Диссертация (Повышение управляемости фазоповоротных устройств с тиристорными коммутаторами), страница 10

Структура имитационной модели аналогична запатентованной полезной модели на систему46управления поэтапным переключением обмоток ШТ ФПУ [44]. Разработанная структураимитационной модели легла в основу прикладного программного обеспечения системыуправленияэкспериментальногообразцаавтоматизированногоузларегулированиятранспортных потоков мощности на базе ФПУ.Схема системы управления по предложенному алгоритму представлена на рисунке 1.15[37].

Входными сигналами для системы управления являются1. IMA, IMB, IMC – мостовой ток тиристоров фаз А, В и С соответственно;2. START – определяет время снятия импульсов управления с первой переключаемой фазы;3. etap0 – отражает состояние мостов, в котором фаза находится до переключения;4. etap1 – отражает состояние мостов, в которое фаза попадает после переключения.Выходными сигналами являются Sostoyanie mostov A, Sostoyanie mostov и B Sostoyanie mostovC, которые во внешней схеме идут непосредственно на тиристоры.Вся система управления подразделена на блоки, которые формируют основные сигналы,управляющие процессом переключения.Блок Choice ABC (рисунок 1.16) из сигналов мостовых токов тиристоров IMA, IMB и IMCформирует сигналы А, В и С, которые равны 0, если текущая фаза находится вне зоны снятияимпульсов, и 1, если фаза находится в зоне снятия импульсов.

Эти зоны отмечены цветнойштриховкой на рисунке 1.11, а выбор происходит исходя из условий выбора первой отключаемойфазы, отмеченных в алгоритме управления на рисунке 1.10.Блок Control ABC (рисунок 1.17) формирует сигналы CONTROL_A, CONTROL_B,CONTROL_C. К примеру, CONTROL_B равен 1 тогда, когда фаза В находится в зоне снятияимпульсов. Это может произойти либо при условии совпадения сигналов EDGE_START(единичный импульс в момент прихода сигнала START) и В, либо по окончании переключенияфазы С. При этом когда сигнал группы CONTROL становится равным 1, он защелкивается RSтриггером, поскольку необходимо произвести только по одному переключению каждой фазы.Выходные сигналы блоков Choice ABC и Control ABC управляют переключениемсоответствующих фаз и являются входными сигналами для блоков Switch A, Switch B и Switch C.Например, когда сигналы B и CONTROL_B оба равны 1, снимаются импульсы с фазы В.Выходным сигналом блоков Switch являются EDGE_END_А, EDGE_END_B и EDGE_END_С.Это сигналы, равные 1 в момент окончания переключения той или иной фазы, то есть в моментподачи импульсов управления для ее перехода в конечную ступень регулирования.47Рисунок 1.15 Имитационная модель системы управления ТК в программном пакете Matlab&Simulink48Рисунок 1.16 Схема блока Choice ABCРисунок 1.17 Схема блока Control ABC49На рисунке 1.18 в верхнем блоке временных диаграмм представлены основные сигналы дляпереключения фазы В, указанного на рисунке 1.8, с учетом оптимальной последовательностипереключения фаз (B→A→C).Рисунок 1.18 Временные диаграммы работы системы управления для алгоритма управленияс переключением в нуле тока ТК на примере переключения фазы ВНа рисунке 1.18 в нижнем блоке временных диаграмм представлено формирование сигналаEDGE_END_B в блоке Switch B (рисунок 1.19).

Перед переключением ФПУ находится в ПФ_Срежиме. При этом значение счетчика Counter1 = 0 и Multiport Switch1 находится в состоянии 0(etap0). В момент временипоявляется сигнал В, то есть с этого момента начинается зона снятияимпульсов фазы В.

В момент времениприходит сигнал EDGE_START. Срабатывает50Edge Detector3. На логический оператор AND Logical Operator2, имеющий три ветви, приходитдве 1 и один 0, поскольку Counter1 = 0, значит, на выходе Logical Operator2 будет 0. Такимобразом, на входе логического оператора OR Logical Operator3 оказываются 0 и 1.

На выходе ORтакже появляется 1 и счетчик Counter1 срабатывает и принимает значение 1, которое попадаетна выход блока Multiport_2. Multiport Switch1 переключается в следующее состояние 1,соответствующее разомкнутым тиристорным мостам – Constant (4 4 4 4) – и с ТК фазы Вснимаются импульсы управления.Рисунок 1.19 Схема блока Switch BДалее, согласно алгоритму, необходимо подождать, пока токвременисравняется с 0. В моментна вход логического оператора AND Logical Operator1 поступает две 1, посколькуCounter1 = 1, а также по спаду сигнала В срабатывает Edge Detector1. При этом за счет наличиязадержки Delay1ms1, равной 1 мс, на выходе Logical Operator2 все еще сохраняется предыдущеезначение 0.

