Меню

Как оптимизировать контур тока

Оптимизация мест размыкания контуров электрических сетей с различными номинальными напряжениями

Оптимизация мест размыкания контуров электрических сетей с различными номинальными напряжениями

Известно, что минимальные потери активной мощности соответствуют режиму сети, в котором распределение мощности по ветвям пропорционально их активным сопротивлениям. Естественное же распределение мощности происходит в соответствии с полными сопротивлениями Z = R + j X. Ввиду того, что в сетях 220 кВ и выше R

Рис. 6.1. Замкнутый контур, образованный сетями различных номинальных напряжений

Величина ξ для сети высокого напряжения, как правило, больше, чем для сети низкого напряжения, что приводит к появлению уравнительного тока Ī ур = I ур + jI ур , увеличивающего загрузку сети низкого напряжения и снижающего загрузку сети высокого напряжения. Для компенсации уравнительного тока в контур необходимо ввести ЭДС Ē = E + j E , создающую ток, направленный противоположно: Īур = –E /Zк , где Zк = Rк + j Xк – сопротивление контура. Записывая отдельно действительную и мнимую части этого выражения, получим:

Оптимизация мест размыкания контуров электрических сетей с различными номинальными напряжениями

Учитывая, что Хк >> Rк, из уравнений (6.3) следует, что продольная составляющая ЭДС Е в основном влияет на перераспределение реактивного тока, а поперечная Е  – активного. Поэтому в неоднородных контурах целесообразно внедрение устройств поперечного регулирования (продольное осуществляется существующими трансформаторами).

При отсутствии устройств поперечного регулирования снижение потерь возможно с помощью принудительного изменения потокораспределения путем размыкания сети низкого напряжения. В данном случае необходимо определить, в каком месте следует размыкать сеть, чтобы потери активной мощности были минимальными. В качестве оптимального распределения мощностей принимается их естественное распределение в однородной сети. Для его расчета исходную схему приводят к однородной, подбирая реактивные сопротивления ветвей таким образом, чтобы соблюдались два условия: отношения Хк /Rк для параллельных ветвей должны быть одинаковыми и потери реактивной мощности в преобразованной схеме должны быть равны потерям в исходной схеме. Размыкание сети производят в точках токораздела, полученных при расчете преобразованной схемы. Предварительно необходимо решить вопрос о допустимости такого размыкания с точки зрения надежности электроснабжения и режимов напряжения.

Иногда точки раздела получаются различными для активной и реактивной мощности. В этом случае необходимо сравнить потери при размыкании в каждой из них и выбрать наилучшую. Если элементы рассматриваемого контура не входят в другие контуры (например, две части системы связаны линиями 500 и 220 кВ, работающими параллельно), то можно обойтись без приведения сети к однородной. В этом случае проводят несколько расчетов при различных точках размыкания и выбирают вариант с минимальными потерями в сети в целом.

Оптимизация мест размыкания контуров электрических сетей с различными номинальными напряжениями

Оптимальные точки размыкания могут быть различными для режимов наибольших и наименьших нагрузок. Если отсутствует возможность оперативного изменения точек размыкания в течение суток, то выбирают точку, обеспечивающую минимум потерь электроэнергии за сутки:

Источник



Tech Elements

Радиоэлектроника и телекоммуникации

  • Система видеонаблюдения
  • Радиовещательный приемник
  • Телевизионный приемник
  • Цифровой дешифратор
  • Домашняя охранная сигнализация

Оптимизация контура тока

Влияние ЭДС двигателя на работу контура тока компенсируем введением положительной обратной связи по скорости на вход тиристорного преобразователя, как показано на рис.11.

В системах подчиненного регулирования электропривода с положительной компенсирующей связью по э.д.с. оптимизация контура тока осуществляется без учета обратной связи по ЭДС двигателя, что соответствует режиму работы с заторможенным двигателем

Оптимизацию контура тока осуществляем без учета отрицательной связи по ЭДС двигателя, так как она скомпенсирована. Структурная схема контура приведена на рисунке. Контур содержит два инерционных звена первого порядка с постоянными и .

Рисунок 11 — Структурная схема контура тока

— малая постоянная времени контура;

— большая постоянная времени контура, которую следует компенсировать.

