RU2588058C1 - Method for phase control of voltage in electrical system - Google Patents
Method for phase control of voltage in electrical system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2588058C1 RU2588058C1 RU2015106083/07A RU2015106083A RU2588058C1 RU 2588058 C1 RU2588058 C1 RU 2588058C1 RU 2015106083/07 A RU2015106083/07 A RU 2015106083/07A RU 2015106083 A RU2015106083 A RU 2015106083A RU 2588058 C1 RU2588058 C1 RU 2588058C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- electrical system
- phase
- relative
- phase control
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001052 transient Effects 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах и в системах электроснабжения для более эффективного фазового управления напряжением в электрической системе, синхронными электрическими машинами (синхронными генераторами, синхронными компенсаторами и синхронными двигателями).The present invention relates to the field of electric power and can be used in electric power systems and power supply systems for more efficient phase control of voltage in the electric system, synchronous electric machines (synchronous generators, synchronous compensators and synchronous motors).
Известен способ фазового управления напряжением в электрической системе (пат. 2295817, H02J 3/24. Способ повышения динамической устойчивости синхронных электрических машин / Чебан В.М.), при котором дополнительно ускоряют или тормозят синхронные электрические машин и тем самым осуществляют смещение результирующего магнитного потока ротора одновременно с механическим поворотом статора в сторону относительного отклонения ротора при возмущении.A known method of phase control voltage in an electrical system (US Pat. 2295817,
Однако в данном способе имеется следующий недостаток: не задаются требуемыми режимными параметрами электрической системы с фазовым управлением, что не дает возможность повысить эффективность фазового управления напряжением.However, this method has the following disadvantage: they are not set by the required operational parameters of the phase-controlled electrical system, which does not make it possible to increase the efficiency of the phase voltage control.
Кроме того, известен способ фазового управления напряжением в электрической системе (авт. свид. SU 858175, H02J 3/24. Способ повышения устойчивости электрических систем / Л.П. Калинин, В.А. Бошняга, В.М. Постолатий и И.Т. Комендант), являющийся прототипом предлагаемого изобретения, при котором устанавливают угол фазового смещения напряжения фазорегулирующего трансформатора, соответствующий текущей величине нагрузки генератора.In addition, there is a method of phase control voltage in an electrical system (ed. Certificate SU 858175,
Однако недостатком является то, что в данном способе не задаются требуемыми режимными параметрами электрической системы с фазовым управлением, что не дает возможность повысить эффективность фазового управления напряжения.However, the disadvantage is that in this method, the required operational parameters of the phase-controlled electrical system are not set, which does not make it possible to increase the efficiency of the phase voltage control.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является повышение эффективности фазового управления напряжением электрической системы.The objective (technical result) of the present invention is to increase the efficiency of phase control of the voltage of the electrical system.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе фазового управления напряжением в электрической системе задаются требуемыми режимными параметрами электрической системы с фазовым управлением, механический момент абсолютного движения ротора синхронной машины электрической системы расчленяют на относительный и переносный, управление переносным моментом производят указанным фазовым смещением напряжения в соответствии с требуемыми режимными параметрами.The problem is achieved in that in the known method of phase control voltage in the electrical system are set by the required operating parameters of the electrical system with phase control, the mechanical moment of the absolute motion of the rotor of the synchronous machine of the electrical system is divided into relative and portable, control of the portable moment is carried out by the specified phase voltage offset in accordance with the required operational parameters.
На Фиг. 1 представлена функциональная схема, реализующая предлагаемый способ.In FIG. 1 presents a functional diagram that implements the proposed method.
На Фиг. 2 представлена схема и векторная диаграмма электрической системы без фазового управления напряжения, поясняющая способ.In FIG. 2 is a diagram and a vector diagram of an electrical system without phase voltage control, explaining the method.
На Фиг. 3 представлена схема и векторная диаграмма электрической системы с фазовым управлением напряжения, поясняющая способ.In FIG. 3 is a diagram and a vector diagram of an electrical system with phase voltage control, explaining the method.
