Скачиваний:
180
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
4.99 Mб
Скачать

12 0 v 6 0 Hz

 

 

+

 

 

signal

rms

 

 

si gnal

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

RMS

 

 

 

In i tia l i zed

 

 

1 00 v 18 0H z

 

 

 

+

v

S cop e1

 

 

Co n tro l le d V ol tag e

C

 

 

Swi tch

 

So urce

-

 

 

 

Su m

 

Vc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ste p

 

 

 

 

 

Vc (v )

 

0

 

 

 

 

 

 

 

Co nsta n t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S cop e

 

 

si gnal

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vc1 (v )

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Co n tro l le d V ol tag e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

So urce

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V c11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вначале моделирования блок rms (среднеквадратичное значение) нуждается в одном периоде фундаментальной частоты (60 Гц), чтобы вычислить среднеквадратичное значение rms напряжения. При t=0.4 секунды среднеквадратичное значение rms слегка увеличивается из-за добавления третьей гармоники в сигнал. Снова, блок rms (среднеквадратичное значение) нуждается в одном периоде фундаментального сигнала, чтобы стабилизироваться и дать правильный результат.

341

Saturable Transformer (трансформатор, учитывающий насыщение)

Назначение: Моделируетдвухили трех обмоточный трансформатор, учитывающий насыщение.

Библиотека: Elements (элементы)

Описание: Модель блока Saturable Transformer (трансформатор, учитывающий насыщение), показанная ниже, состоитиз трех соединенных обмоток намотанных на одном сердечнике.

Модель учитываетсопротивления обмоток (R1 R2 R3) индуктивность тока утечки (L1 L2 L3), а также характеристику намагничивания сердечника, которая смоделирована сопротивлением Rm, представляющая основные активные потери и насыщающейся индуктивностью Lsat. Характеристика насыщения определена как кусочно-линейная характеристика.

Преобразование в относительныеединицы

Чтобы не уходить далеко отпромышленности, Вы должны определить сопротивление и индуктивность обмоток в относительных единицах (о.е.). Значения базируются на номинальной мощности трансформатора Pn (в ВА), номинальной частоте fn в Гц, и номинальному напряжению Vn (девствующему) соответствующей обмотки. Для каждой обмотки сопротивление и индуктивность в относительных единицах определяются как:

R(o.e.)= R(Ом); L(o.e.)= R(Гн)

Rбаз Rбаз

342

Базовоесопротивление и базовая индуктивность, используемая для каждой обмотки:

 

(

)2

 

 

Rбаз

 

 

R = Vn

 

; L =

 

 

;

 

 

 

 

баз

Pn

баз

2

π

fn

 

 

Для сопротивления Rm и индуктивности Lm намагничивания, значения о.е. базируются на номинальной мощности трансформатора и на номинальном напряжении первичной обмотки.

Например, параметры по умолчанию первичной обмотки, указанные далее в диалоговом окне даютследующие базовые значения:

R =

(735e3/

3)2

= 720.3 Ом; R =

 

720.3

=1.91 Гн;

 

 

 

 

баз

250e6

 

баз

2

π 60

 

 

 

Предположим параметры первичной обмотки R1=1.44 Ом и L1=0.1528 Гн, соответствующие значениям, которые будутвведены в диалоговое окно:

R =

1.44 Ом

= 0.002 о.е.; L =

0.1528 Гн

= 0.08 о.е.

 

 

1

720.3 Ом

1

1.91 Гн

 

 

 

 

343

Характеристика насыщения

Характеристика насыщения блока Saturable Transformer (трансформатор, учитывающий насыщение) определена кусочно-линейной зависимостью между потоком и током намагничивания.

(a) Никакой остаточный поток

(b) Остаточный поток можетбыть

не можетбыть определен.

определен между точками 2 и -2.

Поэтому, если Вы хотите определить остаточный поток phi0, вторая точка характеристики насыщения должна соответствовать нулевому потоку, как показано на рисунке (b).

