1598005515-d093afe08eb90b4a146980eea5b04540 (811223), страница 32
Текст из файла (страница 32)
14 — 3419 309 (а4Р + а4Р +пар + а,р'+ а р+ а„) х = (Т4Тйд4Р+ТаТй4Р+ТИ(а+а)р4+ +Т,а„д„р+Т,а„й„р Т,а,й, р+ + а44й„(а„+ а„) — а„й„(а„+ а„)) ив — (Т,Т р'+Т а„р'+Т,Т р'-+Т,а, р+ + Т„(а„+ а„) р+а„(а„+ а,д.ч,-(- +(Т,Т Р'+ Т,Т„Р*+ Т а„р'+ Т,а, р-( + Т„(а„+ а„) р+(а„+ а„) а„— а„а„) т1„(4-22) где а, =Т,Т,Т'й; а, = Т,Т,Т„'и+ Т,Т'а„И+ Т,Т'а„~г; а, = Т,Т'а„+ Т,Т,а„й+ Т,Т„а„й — Т а„а„/г; г а=Па + 4 к м ~ Т,а 4(а. +а.,) — Т,а„а„й+ 2 а, = Т,а,4а„+ Т„а„(а„+ а„) а а а — Та Характеристическим уравнением системы (4-20)— (4-22) является уравнение вида; а,!,'+ а, Х'+ и,1.'+ а,4'+ а,Х+ а, = О. (4-23) Для устойчивости системы по критерию Гурвица необходимо и достаточно выполнение неравенств: а,)0, а,)0, а,)0, а,)0, а,)0, а, >О, (а,а, — а,а,) ) О, (а,а, — а,а,) (а,а, — а,а,)— — (а,а, — а,а,)' ) О.
Для рассматриваемых здесь случаев уравнение(4-23), как правило, имеет две пары комплексных сопряженных корней: = — га - !д,, $ = — га2 ~1д, 1,2 1 и один вещественный корень — в,. Поэтому общие решения уравнений (4-20) — (4-22) будут: х,=е "2'(Асовд,!+Вв!пд,!) + +е *'(Ссовд,!+Рв!пд,!)+Ее ~+(х2),1'(4 24. х,= е '(А, сов д,!+В, в!яд,1)+ + е' ""' (С, сов д,!+ Р, в!п д,!)+ Е, е '+(х,)„; (4-25) х,= — е "ч'(А,совд,!+В,в!пд,!)+ +е "(С,совд,+Р,в!пд,)+Е,е ™+(х,)„(4-26) где (х,)„, (х,) и (х,), — частные решения уравнений' (4-20) — (4-22), зависящие от характера приложенного внеш-, него возмущения; А, А„А„В, „„С, ффР, Р„Р, Е, Е„Е,— произвольные постоянные, определяемые по начальным усло-, виям.
Общее решение по координате х, в соответствии с (4-19) будет: х2=е ' (А,совд1-~-В,в!пд!) + +е ™(С,совд,(+р,в!пд,!)+ + Е, е "' — йрх, + (х,), (4-27) где А,=(А — В,д, +А,1а,); С,=(С вЂ” р,д, +С,ш ); В,=(В+В,~, +А,д,), р, (р+р „+С д ). Е,=(Е+Е,п,'). Уравнения для случая параллельной работы ВЭС с системой бесконечной мощности можно получить, полагая в (4-18) и (4-19) х2=0, а также Ч!=т12 — — 0 и а22 —— ам =О. На рис.
4-14 представлены кривы~е, иллюстрирующие переходный процесс системы после внезапного увеличе! ния скорости ветра на величину 12= — при мошности 4 дизельной электростанции в 2 раза превышающей мощность ВЭС. Здесь и в дальнейшем моменты, обозначенные звездочкой, даны в относительных единицах, где за единицу принят номинальный момент. На рис. 4-15 показано влияние степени соизмеримости мошности ВЭС и ДЭС на кривую избыточного момента М.,„, передаваемого ветродвигателем валу генератора в переходном процессе.