Контур тока настраиваем на модульный оптимум (МО). С учетом параметров контура выбираем ПИ — регулятор с передаточной функцией

где — постоянная времени регулятора;

коэффициент усиления регулятора;

— коэффициент обратной связи по току;

Читайте также:  Колебательный контур максимум тока

— максимальное напряжение задания на ток;

— коэффициент оптимизации контура тока по МО.

Коэффициент передачи входной цепи обратной связи РТ:

;

где — коэффициент передачи датчика тока.

Передаточная функция разомкнутого контура тока:

Передаточная функция замкнутого контура тока:

Ожидаемые показатели работы замкнутого контура тока:

установившаяся ошибка ;

перерегулирование ;

время первого согласования

;

время переходного процесса при отработке ступенчатого управляющего воздействия

;

полоса пропускания по модулю и фазе

Рисунок 12 — Имитационная модель контура тока, настроенного на МО

Результаты моделирования переходных процессов в контуре тока, настроенного на модульный оптимум, при отработке ступенчатого входного воздействия UЗТ.МАКС = 10 В приведены в виде переходной характеристики iя(t) на рисунке 13.

Рисунок 13 — Переходная характеристика контура тока

Рисунок 14 — Логарифмические частотные характеристики замкнутого контура тока, настроенного на МО

Рисунок 15 — Логарифмические частотные характеристики разомкнутого контура тока, настроенного на МО

В контуре тока экспериментальные и ожидаемые показатели практически совпадают. Небольшие различия вызваны неточностью обработки графика. Так как установившаяся ошибка , то в контуре тока обеспечивается астатическое регулирование.

Другие стьтьи в тему

Расчет системы автоматического регулирования (САР)
Центральной проблемой автоматизации является автоматическое управление. Необходимость автоматического управления возникает в тех случаях, когда требуется заранее с заданной точностью управлять тем или иным физическим параметром (регулируемой величиной) объекта управления .

Проектирование цифровой городской телефонной сети ГТС
Развитие современных телекоммуникационных систем, цифровых электронных станций и аппаратуры уплотнения затронуло один из самых консервативных элементов сети электросвязи — абонентскую линию. В концепции структуры сети электросвязи появилось новое понятие — «сеть абонентского доступа» .

Источник

Оптимизация контура тока

Оптимизация контура тока в среде имитационного моделирования MATLAB Simulink. Механизм м-файла и применение буквенных обозначений. Инструмент снятия переходных процессов. Имитационная модель в Simulink упрощённого контура скорости с ПИ-регулятором.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 29.06.2013
Размер файла 354,8 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проведём оптимизацию контура тока руководствуясь предложенной методикой и проверим полученный результат в среде имитационного моделирования MATLAB Simulink.

Пусть дан контур тока, структурная схема которого представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Структурная схема контура тока

Видим, что в контуре имеются два апериодических звена и безынерционная обратная связь. По методике оптимизации на модульный оптимум понимаем, что нужно скомпенсировать звено с большей постоянной времени и с помощью коэффициента регулятора скомпенсировать всё лишнее, чтобы получилась передаточная функция МО:

Для оптимизации необходимо провести преобразования. Имеющиеся передаточные функции:

Передаточную функцию замкнутого контура можно найти по следующим формулам:

где, — передаточная функция представляющая собой произведение всех ПФ входящих в контур, — передаточная функция от входа к выходу контура.

Далее начинаем производить преобразования для получения ПФ контура настроенного на МО:

Принимаем, что , чтобы сократилась ПФ и осталось то что нужно для оптимизации на МО:

Далее следуют простейшие математические преобразования:

Для настройки на МО необходимо выполнение следующего условия:

Полученный вид формул соответствует настройке на МО:

Далее проверим полученный результат в среде MATLAB Simulink. В м-файле примем следующие обозначения:

ktp=869.436;% коэффициент передачи преобразователя

Tmt=Ttp; %тиристорный преобр

Nz=1; % Выход с датчика тока (В)

kt=Nz/Imaks; %Коэффициент ОС по току

krt=(Ta*Ra)/(ktp*kt*2*Tmt);%Коэф усилителя регулятора

Имитационная модель представлена на рисунке

Рисунок 2 — Имитационная модель контура тока

Механизм м-файла и применение буквенных обозначений внесло определённое удобство в процесс моделирования, однако не следует забывать, что при настройке реальных систем необходимо примерно знать возможные значения параметров в контуре. Для наглядного предоставления параметров использован дисплей Parameters. С помощью него можно производить отслеживания изменения коэффициентов при желании поэкспериментировать над параметрами и посмотреть влияние неточного определения коэффициента регулятора при задании параметров.

