Диссертация (Повышение управляемости фазоповоротных устройств с тиристорными коммутаторами), страница 13

Поэтомунапряжение на тиристорных вентилях соответствующего МТК отключаемой фазы B вычисляетсяпо формуле:.МТКгде=∙∑– номер моста ( = 1 … 4),±∙∙∙2,(2.151)– минимальный коэффициент трансформации ШТ,вычисляемый из соотношения (2.34) и– количество последовательно соединенныхтиристорных ячеек в плече моста.В НПФ_НС режиме работы к выключенному вентилю тиристорного моста фаз А и С, сучетом соответствующих коэффициентов трансформации, прикладывается напряжениеисоответственно. Поэтому с учетом соотношений (2.130) – (2.132) напряжения натиристорных вентилях соответствующего МТК фаз А и С вычисляются по формулам:.МТК=±∙∙2,(2.152).МТК=±∙∙2.(2.153)79На рисунке 2.6 приведены векторные диаграммы всех напряжений и токов в НПФ_НСрежиме работы ФПУ.Рисунок 2.6 Векторные диаграммы напряжений и токов в неполнофазном несимметричном режимеработы ФПУ: а) – напряжения для перехода изв) – токи для перехода из= −15, б) – напряжения для перехода из= −15, г) – токи для перехода из= 15,= 15На векторных диаграммах рисунка 2.6 проиллюстрирована главная отличительнаяособенность НПФ_НС режима относительно ПФ_С режима работы ФПУ.

Так же, как и в случаес НПФ_С режимом – это увеличение вектора фазного напряжения отключенной фазы В ТК,что говорит о возникающем перенапряжении на ТК в отключенной фазе. При этом так же, как ив НПФ_С режиме, при переходе из отрицательной ступени регулирования это напряжениевозрастает меньше, чем при переходе из положительной ступени. Также происходит изменение80напряжения в линии, оно может как увеличиваться, так и уменьшаться. Претерпевают изменениеи сетевые токи: токи на входе и выходе ФПУ отключаемой фазы ТК в НПФ_НС режиме=становятся равными друг другутоку ФПУ фазы С=ФПУ фазы С=, а выходной ток ФПУ фазы А становится равным выходному току[56]. Фазные токи оставшихся включенными фаз равны по модулю и=−противоположны по знаку2.3, входной ток ФПУ фазы A становится равным входному.Верификация аналитических моделей для различныхрежимов работы ФПУ2.3.1 Верификация аналитической модели полнофазного симметричногорежима работы ФПУ в энергосистемеДля верификации аналитической модели, проведем ее сравнение с имитационной модельювMatlab.ПоставленныеипроиллюстрированыИмитационноеэкспериментыаналогичнымимоделирование= 11,322 + 20,761 при αосциллограммамипроведено= 65959,9731,697 эл. град.,представленыдлявнанормального= −0,087 + 37,526 ,числахврисункахрежимастаблице2.22.72.8.ипараметрами= 68961,99 − 0,478 эл. град.,= 20 эл. град.

В таблице 2.2 отражены все значения токов инапряжений, указанных на рисунке 2.1, в полнофазном симметричном режиме для_= 15, смоделированных аналитически и имитационно. Таблица 2.2 уточняет данные,показанные на временных диаграммах, и доказывает правильность аналитической модели.В первом столбце таблицы 2.2 представлены наименования всех рассчитанных величиннапряжений и токов. Изображенные на временных диаграммах рисунка 2.7 амплитудныезначения и фазовые сдвиги токов и напряжений, рассчитанные с помощью имитационногомоделирования, указаны во втором и третьем столбцах таблицы 2.2. Например, амплитуданапряжения= 96900 В, что видно из второго столбца.

Амплитудные значения и фазовыесдвиги токов и напряжений, представленные на рисунке 2.8 и рассчитанные аналитически,отражены в четвертом и пятом столбцах таблицы 2.2. Например, амплитуда напряжения= 97030 В, что видно из третьего столбца.Все фазовые сдвиги в схеме определены относительно синусоиды, нуль которой переходитчерез значения 0 с, 0,02 с, 0,04 с, 0,06 с, 0,08 с, 0,1 с и так далее с шагом 0,02, поскольку частотасети 50 Гц и период равен 20 мс. На графиках процесс представлен начиная со значения 0,2 с.Фазовый сдвиг определяется по формуле:=2,81где t – доля периода смещения по фазе при наложении синусоиды с искомым фазовым сдвигомна синусоиду, переходящую через нуль фазы; T – период. Таким образом, из результатовимитационного моделирования на рисунке 2.7 видно, что фазовый сдвигсовпадает с нулем фазы и равен −0,095 эл. град., а фаза напряженияпрактическиотличается от нулевойна 19,8 эл. град., что отражено в таблице 2.2 в третьем столбце.

