Імітаційна модель автономної електростанції з синхронними генераторами поздовжньо-поперечного збудження в середовищі MATLAB/Simulink

Abstract

В теоретичних і практичних цілях завжди актуальною задачею є створення ефективних і точних математичних імітаційних моделей електротехнічних пристроїв і комплексів. Мета. Метою роботи є розробка імітаційної моделі синхронного генератора з поздовжньо-поперечним збудженням, дизельним приводом і необхідними блоками регуляторів для моделювання паралельної роботи таких агрегатів в автономній електростанції зі змінним активно-індуктивним навантаженням у програмному середовищі MATLAB/Simulink. Методика. Математична модель синхронного генератора побудована на основі диференційних рівнянь Парка-Горєва з приведенням реальної трифазної обмотки статора до двофазної обмотки в рухомій системі координат dq, жорстко зв’язаної з ротором. Модель дизельного двигуна представлена графіком залежності моменту КШМ від кута оберту колінчатого валу з врахуванням інерційних властивостей, механічних втрат та дії автоматичного регулятора швидкості. Система регулювання напруги реалізована через модель автоматичного регулятора напруги з незалежним регулюванням збудження генератора в поздовжній і поперечній обмотках. Активно-індуктивне навантаження представлено у вигляді еквівалентного узагальненого із послідовним з’єднанням пасивних елементів. В цілому структурна імітаційна модель складена з використанням базових блоків бібліотеки Simulink у середовищі MATLAB. Результати. Виконано синтез Simulink-моделі автономної електростанції з двома генераторами поздовжньо-поперечного збудження та дизельними приводами. Проведено дослідження паралельної роботи дизель-генераторних агрегатів при зміні навантаження та нештатних ситуаціях (пропуски запалення в циліндрі), наведені графіки усталеного режиму і перехідних процесів. Наукова новизна полягає у розробці імітаційної моделі автономної електростанції з синхронними генераторами поздовжньо-поперечного збудження та врахуванні нелінійності вихідного моменту поршневих приводів при роботі автономної електростанції зі змінним активно-індуктивним навантаженням. Практична значимість отриманих результатів полягає у використанні розробленої імітаційної моделі для дослідження динамічних режимів автономних електростанцій з одним, двома або більше синхронними генераторами двоосного збудження. Дослідження можуть включати як штатні перехідні процеси, так і динамічні режими при нештатній роботі конкретного генератора, привода та/або регулятора. Отримана модель дозволяє досліджувати обмінні коливання активної потужності.