=uq;

Ir(k+1)=ir;

ID(k+1)=id;

fr(k+1)=Fr;

UR(k+1)=ur;

Omega(k+1)=omega;

end

plot(T,UQ,T1,1.05*fr,T2,0.5*Ir,T3,2*ID,T4,0.5*UR)

grid on;

xlabel('Время');

legend('UQ','fr','Ir','ID','UR');

disp(UQ(3001));

disp(fr(3001));

disp(ID(3001));

disp(UR(3001));

disp(Ir(3001));

В рамках запуска данной программы получены следующие графики переходных процессов (Рисунок 2).

Рисунок 2 – График переходных процессов

Полученный график удовлетворяет теоретическим данным и на нем нём легко понять, в какой момент отключена/подключена нагрузка.

5. Вывод:

В рамках работы была успешно разработана расчётная математическая модель СГ для исследования переходных процессов при включении и отключении статической активно-индуктивной нагрузки. Полученный график представлен на Рисунке 2. Он позволяет наглядно продемонстрировать как изменяются различные величины при добавлении некоторой нагрузки или же её отключение. В рамках работы основные вычисление и само построение были выполнены в рамках среды Matlab, были закреплены полученные ранее навыки.