Читайте также:  Строительство линии постоянного тока север юг

Рисунок 3 — Инструмент снятия переходных процессов

Для снятия переходных процессов используем инструмент Control Design -> Linear Analysis.

Если приглядеться, то на рисунке 4 представлены переходные процессы точной настройки на МО.

Рисунок 4 — Результаты моделирования контура

Перерегулирование 4.32%. Время первого вхождения практически совпало , разногласия не существенны.

П-РС безынерционная ОС

Рисунок 5 — Контур скорости

Передаточная функция замкнутого контура:

Вспомогательные передаточные функции:

Далее начинаем производить преобразования для получения ПФ контура настроенного на МО:

Для настройки на МО необходимо выполнение следующего условия:

Далее проверим полученный результат в среде MATLAB Simulink. В м-файле примем следующие обозначения:

Nzs=1; % задание в о.е.

wdr=312.1257; % желаемая скорость

ks=Nzs/wdr; %Коэффициент ОС по скорости

krs=kt*Je/(2*Ttp*c*ks);%Коэф усилителя регулятора для МО

При нехватке каких либо коэффициентов, обратитесь к предыдущему примеру.

Имитационная модель представлена на рисунке.

Рисунок 6 — Имитационная модель контура скорости

Рисунок 7 — Контур скорости

Передаточные функции контура:

Передаточная функция замкнутого контура:

Вспомогательные передаточные функции:

Далее начинаем производить преобразования для получения ПФ контура настроенного на СО:

Условия оптимизации для ПФ третьего порядка:

simulink ток контур модель

Далее проверим полученный результат в среде MATLAB Simulink. В м-файле примем следующие обозначения:

Nzs=1; % задание в о.е.

wdr=312.1257; % желаемая скорость

ks=Nzs/wdr; %Коэффициент ОС по скорости

krs=kt*Je/(2*Ttp*c*ks);%Коэф усилителя регулятора для МО

При нехватке каких либо коэффициентов, обратитесь к предыдущему примеру.

Рисунок 8 — Имитационная модель упрощённого контура скорости с ПИ-регулятором

Рисунок 9 — Реакция оптимизированного по СО контура на единичное ступенчатое воздействие

— время первого вхождения в 5 % -ю зону, с

— время переходного процесса, с

Ожидаемые показатели качества переходного процесса совпали с полученными при имитационном моделировании. Контур на СО настроен верно.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Краткое описание функциональной схемы электропривода с вентильным двигателем. Синтез контура тока и контура скорости. Датчик положения ротора. Бездатчиковое определение скорости вентильного двигателя. Релейный регулятор тока RRT, инвертор напряжения.

курсовая работа [3,4 M], добавлен 30.03.2011

Динамика контура тока с аналоговым пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором. Ограничение нагрузки электропривода в системе подчинённого регулирования с помощью релейного регулятора в контуре тока якоря. Расчёт с помощью программы Matlab.

контрольная работа [1,1 M], добавлен 29.01.2015

Расчет мощности главного привода реверсивного стана, методика построения скоростных и нагрузочных диаграмм. Порядок вычисления параметров силовой схемы, контура тока, регулятора скорости, контура регулирования возбуждения, исследование их характеристик.

курсовая работа [449,9 K], добавлен 27.06.2014

Выбор изоляторов для соответствующих классов напряжений. Параметры контура заземления подстанции, обеспечивающие допустимую величину стационарного заземления. Построение зависимости импульсного сопротивления контура заземления подстанции от тока молнии.

курсовая работа [682,7 K], добавлен 18.04.2016

Выбор тиристоров для реверсивного преобразователя и токоограничивающего реактора. Регулировочная характеристика и график выпрямленного напряжения на якоре двигателя. Схема системы подчиненного регулирования. Настройка внутреннего контура тока и скорости.

курсовая работа [512,8 K], добавлен 11.02.2011

Источник

Оптимизация контура тока

Рисунок 4. Контур тока замкнутой системы ТП-Д

Поскольку и , внутренней ОС двигателя по ЭДС придется учитывать (см. рисунок 4).

Настройку контура тока будем производить на модульный оптимум (МО). При такой настройке ПФ регулятора тока определится:

Для рассматриваемой системы Ти=0,044с, Тос=0,001с.