Фазовый сдвиг на рисунке 2.8отражает результаты аналитических расчетов. Дляон составляет −0,097 эл. град., а дляфазовый сдвиг равен 19,0 эл. град. Это отражено в пятом столбце таблицы 2.2.Таблица 2.2 Значения токов и напряжений для_= 15 при имитационном ианалитическом моделировании в ПФ_С режиме работы ФПУПараметрИмитационное моделированиеАмплитуда, ВФазовый сдвиг,эл. град.96900−0,09596650−120,696656120,69680019,896950−100,896789138,6954809,095430−109,895370129,6166559,016645−109,816635129,6Амплитуда, АФазовый сдвиг,эл. град.140219,81404−100,81396138,6140439,61400−81,01396158,41598−151,2159788,21590−30,6481,2−61,2481,6179,0483,859,42757118,82759−0,82772−120,6Аналитическое моделированиеАмплитуда, В Фазовый сдвиг,эл. град.97030−0,09797030−120,197030119,99703019,097030−101,097030139,0956809,595680−110,595680129,5160809,516080−110,516080129,5Амплитуда, А Фазовый сдвиг,эл. град.139219,61392−100,41392139,6139238,71392−81,31392158,71588−150,8158889,21588−30,8462,1−60,8462,1179,2462,159,22750119,22750−0,82750−120,882Рисунок 2.7 Результаты имитационного моделирования установившегося полнофазного симметричногорежима в Matlab для_= 1583Рисунок 2.8 Результаты аналитического моделирования установившегося полнофазного симметричногорежима в Mathcad для_= 1584Из рисунка 2.7 и 2.8 видно, что фазовые сдвиги между,и;,и;,,и;,и;составляют 120 эл. град., что и должно наблюдатьсяив ПФ_С режиме работы ФПУ.По полученным данным рассчитана относительная погрешность напряжений и токованалитической модели в процентах, как отношение абсолютной погрешности измерения кдействительному значению:АМПЛАМПЛ ИМ=ИМ=АМПЛ ИМАМПЛАМПЛ ИМиимодели,АМПЛ∙ 100%,ИМАМПЛ АМАМИМ(2.154)∙ 100%,АМПЛ ИМ=гдеАМИМ=АМПЛАМПЛ АМАМПЛ ИМ(2.155)∙ 100%.(2.156)∙ 100%.(2.157)– относительная погрешность амплитуд напряжений и токов соответственно,– амплитудные значения напряжений и токов согласно имитационнойАМПЛ ИМАМПЛ АМиАМПЛ АМаналитической модели,токов соответственно,иИМимитационной модели,– амплитудные значения напряжений и токов согласноАМ– относительная погрешность фазовых сдвигов напряжений иииИМ– значения фазовых сдвигов напряжений и токов согласноАМ– значения фазовых сдвигов напряжений и токов согласноаналитической модели.МаксимальнаяимитационногоАМПЛотносительнаямоделированияпогрешностьпоамплитудам= 3,45%, по фазам напряжений –по фазам токов –аналитическихизмеренныхмоделейотносительнонапряжений= 5,56%, по амплитудам токов –составляетАМПЛ= 4,49%, а= 2,27%.

Согласно этому, такое совпадение имитационной и аналитическоймоделей можно считать удовлетворительным. Из таблицы 2.2 и рисунков 2.7 и 2.8 следует, чтомоделирование в Mathcad полностью подтверждается моделированием в Matlab.2.3.2 Верификация аналитической модели неполнофазного симметричногорежима работы ФПУ в энергосистемеДля верификации аналитической модели, проведем ее сравнение с имитационной модельювMatlab.ПоставленныеипроиллюстрированыИмитационноеэкспериментыаналогичнымимоделированиепредставленыосциллограммамипроведенодлявнанормальногочислахвтаблицерисункахрежима2.9си2.32.10.параметрами85= 65959,9731,697 эл. град.,= 68961,99 − 0,478 эл. град.,= −0,087 + 37,526 ,= 11,322 + 20,761 .