Статические характеристики дизеля в различных вариантах работы предполагались геометрически подобными при остающейся неравномерности вращения, равной 10272, Физическая трактовка переходного процесса сводится к следующему; при изменении скорости ветра на валу ветроколеса появляется избыточный момент М, . '1 В первом приближении в начале первого полупериода переходного процесса части избыточного момента, передаваемого в электрическую сеть и идущего на ускорение ветроагрегата, находятся в обратной зависимости от соотношения маховььх моментов ВЭС и дЭС, Избыточный момент, действующий на вал генератора дизеля, пере- 14' 211 02 ага 212 213 Рис. 4-14.
Переходный процесс системы после вне. ванного увеличения скорости ветра на величину (Рн )тэс 1 4 п!зи со =2; (мга =- 4,45, о, = (Рн(тэс = 17„8 м/сек, та = 42', маа = 4,45 1/сек, йгаа=0,138, Мм = 830 ссг м, Мнагр .— — 1 660 кг м, Маа = 820 ссг ° м, с = 23,5. дается за счет синхронных и асинхронных моментов обо. их генераторов, при этом увеличиваются скорости вращения ветродвигателя и дизеля.
Изменение относительного угла между векторами э. д. с обоих генераторов происходит как за счет, изменения абсолютного угла между э д. с генератора ВЭС и напряжением приемника нагрузки, так и за счет изменения абсолютного угла у генератора ДЭС. Изменение последнего вызвано тем, что в процессе перехода в результате изменения скоро- Рис. 4-15. Характер взмененнн М,г„в зависимости от степени соизмеримости мощности ВЭС и ТЭС. сти вращения центробежный регулятор дизеля плавно изменяет момент первичного двигателя М,. аг' Изменяющаяся под действием избыточного момента ветродвигателя скорость вращения генераторов обусловливает в системе асинхронный ход обоих генераторов по отношению к вектору напряжения приемника нагрузки.
При этом величины скольжений у генераторов ВЭС и ДЭС будут иметь разные знаки, так как при относительном движении абсолютные углы генераторов станут изменяться в сторону увеличения для одной и уменьшения для другой. Уменьшение скорости вращения генератора ВЭС начнется благодаря уменьшению избыпочного момента М,„в связи с чем изменятся знаки скольжений генераторов обеих станций, а в дальнейшем — знак относительного угла бвь Наличие колебаний регулятора ветродвигателя вызывает развитие процесса в сторону отрицательных приращений моментов, скоростей и относительных углов.
После нескольких циклов колебаний регулятор ветродвигателя устанавливает лопасти в новое положение соответственно статическим характеристикам регулирования, при котором исчезает избыточный момент со стороны ветроколеса. По мере увеличения мощности дизельной электростанции сравнительно с ВЭС все большая часть избыточного момента со стороны ветроколеса будет передаваться в сеть, амплитуда колебаний угла бм будет уве- ' личиваться, амплитуда колебаний скорости вращения генератора уменьшаться, а частота колебаний переходного процесса увеличиваться. Анализ переходных процессов показывает, что даже в том случае, когда регулятор ветродвигателя успевает за 0,25 — 0,75 сек снять весь избыточный момент, угол отклонения ротора генератора при работе с бесконечно большой сетью достигает значительной величины.
В сети соизмеримой мощности процесс сопровождается повышением скорости вращения двигателей. Перегрузка ' элементов силовой передачи мощности даже при относительно быстродействующем регуляторе ветродвигателя, время первого размаха колебаний которого составляет величину порядка 0,5 сея, достигает в системс соизмеримой мощности почти М„„= М,,„= !ООО~4, а в системе бесконечно большой мощности М,„= 25041',.
Приведенный анализ поведения системы после воздействия внешнего возму1цения рассмотрен в предположении, что в течение переходного процесса скорость воздушного потока, попадающего на ветроколесо, остается постоянной. В действительности же скорость ветрового потока подвержена непрерывным пульсациям — порывам, Вследствие непрерывных пульсаций скорости ветра возникают вынужденные колебания рассматриваемой системы, сопровождаемые качанием генераторов.
