Исследование задач управления и моделирование автономной энергосистемы с асинхронным генератором.

р

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.…......................................................................................................... ……6
ГЛАВА 1. ТРАДИЦИОННЫЕ НЕВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ И ЭНЕРГО-СБЕРЕГАЮЩИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ…...……. …..10
1.1. Общие вопросы мировой энергетики и энергетики России.…............... ..…10
1.2. Состояние и перспективы использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии..…........................................................ …..14
1.3. Роль малой гидроэнергетики..…................................................................ .….17
1.4. Результаты и выводы по главе 1..….......................................................... …..21
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМ НА ПРИМЕРЕ ОБЪЕКТОВ МАЛОЙ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ..…............................................................................ ……...….22
2.1. Классификация объектов малой гидроэнергетики..…............................ .….22
2.2. Общие принципы функционирования и особенности объектов малой гидроэнергетики..…........................................................................................... .….25
2.3. Представление объекта микроГЭС в виде взаимодействующих
подсистем.…............................................................................................. .…...........30
2.4. Результаты и выводы по главе 2..…................................................ .…...........37
ГЛАВА 3. ФОРМАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПОДСИСТЕМ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ..…......................................................................... .….38
3.1. Математическое описание механической подсистемы микроГЭС........ …..38
3.2. Математическое описание процессов и элементов гидродинамической подсистемы..…................................................................................................... .….39
3.2.1. Постановка задачи математического описания гидродинамической подсистемы малой ГЭС для решения задач управления…….…................ .….39
3.2.2. Математическое описание гидротурбины..….......................... ………....40
3.2.3. Математическое описание проточного тракта микроГЭС на основе простого напорного трубопровода без гидравлических потерь для жесткого случая.…................................................................................................. .………...43
3.3. Математическое описание процессов и элементов электродинамической подсистемы..…......................................................................................... .………...45
3.3.1. Постановка задачи математического описания электродинамической подсистемы малой ГЭС…………………………………………………....... .….45
3.3.2. Обоснование выбора асинхронной машины в качестве электрогенератора для микроГЭС……………………………...….............. .….45
3.3.3. Общие сведения о режимах работы асинхронных машин................ .….48
3.3.4. Математическое описание обобщенной асинхронной машины....... .….50
3.3.5. Схема замещения и векторная диаграмма асинхронной машины.... …..52
3.3.6. Работа асинхронных машин в генераторном режиме..….................. .….55
3.3.6.1. Условия генераторного режима..…................................................ .….55
3.3.6.2. Работа асинхронного генератора с конденсаторным возбуждением
в режиме холостого хода и условия самовозбуждения системы............. ..…57
3.3.6.3. Общие условия самовозбуждения и работа генератора под нагрузкой.....................................................................................….............. .….58
3.4. Система автобалластного регулирования микроГЭС.…......................... .….59
3.5. Результаты и выводы по главе 3. .…......................................................... .….63
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДСИСТЕМ ОБЪЕКТА МИКРОГЭС.............. .….64
4.1. Выбор инструментальных средств для моделирования и исследования объекта управления..…...................................................................................... .….64
4.1.1. Библиотека блоков SimPowerSystems..…............................................ .….65
4.2. Моделирование гидравлической турбины с регулятором (Hydraulic
Turbine and Governor)......................................................................................... .….68
4.3. Модель асинхронной машины (Asynchronous Machine SI Units)........... …..70
4.3.1. Реализация модели ASM SI..…............................................................ .….70
4.3.2. Определение параметров схемы замещения асинхронной машины по каталожным данным..….................................................................................. .….73
4.3.3. Расчет параметров схемы замещения для асинхронной машины 5АМ280S8..…................................................................................................... .….76
4.4. Моделирование нагрузки электрогенератора.…...................................... .….78
4.4.1. Нагрузка потребителя........................................................................... .….78
4.4.2. Балластная нагрузка……………………………………....….............. .….78
4.5. Модель регулятора балластной нагрузки..…........................................... .….79
4.6. Модель цепи возбуждения электрогенератора..….................................. .….80
4.7. Измерительные и контрольные устройства. .…....................................... .….80
4.8. Результаты и выводы по главе 4. .…......................................................... .….82
ГЛАВА 5. РЕАЛИЗАЦИЯ ОБОБЩЕННОЙ МОДЕЛИ В СРЕДЕ MATLAB И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МИКРОГЭС........ .….83
5.1. Функциональная схема модели микроГЭС.…......................................... .….83
5.2. Разработка модели микроГЭС в среде MatLab. .…................................. .….85
5.3. Анализ результатов проведенных исследований модели микроГЭС.... .….87
5.3.1. Краткая постановка задачи исследования, исходные данные проведения экспериментов.................................................................................................. .….87
5.3.2. Моделирование режима запуска системы..…..................................... .….88
5.3.3. Исследование статических режимов работы микроГЭС................... .….89
5.4. Моделирование выхода системы в номинальный режим работы на нагрузку, отработки системой возмущающих воздействий и работы системы регулирования..................................................................................................... .….92
5.5. Результаты и выводы по главе 5................................................................ .….96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.….................................................................................................. .….97
ЛИТЕРАТУРА.….................................................................................................... .….99
ПРИЛОЖЕНИЕ.….................................................................................................. …102