В таблице 2.3 отражены все значения токов и напряжений, указанных нарисунке 2.1, в неполнофазном симметричном режиме для_= 15, смоделированныханалитически и имитационно. Таблица 2.3 уточняет данные, показанные на временныхдиаграммах, и доказывает правильность аналитической модели.Таблица 2.3 Значения токов и напряжений для перехода из_= 15 приимитационном и аналитическом моделировании в НПФ_С режиме работы ФПУПараметрИмитационное моделированиеАмплитуда, В Фазовый сдвиг,эл. град.1047502,1565020−102,6109000145,810250018107500−11779480127,810257510,385600−111,693000138,645900−158,414920−111,616225138,6Амплитуда, А Фазовый сдвиг,эл. град.139428,8908−151,2486−151,2139428,8486−151,2908−151,21612−151,280628,880628,800422−151,242228,800241828,82418−151,2Аналитическое моделированиеАмплитуда, ВФазовый сдвиг,эл. град.104667,22,265634,1−101,9109134,2146,6102224,618,0107543,3−117,379826,0126,8102463,610,085851,4−111,593117,2138,245800,2−158,714427,9−111,515649,0138,2Амплитуда, АФазовый сдвиг,эл. град.1373,129,2886,7−150,8486,4−150,81373,129,2486,4−150,8886,7−150,81587,6−150,8793,829,2793,829,200400,2−150,8400,229,2002381,529,12381,5−150,886Рисунок 2.9 Результаты имитационного моделирования установившегося неполнофазногосимметричного режима в Matlab для перехода из_= 1587Рисунок 2.10 Результаты аналитического моделирования установившегося неполнофазногосимметричного режима в Mathcad для_= 1588В первом столбце таблицы 2.3 представлены наименования всех рассчитанных величиннапряжений и токов.

Изображенные на временных диаграммах рисунка 2.9 амплитудныезначения и фазовые сдвиги токов и напряжений, рассчитанные с помощью имитационногомоделирования, указаны во втором и третьем столбцах таблицы 2.3. Амплитудные значения ифазовые сдвиги токов и напряжений, представленные на рисунке 2.10 и рассчитанныеаналитически, отражены в четвертом и пятом столбцах таблицы 2.3.Из таблицы 2.3 и рисунков 2.9 и 2.10 видны характерные особенности НПФ_С режима приотключении фазного тока фазы А ТК. При этом пропадает токдиаграмме. Из нее же следует, что токии, что видно на последнейстановятся одинаковыми по амплитуде ипротивоположными по фазе. Это отражено и в таблице 2.3. Амплитуда, рассчитаннаяпо имитационной модели, составляет 2418 A, а фазовый сдвиг у28,8 эл. град.,−151,2 эл. град.

Амплитуда, рассчитанная аналитически составляет 2381,5 A,а у29,1 эл. град., а уа фазовый сдвиг у=0иследует, что=−150.8 эл. град. Также из временных диаграмм.Следует отметить, что фазное напряжениенапряженийи. Согласно аналитическим расчетам, амплитуда напряжениясоставляет 31,5 % от амплитуды напряжения34,2 % от амплитуды напряженияиотключаемой фазы А существенно выше, а амплитуда напряжения. Иными словами, напряжениесоставляетпревышает напряженияв 3 раза. Поэтому вентили необходимо выбирать так, чтобы они выдерживалиподобные перенапряжения по сравнению с ПФ_С режимом.Согласно соотношению (2.121), напряжение на вентилях зависит как от напряжения,которое для данного примера согласно аналитическим расчетам составляет в амплитуде102463,6 В, так и от напряжения.

Это также говорит о необходимости грамотного подборачисла тиристорных ячеек в плечах мостов.По полученным данным рассчитана относительная погрешность напряжений и токованалитической модели в процентах, как отношение абсолютной погрешности измерения кдействительному значению, согласно соотношениям (2.154) – (2.157).МаксимальнаяимитационногоАМПЛотносительнаямоделированияпогрешностьпо= 3,55 %, по фазам напряжений –а по фазам токов –амплитудаманалитическихизмеренныхмоделейотносительнонапряжений= 2,91 %, по амплитудам токов –АМПЛсоставляет= 5,17 %,= 1,39 %. Согласно этому, такое совпадение имитационной ианалитической моделей можно считать удовлетворительным. Из таблицы 2.3 и рисунков 2.9 и2.10 следует, что моделирование в Mathcad полностью подтверждается моделированием в Matlab.892.3.3 Верификация аналитической модели полнофазного несимметричногорежима работы ФПУ в энергосистемеДля верификации аналитической модели, проведем ее сравнение с имитационной модельювMatlab.ПоставленныеипроиллюстрированыИмитационноеэкспериментыаналогичнымимоделирование= 65959,9731,697 эл. град.,представленыосциллограммамипроведенодлявнанормального= −0,087 + 37,526 ,числахвтаблицырисункахрежима2.11си2.42.12.параметрами= 68961,99 − 0,478 эл. град.,= 11,322 + 20,761 .