Способ осуществляется следующим образом (Фиг. 1). Задаются требуемыми режимными параметрами электрической системы с фазовым управлением (1), исходя из требуемых режимных параметров электрической системы с фазовым управлением, формируют закон управления фазовым смещением (2), по которому осуществляют фазовое смещение напряжения (3). Механический момент абсолютного движения ротора (4) синхронной машины в электрической системе расчленяют на относительный (6) и переносный (5). Фазовое смещение напряжения, являясь составной частью механического момента переносного движения ротора синхронной машины (6), изменяет его. Поскольку относительный (6) и переносный (5) механические моменты являются взаимосвязанными и составляют абсолютный механический момент движения ротора (4) синхронной машины (Фиг. 1), меняя переносный момент (5), изменяют относительный (6). Изменяющийся механический момент относительного движения ротора (6) определяет режим электрической системы, придавая ей требуемые режимные параметры (7).The method is as follows (Fig. 1). The required operational parameters of the phase-controlled electrical system are set (1), based on the required operational parameters of the phase-controlled electrical system, a phase displacement control law (2) is formed, according to which the voltage phase displacement is performed (3). The mechanical moment of the absolute motion of the rotor (4) of the synchronous machine in the electrical system is divided into relative (6) and portable (5). The phase shift of the voltage, being an integral part of the mechanical moment of the portable movement of the rotor of the synchronous machine (6), changes it. Since relative (6) and portable (5) mechanical moments are interconnected and make up the absolute mechanical moment of the rotor (4) movement of the synchronous machine (Fig. 1), changing the portable moment (5), the relative (6) is changed. The changing mechanical moment of the relative motion of the rotor (6) determines the mode of the electrical system, giving it the required operating parameters (7).
Таким образом, повышают эффективность фазового управления напряжением в электрической системе, формируя фазовое смещение в соответствии с требуемыми режимными параметрами.Thus, they increase the efficiency of phase control of voltage in the electrical system, forming a phase displacement in accordance with the required operating parameters.
Для пояснения сущности предлагаемого способа представлена наиболее простая математическая модель электрической системы, которая применяется для описания электромеханических переходных процессов (Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учеб. для электроэнергет. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - с. 72).To clarify the essence of the proposed method, the simplest mathematical model of an electrical system is presented, which is used to describe electromechanical transients (Venikov A.A. Transient electromechanical processes in electrical systems: Textbook for electric power. Special universities. - 4th ed., Revised) . and add. - M .: Higher school, 1985. - p. 72).
Она состоит из дифференциального уравнения, описывающего движение ротора синхронной машины, и его взаимосвязи с алгебраическим уравнением состояния электрической сети.It consists of a differential equation describing the motion of the rotor of a synchronous machine, and its relationship with the algebraic equation of state of the electrical network.
Для простейшей электрической системы (Фиг. 2), состоящей из шин неизменного напряжения (U), сопротивления связи (X) и синхронной машины (СМ), имеющей постоянную инерции TJ и ЭДС Е. Общепринятое дифференциальное уравнение в синхронно вращающихся осях ωo выглядит следующим образом:For the simplest electrical system (Fig. 2), consisting of buses of constant voltage (U), coupling resistance (X) and a synchronous machine (CM) having a constant inertia T J and EMF E. The generally accepted differential equation in synchronously rotating axes ω o looks in the following way:
где TJ - постоянная механической инерции ротора СМ;where T J is the constant of mechanical inertia of the SM rotor;
- ускорение ротора СМ (вектора ЭДС Е) относительно синхронно вращающейся оси; - acceleration of the rotor SM (EMF vector E) relative to a synchronously rotating axis;
δ - абсолютный угол, определяющий положение ротора СМ (вектора ЭДС Е);δ is the absolute angle that determines the position of the rotor SM (EMF vector E);
δотн - относительный угол между вектором ЭДС Е СМ и шин неизменного напряжения U;δ Rel - the relative angle between the vector EMF E CM and the buses of constant voltage U;
Р0 - мощность турбины;P 0 - turbine power;
Pmaxsin δотн - алгебраическое уравнение состояния электрической сети,P max sin δ rel - the algebraic equation of state of the electrical network,
где - максимальная электромагнитная мощность, передаваемая по сопротивлению связи (X).Where - maximum electromagnetic power transmitted by the coupling resistance (X).
Для решения дифференциального уравнения движения электрической системы относительный угол приравнивают к абсолютному (δотн=δ).To solve the differential equation of motion of the electrical system, the relative angle is equated to the absolute (δ rel = δ).