Амплитуда качаний генераторов при этом будет зависеть 214 от максимально возможной амплитуды колебания скорости ветра вплоть до максимального значения электромагнитной мощности по угловой характеристике генератора ветроэлектростанций. Таким образом, не исключено, что синхронная машина ВЭС в некоторых случаях будет работать попеременно то в генераторном, то в двигательном режимах, Наиболее явно ВЭС как источник непрерывно пульсирующей мощности будет проявляться прн работе с системой бесконечно большой мощности, что н подтверждается характером переходного процесса при порыве ветра, показанном на рис.
4-15. При определенной соизмеримости мощности ВЭС и пункта присоединения ее к мощной энергетической системе значительные пульсации мощности будут вызывать нежелательные пульсации напряжения в узловой точке энергетической системы. Таким образом, применение ВЭС с синхронным генератором при работе параллельно с мощной системой и отсутствии в ее кинематической схеме передач устройств, ограничивающих передачу мощности от ветроколеса к генератору, является нерациональным как с точки зрения недопустимо больших перегрузок элементов ветродвигателя, так и с точки зрения пульсирующего характера электрической мощности, отдаваемой в сеть.
ВЭС оборудована асинхронным генератором Уравнения, описывающие движение системы в этом случае, следующие: (4-28) где М„ — момент асинхронного генератора; М„,„— момент нагрузки, Момент асинхронного генератора в каждый момент времени зависит ат соотношения угловых скоростей вращения обоих генераторов. При работе в режимах до 215 критического скольжения момент асинхронного гснсратора, приведенный к валу ветродвигателя, подсчитывается по формуле где М„и з„— номинальные значения соответственно момента и скольжения асинхронного генератора. Применяя, как и в предыдущем случае, метод линеаризации, линейное приближение уравнений (4-28) запишем в виде: (Т,р+Ь„) х, — Ь„х,+а„х,= Ь„9; (Т'р'+ Т„р+ а„) х, + а„х, =lг,1!, (4-29) ( (а,р'+ а,р'+ а,р'+ а,р+ а,) х, = =(т Т,й„р -' (Т„Т Ьо+ Т й„ь„) Р + + (т,й„а„+ т ܄܄— т, „й„) р+ — (т'Ь„р'+ Т Ь„р+ Ь„а„) Ч; (4 зо) где х= - "'"" "'"' — коэффициент, учитывающий Лтм изменение нагрузки.
В состав нагрузки небольших сельских электрических систем входят осветительно-нагревательные прием- ' ники энергии и небольшие асинхронные двигатели. В первом приближении можно считать, что мощность нагрузки при постоянном напряжения сети изменяется пропорционально изменению частоты, следовательно, момент нагрузки будет оставаться постоянным. При аварийном отключении момент М„,„„является функцией времени. Формулы, определяющие коэффициенты уравнения . (4-29), .приведены в конце параграфа. Решая систему уравнения (4-29) относительно переменных х„х, и х„получим: (а,р'+ а,р'+ а,р"-+ а,р+ а,) х.„= =(т Ь„ьмР'+ т йоьмР+ + (а„ь„— а„lг„) Ь„,) р — (Т'Т, р'+(т'Ьо+ Т„Т,) р'+ + (Т„Ь„+ Т,а„) р+(Ь„а„— а„а„)) я, (4-3!) (а,,р'+а,р'+а,р'+ а,р+а,) х,= где а, = Т,Т,Т; а, = Т,Т,Т„+ Т Т,Ь„+ Т,Т'Ь„; а, = Т„Т,Ь„+ Т,Т,а„+ Т'Ь„Ь„+ + т т,ь„— т ь„ь„; (а, р'+ а, р'+ а,р + а,) х, = = Ъ,Т'И„р'+ Т„й„р+ (Ь„а„— И„а„)) и; (а, р' + а, р'+ а, р+ а,) х, =- = — (Т,й„р+ ܄Ʉ— а„ь„) р, (4-33) (4-34) где а,=Т,Т'; а,=Т„Ь„+Та„; На рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
