Разработка регулятора синхронного компенсатора
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?. В нашем случае система охлаждения двухконтурная (первый контур водородный, второй водяной). При отказе системы охлаждения начинает работу система аварийного отключения;
система управления пуском и аварийного отключения предназначена для пуска (как правило пуск СК производится в асинхронном режиме) и аварийного отключения СК ;
регулятор возбуждения предназначен для управления величиной токов возбуждения в обмотках ротора с целью обеспечения максимального значения cos? в ЛЭП и обеспечения устойчивости работы СК.
В настоящей работе разрабатывается регулятор возбуждения.
2.2 Теоретические основы регулирования СК
Синхронный компенсатор (СК) - традиционный генератор реактивной мощности, используется в современных энергосистемах и как ее управляемый потребитель.
Режим генерирования (выдачи) или потребления определяется возбуждением СК. В соответствии с U-образной его характеристикой (рис. 2.2,а) при номинальном возбуждении (/в.ном) синхронный компенсатор выдает реактивную мощность
Qск.ном= (2.1)
а при отсутствии возбуждения (1В = 0) - потребляет реактивную мощность
|- Qск.ном|= ? 0.5 Qск.ном . (2.2)
Наибольшая возможная загрузка СК потребляемой реактивной мощностью достигается или при граничном отрицательном токе возбуждения - Iв.гр. или при отсутствии возбуждения (IВ = 0) и внутреннем угле компенсатора ?=?/2, т.е. при расположении ротора по поперечной оси. При этом
|- Qск.гр|= ? 0.75 Qск.ном . (2.3)
Граничный режим потребления реактивной мощности определяется условием устойчивости работы СК - сохранением синхронизма. Синхронизирующий вращающий момент создается синхронным электромагнитным Мс и реактивным (обусловленным явнополюсностью) Мр моментами
Mc = sin?
Mp= • sin2? . (2.4)
В частности, при отсутствии возбуждения СК удерживается в синхронизме только за счет реактивного момента. При отрицательном возбуждении синхронный момент противодействует реактивному и ухудшает устойчивость работы СК: отрицательное возбуждение уменьшает Xd, снижая эффект явнополюсности [6].
Рис.2.2. Характеристики синхронного компенсатора: а - идеальная U-образная характеристика; б - зависимость вращающих моментов от положения ротора; в- зависимости потребляемой реактивной мощности от угла
Граничное значение отрицательной ЭДС Едгр определяется приравниванием к нулю производной синхронизирующего момента по углу ?. С учетом (2.4) имеем
(Mc + Mp) ? cos? + • cos2? = 0 . (2.5)
При ? = 0
-Eqгр= Uш = Uш . (2.6)
При отрицательном возбуждении наибольшая потребляемая реактивная мощность -Qск.гр теоретически достигается в граничном режиме при ? = 0. Практически, в связи с наличием потерь активной мощности (на вентиляцию, трение) мощность - Qск.гр достигается при угле ? " ?/10 (рис. 2.2,в).
В граничном режиме СК выпадает из синхронизма. Согласно (2.4) и рис. 2.2,6 при ? = ?/4 моменты равны
|- Mc.гр|= Mp.max , (2.7)
а при ? > ?/4 синхронизирующий момент отрицательный. Даже при отсутствии отрицательного возбуждения угол ? > ?/4 увеличивается, поскольку реактивный момент уменьшается. При ?=?/2, т.е. при положении ротора по поперечной оси, сопротивление статора равно Xq, и потребляемая мощность достигает наибольшего значения (2.3) при отсутствии возбуждения (1В = 0). На такой режим возможен только в условиях искусственной устойчивости СК [8].
Искусственная устойчивость работы СК при расположении ротора по поперечной оси обеспечивается быстродействующим знакопеременным автоматическим регулированием реверсивного возбуждения СК по отклонениям угла ?? от граничного значения ?rp = ?/2. Возникающие при этом положительный или отрицательный синхронизирующие вращающие моменты замедляют или ускоряют ротор, который, вибрируя, удерживается в динамически равновесном положении по поперечной оси. Обмотка возбуждения СК при этом выполняет роль только удерживающей ротор в указанном положении. Такую же роль удерживания ротора в положении по продольной оси, т.е. при угле ? = 0, и отрицательном возбуждении может выполнять вторая удерживающая обмотка возбуждения, расположенная по поперечной оси ротора. Такие СК с двумя обмотками возбуждения - основной продольной и удерживающей поперечной - могут загружаться любой, ограниченной, лишь термической стойкостью обмоток статора, потребляемой реактивной мощностью при угле положения ротора ??0. [9]
Режим значительного потребления реактивной мощности возможен только при автоматическом знакопеременном регулировании тока возбуждения Ibq в поперечной обмотке LG2 (см. рис. 3.3). Потребляемая реактивная мощность определяется током возбуждения Ibd в основной (продольной) LG1 обмотке ротора.
Таким образом, как и в асинхронизированном генераторе [9], автоматическое регулирование возбуждения СК с поперечной обмоткой ротора осуществляется двумя отдельными регуляторами, которые не взаимодействуют между собой. Источниками токов возбуждения Ibd , Ibq синхронного компенсатора служат два реверсивных тиристорных возбудителя, управляемые двумя автоматическими регуляторами АРВ-d и АРВ-q.
Первый из указанных регуляторов APB-d имеет лишь одно назначение - поддержание напряжения Um на шинах электростанции или подстанции путем изменения генерируемой или потребляемой реактивной мощности СК. Он представляет собой пропорционально-дифференциальный (ПД) регулятор, формирующий регулирующее воздействие по отклонению