Введение (Ф) фазового смещения (γ) между шинами неизменного напряжением (U) и напряжением (UФ), подаваемым на сопротивление связи (X), приводит к нарушению равенства абсолютного δ и относительного δотн углов в электрической системе (Фиг. 3).The introduction (Ф) of the phase displacement (γ) between the buses of constant voltage (U) and voltage (U Ф ) supplied to the coupling resistance (X) leads to a violation of the equality of absolute δ and relative δ relative angles in the electrical system (Fig. 3) .
В физике (http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/759581), при рассмотрении сложного движения обычно выбирают одну из систем отсчета за базовую («абсолютную»), другую называют «подвижной» и вводят следующие термины:In physics (http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/759581), when considering complex motion, one of the reference systems for the basic (“absolute”) is usually chosen, the other is called “moving” and the following terms are introduced:
- абсолютное движение - это движение точки/тела в базовой системе отсчета,- absolute movement is the movement of a point / body in the basic frame of reference,
- относительное движение - это движение точки/тела относительно подвижной системы отсчета,- relative motion is the movement of a point / body relative to a moving reference frame,
- переносное движение - это движение второй систем отсчета относительно первой. Также вводятся понятия и термины соответствующих скоростей и ускорений.- figurative movement is the movement of the second reference systems relative to the first. The concepts and terms of the corresponding speeds and accelerations are also introduced.
Тогда, на основании представленной векторной диаграммы напряжений электрической системы с фазовым управлением (Фиг. 3), связь между δ - абсолютным углом и δотн - относительным углом электрической сети можно записать в следующем виде:Then, on the basis of the presented vector diagram of the voltage of the electric system with phase control (Fig. 3), the relationship between δ - the absolute angle and δ rel - the relative angle of the electric network can be written in the following form:
где γ - угол фазового смещения напряжения или переносный угол по определению сложного движения.where γ is the angle of the phase shift of the voltage or the portable angle by the definition of complex motion.
Тогда связь скоростей абсолютного и относительного углов:Then the relationship of the speeds of the absolute and relative angles:
и ускорений:and accelerations:
В результате, дифференциальное уравнение, в относительной системе координат с учетом (1) будет выглядеть следующим образом:As a result, the differential equation in the relative coordinate system, taking into account (1), will look as follows:
илиor
Механический момент абсолютного движения ротора синхронной машины электрической системы расчленяют на переносный , управляемый ускорением фазового смещения напряжения в соответствии с требуемыми режимными параметрами системы и относительный , определяющий заданный режим (Pmaxsinδотн) в электрической системе.The mechanical moment of the absolute movement of the rotor of the synchronous machine of the electrical system is divided into portable controlled by the acceleration of the phase shift of the voltage in accordance with the required operational parameters of the system and relative defining a given mode (P max sinδ rel ) in the electrical system.
Способ фазового управления напряжением в электрической системе с фазовым управлением осуществляют следующим образом.The method of phase voltage control in an electric system with phase control is as follows.
Задают требуемые режимные параметры электрической системы. Например, электрическая система фазовым управлением напряжения должна иметь апериодический характер переходных процессов. Такую систему представляют следующим дифференциальным уравнением:Set the required operational parameters of the electrical system. For example, an electrical system with phase-voltage control should have an aperiodic nature of transients. Such a system is represented by the following differential equation:
где L - коэффициент демпфирования.where L is the damping coefficient.
Вычитают из уравнения движения (6) электрической системы с фазовым управлением напряжения, уравнение (7) с требуемыми режимными параметрами электрической системы, получают уравнение для закона управления фазовым смещением напряжения:Subtract from the equation of motion (6) of the electrical system with phase control of the voltage, equation (7) with the required operating parameters of the electrical system, get the equation for the law of control of the phase shift of the voltage:
Преобразуют уравнение (8) относительно ускорения , получают закон управления ускорением фазового смещения напряжения:Equate equation (8) for acceleration get the law of control of the acceleration of the phase shift of the voltage:
Подставляют выражение для закона управления ускорением фазового смещения напряжения (9) в (6), получают электрическую систему с требуемыми режимными параметрами (7). Для реализации закона управления необходимо иметь информацию о δотн.Substitute the expression for the law of control of the acceleration of the phase shift of the voltage (9) in (6), and obtain an electrical system with the required operating parameters (7). To implement the control law, it is necessary to have information on δ rel .
