Разработка имитационной модели синхронного генератора для объектов малой и распределённой энергетики
Аннотация
Автономные системы электроснабжения получили широкое распространение в России и за рубежом. Наиболее часто в данных системах применяются генераторы с двигателями внутреннего сгорания – дизельными, газопоршневыми и др., а также используется энергия возобновляемых энергоресурсов. Как правило, рассматриваемые установки оснащаются синхронными генераторами различных типов. Одна из ключевых задач, возникающих в процессе проектирования и эксплуатации автономных систем электроснабжения, – составление математических моделей генераторов. В статье рассмотрена работа синхронного генератора с известными параметрами и заданной нагрузкой. В новой, оригинальной форме представлена структурная схема модели синхронного генератора, позволяющая проводить глубокие исследования электромагнитных и электромеханических переходных процессов, в том числе в составе замкнутых систем автоматического регулирования возбуждения и скорости первичного двигателя. Особенностью предложенной структуры является применение координатных преобразований, что позволяет выполнять моделирование для различных нагрузок генератора, в том числе нетиповых. Приведены результаты сравнения переходных процессов синхронного генератора без автоматического регулирования возбуждения, полученные на математической и физической моделях, подтверждающие достаточно высокую точность исходных уравнений, описывающих модель.
Литература
2. Setlak L., Kowalik R. Mathematical Modeling and Simulation of Selected Components On-Board Autonomous Power Supply System (ASE), in Accordance with the Concept of a More Electric Aircraft (MEA). – 18th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE), 2017, DOI: 10.1109/EPE.2017.7967337.
3. Хватов О.С., Дарьенков А.Б. Единая электростанция транспортного объекта с электродвижением на базе дизель-генераторной установки переменной частоты вращения. – Электротехника, 2016, № 3, c. 35–40.
4. Богданов Н.И. Компаундирование синхронных генераторов. – Электричество, 1940, № 9, c. 16–18.
5. Иносов В.Л., Цукерник Л.В. Компаундирование мощных синхронных генераторов с электромагнитным корректором напряжения. – Электричество, 1949, № 9, c. 15–22.
6. Быков Ю.М., Бодрягина Н.В., Жемчугов Г.А. Моделирование автономного синхронного генератора как объекта регулирования. – Электричество, 1989, №12, с. 13–18.
7. Сипайлов В.А., Лоос А.В. Математическое моделирование электрических машин (АВМ). М.: Высшая школа, 1980, 176 с.
8. Коломейцева М.Б., Митрофанов В.Е., Пихлецкий В.В. Система регулирования частоты и напряжения мини-ГЭС с помощью ЭВМ. – Электричество, 1998, №7, с. 27–31.
9. Michna M. et al. Nonlinear Model of Synchronous Generator for Autonomous Electrical Power Systems Analysis. – 2014 IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), 2014, pp. 853–858, DOI: 10.1109/ISIE.2014.6864723.
10. Котин Д.А., Иванов И.А. Использование однофазного синхронного многообмоточного генератора с постоянными магнитами для электроснабжения автономного потребителя. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2022, № 1(24), с. 29–38.
11. Du Y. et al. Autonomous Controller Based on Synchronous Generator dq0 Model for Micro Grid Inverters. – 8th International Conference on Power Electronics – ECCE Asia, 2011, pp. 2645–2649, DOI: 10.1109/ICPE.2011.5944750.
12. Mirošević M., Maljković Z. The Dynamics of Diesel Generator Units with Different Voltage Controller Parameters. – Electrical Systems for Aircraft, Railway and Ship Propulsion, 2012, DOI: 10.1109/ESARS.2012.6387442.
13. Винокур В.М., Кавалеров Б.В., Петроченков А.Б. Программный комплекс для математического моделирования автономных мини-электростанций. – Электричество, 2007, № 3, с. 2–7.
14. Luo S., Jian Y., Gao Q. Synchronous Generator Modeling and Semi-Physical Simulation. – 22nd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2019, DOI: 10.1109/ICEMS.2019.8921721.
15. Филюшов Ю.П., Филюшов В.Ю. Оптимизация электромагнитных процессов в синхронной машине. – Электричество, 2011, № 8, с. 57–62.