Такой ПФ соответствует следующая схемная реализация регулятора тока (ИП-регулятор):

Рисунок 5. Схемная реализация ИП-регулятора тока на основе операционного усилителя

Тогда, задавшись емкостью конденсатора Сост=1мкФ, определим сопротивления резисторов:

Читайте также:  Сколько витков имеет катушка индуктивность которой 1 мгн если при токе 1 а

При настройке контура тока на МО ПФ оптимизированного контура будет иметь вид ПФ фильтра Баттерворта 2-го порядка:

Оптимизация контура скорости

Необходимо определить закон регулирования (Пропорциональный либо Интегрально-Пропорциональный). При использовании П-регулятора скорости система будет иметь статическую ошибку по скорости. Если эта ошибка будет меньше заданной в техническом задании, то применим П-регулятор, иначе – ИП-регулятор.

Определим статическую ошибку замкнутой системы [1, с.13, ф. 18]:

Или в процентах от :

Почти равна заданной (10%). Поэтому можно применить пропорциональный регулятор скорости и оптимизацию по модульному оптимуму. Передаточная функция пропорционального регулятора скорости:

Определим параметры элементов в схеме пропорционального регулятора скорости, предварительно задавшись величиной .

Рисунок 6 – Схема П-регулятора скорости

Коэффициент передачи оптимизированного контура скорости:

Передаточная функция замкнутого оптимизированного контура скорости по управляющему воздействию:

Передаточная функция замкнутого оптимизированного контура скорости по возмущающему воздействию:

Статические характеристики системы

Статизм на естественной характеристике электродвигателя:

Статизм в разомкнутой системе электропривода:

Статизм в замкнутой однократно интегрирующей системе уже рассчитывался и составляет .

Рисунок 8. Статические характеристики системы ТП-Д

Динамические характеристики замкнутой системы

Требуемый вид зависимостей ω(t) и Iя(t) в однократно интегри­рующей системе можно обеспечить за счет использования блока ог­раничения (БО) выходного напряжения регулятора скорости при пуске. Рассчитаем значение Uогр для заданного значения пускового тока Iп: ;

Смоделируем систему в электронной среде MatLab с использованием пакета Simulink.

Таблица кодирования параметров:

В схемах kД kдт kдс kп kрс Rя Тя Tм Тп
В программе KF Kd Kdt Kdc Kp Kpc Ra Ta Tm Tp
Значение 2,196 0,455 0,4 0.1 27,676 3,467 4,943 0,001 0,078 0,01

Рисунок 6 – модель системы в MatLab Simulink

Время торможения примем 2с. Время работы модели примем 4с. В блоке, задающем управляющий сигнал, величина управляющего воздействия UЗC=10 В.

Рисунок 7 – Графики напряжения, тока и скорости

Заключение

В данной работе была разработана система тиристорного электропривода постоянного тока с обратной связью по скорости и току якоря: выбран тип комплектного тиристорного электропривода, разработана функциональная схема ЭП, выбрано основное оборудование ЭП, оптимизированы контура тока якоря и скорости, рассчитаны параметры регуляторов, произведен расчет статических характеристик. Результаты всех произведенных в работе расчетов подтверждены графиками переходных процессов. Рассмотренная в работе система ЭП является двухконтурной системой с подчиненным регулированием параметров: внутренний контур тока якоря с ИП-регулятором и внешний контур скорости с ИП-регулятором.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Расчет системы подчиненного регулирования электроприводом постоянного тока: Учеб. пособие. / А.К. Мурышкин, С.А. Дружилов, Т.В. Богдановская – СибГИУ, Новокузнецк, 2007. – 55 с.

2. Справочник по электрическим машинам: В 2-х т. / Под ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т.1. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

3. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. – М.: Электроатомиздат, 1983. – 616 с. ил.

4. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник/ И.Х. Евзоров, А.С. Горобец, Б.И. Мошкович и др.; Под ред. Перельмутера. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 319 с.: ил.

5. Справочник по проектировнию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / Под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера–3-е изд., перераб. и доп.– М.: Энергоатомиздат, 1982. – 416 с., ил.

6. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры: Справочник / В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, В.М. Петухов. М.: Радио и связь, 1987. 576 с.

7. ГОСТ 8042-93 – Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 8. Шунты измерительные

8. Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: справочник / А.Б. Гитцевич, А.А.Зайцев, В.В. Мокряков и др. Под ред. А.В. Голомедова. М.: Радио и связь, 1988. – 528 с.; ил

Источник