Таким образом, техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение эффективности фазового управления напряжением в электрической системе, за счет формирования фазового смещения в соответствии с требуемыми режимными параметрами электрической системы.Thus, the technical result of the invention is to increase the efficiency of phase control of voltage in the electrical system, due to the formation of phase displacement in accordance with the required operating parameters of the electrical system.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2588058C1 true RU2588058C1 (en) | 2016-06-27 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU858175A1 (en) * | 1979-09-12 | 1981-08-23 | Отдел Энергетической Кибернетики Академии Наук Молдавской Сср | Method of increasing stability of electric systems |
WO2006045235A1 (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | The University Of Hong Kong | Luminescent gold(iii) compounds, their preparation, and light-emitting devices containing same |
US7173349B2 (en) * | 2002-01-09 | 2007-02-06 | Abb Ab | Equipment and method for exchanging power, in shunt connection, with an electric power network, and use of such equipment |
RU2295817C2 (en) * | 2005-05-13 | 2007-03-20 | Новосибирский государственный технический университет | Method for increasing dynamic stability of synchronous electric machines |
RU2406207C1 (en) * | 2006-09-29 | 2010-12-10 | Абб Текнолоджи Лтд. | Method and device for electrical transmission system |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU858175A1 (en) * | 1979-09-12 | 1981-08-23 | Отдел Энергетической Кибернетики Академии Наук Молдавской Сср | Method of increasing stability of electric systems |
US7173349B2 (en) * | 2002-01-09 | 2007-02-06 | Abb Ab | Equipment and method for exchanging power, in shunt connection, with an electric power network, and use of such equipment |
WO2006045235A1 (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | The University Of Hong Kong | Luminescent gold(iii) compounds, their preparation, and light-emitting devices containing same |
RU2295817C2 (en) * | 2005-05-13 | 2007-03-20 | Новосибирский государственный технический университет | Method for increasing dynamic stability of synchronous electric machines |
RU2406207C1 (en) * | 2006-09-29 | 2010-12-10 | Абб Текнолоджи Лтд. | Method and device for electrical transmission system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ostroverkhov et al. | Axial flux permanent magnet controlled generator | |
Maleki et al. | A detailed comparison between FOC and DTC methods of a permanent magnet synchronous motor drive | |
CN106817054B (en) | It is a kind of based on the mechanical elastic energy storage of parameter identification PMSG control method | |
Morar | Stepper motor model for dynamic simulation | |
Banerjee et al. | Control architecture for a switched doubly fed machine propulsion drive | |
CN102739147A (en) | Back electromotive force harmonic compensation control method of permanent magnetic synchronous motor | |
Popov et al. | Synergetic synthesis of power saving control for locomotive asynchronous drive systems | |
RU2588058C1 (en) | Method for phase control of voltage in electrical system | |
Uddin et al. | Adaptive-backstepping-based design of a nonlinear position controller for an IPMSM servo drive | |
Yan | Simulation for the vector control algorithm of permanent magnet synchronous motor | |
CN103715964A (en) | Phase current setting method in fault-tolerant control off of one-phase winding of five-phase alternating-current motor | |
Khalilian et al. | Sensorless direct torque control of hybrid stepper motor based on MRAS | |
CN103795317B (en) | Based on the Controlling System of synchronous machine model | |
Dermentzoglou et al. | Contribution to a detailed modeling and more reliable simulation of a ship's shaft machine | |
Shestakov et al. | Modeling of control processes of the asynchronous motor under pulsating mode with due regard for the influence of real factors | |
Gaeid et al. | Simulink representation of induction motor reference frames | |
Fossi et al. | Dynamical behaviors of a plate activated by an induction motor | |
Jin et al. | Application of static compensators in small AC systems | |
Mahdavian et al. | Analysis and simulation of behavior dynamic in permanent magnet stepper motor | |
Aouzellag et al. | Fault operating strategy for double wheeled HEV stability | |
Benalia et al. | Comparative study between a double fed induction machine and double star induction machine using direct torque control DTC | |
Drozdowski | The universal mathematical model for multiphase cage induction motors | |
Funk et al. | Mathematical model of induction motor with Series-Connected stator and rotor windings | |
Sabrine et al. | A comparative study on the PMSM control system using the nonlinear dynamic inversion method | |
Elisabeta et al. | The square root method for terminal voltage adjustment in a self-excited synchronous generator |