Поэтому никаких новых импульсов на вход логического оператора ORLogical Operator7 не приходит. На выходе по-прежнему 1.Поскольку алгоритм быстродействующий и время нахождения в НПФ_С режимесоставляет 1 мс, ровно через это время, в момент времени, на выходе Delay1ms1 появляется 1.Итак, на выходе логического оператора AND Logical Operator2 теперь 1. СрабатываетEdge Detector2 и 1 попадает на вход OR Logical Operator7. Поскольку на входе OR две 1, навыходе 1. Срабатывает счетчик Counter1 и теперь он равен 2.

Поэтому теперь на первом входеAND Logical Operator1 сигнал всегда будет равен 0. Multiport Switch1 переключается вследующее состояние 2, соответствующее конечной ступени регулирования (etap1). Сигнал свыхода Counter1 = 2 будет являться началом процесса переключения следующей фазы ТК А.Аналогичным образом переключается и последняя фаза С и на этом процесс перехода изначальной ступени регулирования в конечную заканчивается. Модель системы управленияготова к следующему переходу.511.9 Выводы по главе 11.

Проведен анализ базовых топологий схем полупроводниковых ФПУ и обоснован выборобъекта исследования – фазоповоротного устройства с тиристорным коммутатором,выполненного по схеме подключения первичной обмотки шунтового трансформатора ксредней точке сериесного трансформатора.2. Показаны недостатки разработанных ранее алгоритмов управления ФПУ с переключениемтиристорного коммутатора на разрешенных временных интервалах.3.

Предложен новый способ и соответствующий этому способу алгоритм управления спереключением тиристорного коммутатора в нуле тока, потенциально позволяющийустранитьнедостаткиранееразработанныхалгоритмовиобеспечитьбезопасноепереключение коммутатора, быстродействие и управляемость, не зависящую от фазовыхсоотношений между напряжением и током в линии электропередачи.4.

Выявлено, что при использовании алгоритма управления с переключением тиристорногокоммутатора в нуле тока возникают, в том числе, неполнофазные режимы, которые ранее неисследовались и, поэтому, подлежат дальнейшему исследованию.5. Разработана имитационная модель системы управления, реализующая предложенныйалгоритм управления с переключением тиристорного коммутатора в нуле тока.52Глава 2. Разработка аналитических моделей и анализ режимов работыФПУ при переключении в нуле тока ТКВ процессе переключения из одной ступени регулирования в другую в нуле тока ТК ФПУпоследовательнооказываетсявнесколькихрежимах:полнофазномсимметричном,неполнофазном симметричном, полнофазном несимметричном, неполнофазном симметричном,полнофазном несимметричном, неполнофазном симметричном и вновь в полнофазномсимметричном.

При переключении ТК возникает переходной процесс, который по сути являетсяпереходом из одного установившегося режима в другой установившийся режим. Поэтому длятого, чтобы проанализировать переходной процесс переключения ФПУ из одного режима вдругой, необходимо сначала описать соответствующие установившиеся режимы. Для этогонеобходимо составить аналитическую расчетную модель, которая опишет все возможныережимы, в которых может находиться ФПУ при переключении по данному алгоритму, ипровести анализ, воспользовавшись, в том числе, векторными диаграммами.Все режимы делятся по двум признакам: симметричные или несимметричные иполнофазные или неполнофазные.

Предыдущие алгоритмы управления подразумевали припереключении только работу в полнофазном режиме, но при этом менялись симметричные нанесимметричные, поэтому эти режимы являются наиболее изученными в работах [34, 46], в томчисле в упомянутых работах для них созданы аналитические модели. Но с целью обобщения ипроведения сравнения между уже имеющимися моделями полнофазных симметричных иполнофазных несимметричных режимов, в данной диссертационной работе предложенодополненное или иное аналитическое представление этих моделей.

Для ранее не рассмотренныхнеполнофазных симметричных и неполнофазных несимметричных режимов созданы новыеаналитические модели.2.1Развитие аналитических моделей для полнофазныхрежимов работы ФПУ2.1.1 Аналитическая модель установившегося полнофазного симметричногорежима работы ФПУ в энергосистемеЭквивалентная схема замещения энергосистемы «двухмашинная модель», в которуюинтегрируется ФПУ с ТК (глава 1), приведена на рисунке 2.1 [56]. Эта схема замещениясоответствует общепринятой методологии анализа устройств ФПУ в энергосистеме. Принятыена рисунке 2.1 обозначения будут использоваться на протяжении всей диссертации:53,,– напряжения источников,и;,,– напряжения линии трех фаз до ФПУ;,,– напряжения линии трех фаз после ФПУ;,,– напряжения источников,,– напряжения средних точек сетевых обмоток СТ трех фаз;,,,и;– фазные напряжения на выходе ТК;,,– токи линии до ФПУ;,,– токи линии после ФПУ;,,– токи средних точек вторичных обмоток СТ;,,– токи первичных обмоток СТ;,,– фазные токи ТК– сопротивление линии до ФПУ;– сопротивление линии после ФПУ.Рисунок 2.1 Эквивалентная схема замещения двухмашинной модели энергосистемы с ФПУАлгоритм управления с переключением в нуле тока ТК не подразумевает переключения фазв последовательности A→B→C, поскольку она не является оптимальной с точки зрениябыстродействия.