Характеристика насыщения введена как пара значений (i, phi) в относительных единицах, начинающаяся с пары (0,0). Power System Blockset преобразовываетвектор потоков Fpu и вектор токов Ipu в стандартные единицы, используемые в модели насыщения блока Saturable Transformer (трансформатор, учитывающий насыщение)

Ф = Фpu Фbase

I = Ipu Ibase

где базовый поток (Fbase) и базовый ток (Ibase) – амплитудные значения, полученные при номинальной мощности, напряжения и частоты:

I

base

= Pn

2;

Ф =

 

V1 2;

 

V1

 

base

2

π fn

 

 

 

 

344

Диалоговое окно ипараметры:

Nominal power and frequency: Номинальная мощность Pn, в вольт-

амперах (ВА) и частота fn, в герц (Гц) трансформатора.

Winding 1 parameters: Номинальное напряжение V1 в вольтах действующее, сопротивление и индуктивности утечки в о.е. для обмотки 1.

Winding 2 parameters: Номинальное напряжение V2 в вольтах действующее, сопротивление и индуктивности утечки в о.е. для обмотки 2.

Winding 3 parameters: Номинальное напряжение V3 в вольтах действующее, сопротивление и индуктивности утечки в о.е. для обмотки 3. Установка Winding 3 parameters (параметры третьей обмотки) равным нулю дает модель трансформатора, учитывающего насыщение с двумя обмотками, при этом появится новое изображение на блоке:

345

Saturation characteristic: Определяетпоследовательные пары ток (о.е).

– поток (о.е.), начинающиеся с (0,0).

Core loss resistance and initial flux: Определяетактивную мощность,

рассеянную в сердечнике, с помощью эквивалентного сопротивления Rm в о.е. Например, чтобы определить 0.2 % активных потерь мощности в сердечнике при номинальном напряжении, используйте Rm = 500 о.е. Вы можете также определить начальный поток phi0 (о.е). Этотначальный поток становится особенно важным, когда мы имеем дело с возбужденным трансформатором. Если phi0 не определен, начальный поток будетавтоматически откорректирован так, чтобы моделирование началось для устойчивого состояния.

Measurements: Выберите Winding voltages (напряжения обмоток), чтобы измерить напряжения параллельно обмоточных выходов блока Saturable Transformer (трансформатор, учитывающий насыщение).

Выберите Winding currents (токи обмоток), чтобы измерить ток обмоток блока Saturable Transformer (трансформатор, учитывающий насыщение).

Выберите Flux and magnetization current (поток и ток намагничивания), чтобы измерить поток и ток намагничивания блока Saturable Transformer (трансформатор, учитывающий насыщение).

Выберите All voltages and currents (V, I, Flux) (всенапряжения и токи),

чтобы измерить напряжения и токи обмоток плюс ток намагничивания.

Добавьте блок Multimeter (мультиметр) в вашу модель для просмотра выбранных измерений моделирования.

Вокне Available Measurement (доступные измерения) блока Multimeter, измерение будетидентифицировано меткой, сопровождаемой именем блока.

Измерение

Метка

Напряжения обмоток

Uw1: , Uw2: , Uw3:

Токи обмоток

Iw1: , Iw2: , Iw3:

Ток намагничивания

Imag:

Поток

Flux:

Входы и выходы:

Первый вход, первый выход и третий выход (еслисуществуют) – одной мгновенной полярности.

346

Если Вы введете параметр для третьей обмотки равный нулю, Power System Blockset рассмотриттрансформатор с двумя обмотками, и будетотображен новый значок:

Ограничения:

Обмотки могутбыть оставлены без соединения, (то есть, не соединенные с остальной частью схемы). Однако не подсоединенная обмотка будет внутренне соединена с силовойсхемой через резистор. Эта внутренняя связь не затрагиваетизмеренные напряжения и токи.

Модель насыщения потока не учитываетгистерезис.

Пример:

Моделирование возбуждение одной фазы трехфазного трансформатора 450 МВА, 500/230 кВс источником 3000 МВА. Параметры трансформатора:

Nominal power (номинальная мощность): 150e6, 60 Гц, Winding 1 parameters (primary) (параметры первой (первичной) обмотки): 500e3 Vrms/ sqrt (3), R=0.002 .е. X=0.08 о.е, winding 2 parameters (secondary) (параметры второй (вторичной) обмотки): 230e3 Vrms/sqrt (3), R=0.002 о.е. X=0.08 о.е,

Core loss resistance (сопротивление потерь сердечника): 1000 о.е, Saturation characteristic (характеристика насыщения): [0 0; 0 1.2; 1.0 1.52], residual flux

(остаточный поток)=0.8 о.е.

Short circuit level 1000 M VA/ phase

 

 

+

v

-K-

1

 

 

 

s

 

5.5 5 O h ms 0 .22 1 H

Brea ke r

-

 

 

 

V2

 

 

 

 

V.s> pu

In te g ra tor

 

 

clo se afte r 2 cycle s

Fl ux (pu )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 0 M VA

 

 

 

2 8 8.7 kVrms

28 8 .7 :13 2 .8

kV

 

 

1 6.7 M W

 

 

 

 

 

 

 

 

6 2.7 M var

 

 

I_source (A)

 

 

 

 

 

 

 

-K-

V _primary (pu)

 

 

 

I_primary (A)

 

5

m

 

 

 

Flux (V.s)

 

 

 

 

 

Mu l ti m ete r

 

I Magneti sati on (A)

 

 

 

 

 

 

 

Sco p e

Эта схема доступна в файле psbxfosaturable.mdl.

347

Поскольку источник является резонансным на 4-ой гармонике, Вы можете наблюдать высокоесодержание четвертой гармоники в напряжении вторичной обмотки. Вэтой схеме поток рассчитан двумя способами:

Интегрируя напряжение вторичной обмотки Используя блок Multimeter (мультиметр)

Моделирование этой схемы иллюстрируетэффектнасыщения тока и напряжения трансформатора:

См. также: Linear Transformer (линейный трансформатор), Mutual Inductance (взаимоиндуктивность)

348

Series RLC Branch (последовательная RLC ветвь)

Назначение: Моделируетпоследовательную RLC ветвь.

Библиотека: Elements (элементы)

Описание: Блок Series RLC Branch (последовательная RLC ветвь) моделируетрезистор, катушку индуктивности, конденсатор или их последовательную комбинацию. Чтобы исключить из модели сопротивление, индуктивность или емкость, значения R, L и C должен быть установлены соответственно в ноль, ноль, и бесконечность (inf). Только существующие элементы будутотображены на значке блока.

Для сопротивления, индуктивности, и емкости позволено задавать отрицательные значения.

Диалоговое окно ипараметры:

Resistance R: Сопротивление ветви, в Омах (Ом). Inductance L: Индуктивность ветви, в Генри (Гн). Capacitance C: Емкость ветви, в Фарадах (Ф).

Measurements: Выберите Branch voltage (напряжение ветви), чтобы измерить напряжение на терминалах блока Series RLC Branch (последовательная RLC ветвь).

Выберите Branch current (ток ветви), чтобы измерить ток, текущий через блок Series RLC Branch (последовательная RLC ветвь).

349

Выберите Branch voltage and current (напряжение и ток ветви), чтобы измерить напряжение и ток блока Series RLC Branch (последовательная RLC ветвь).

Поместите блок Multimeter (мультиметр), чтобы просмотреть выбранные кривые, получаемые в течение моделирования. Вполе Available Measurement (доступные измерения) блока Multimeter (мультиметр), будетпредставлены измерения, обозначенные, как показано в таблице ниже, сопровождаемые именем блока:

Измерение

Метка

Напряжение ветви

Ub:

Ток ветви

Ib:

Пример:

Получите частотный ответфильтра пятой гармоники (настроенная частота = 300 Гц) соединенного с энергосистемой на 60 Гц. Этотпример досту-

пен в файле psbseriesbranch.mdl.

+i

-

Current Measurement

Scope

10 kV

Series

RLC Branch

60Hz

 

Полное сопротивление электрической сети:

Z(s)=

V (s)

=

LCs 2 + RLs +1

I(s)

Cs

 

 

Чтобы получить частотный ответполного сопротивления, Вы должны получить модель state-space (режим пространство) (А B C D матрицы) системы.

350