Regulacija napona beskontaktnog samouzbudnog sinhronog generatora u autonomnom radu : doktorska disertacija - Erceg, Gorislav, inženjer elektrotehnike; Sirotić, Zvonimir; Tešnjak, Sejid; Rajković, Borivoje; Šodan, Milan; Budin, Leo (Zagreb : G. Erceg, 1996)
Sažetak: Za autonomne električne mreže karakteristična je približno jednaka snaga izvora i snaga instaliranih trošila. Pri uključenju trošila veće snage na takav sustav dolazi do znatnih dinamičkih promjena napona i frekvencije. Za normalan rad trošila potrebno je ograničiti promjenu napona i frekvencije po amplitudi i po vremenu trajanja. Podrobno poznavanje prilika u prijelaznim stanjima kod naglih opterećenja-rasterećenja električnog agregata omogućava pravilan izbor agregata s obzirom na zahtijevanu kvalitetu napona napajanja trošila. Regulacija napona sinkronog samouzbudnog beskontaktnog generatora s kompaundacijom izvodi se na principu oduzimanja struje uzbude uzbudnika preko strujnog ponora. Početna uzbuda ostvaruje se preko samouzbudnog sklopa koji mora biti u rezonanciji na nominalnoj frekvenciji generatora.
Kompaundacija je realizirana s kompaundnim transformatorima. U sustav regulacije napona generatora uvedeni su novi strujni ponori. Samouzbudni kompaundni sklop s novim strujnim ponorima posebno je analiziran u statičkim i dinamičkim režimima rada. Za analizu je korišten programski paket "IDAS". Sustav regulacije napona generatora s novim strujnim ponorima ima bolje pogonske i regulacijske karakteristike. Pogonski stroj generatora je diesel-motor. Diesel-motor sa sustavom regulacije brzine kao i samouzbudni kompaundni beskontaktni generator sa sustavom regulacije napona je složeni nelinearni višeparametarski sustav.
Za svaki dio agregata (diesel-motor, sinkroni generator, beskontaktni uzbudnik, samouzbudni kompaundni sklop sa strujnim ponorom, regulator napona i regulator struje uzbude uzbudnika) načinjen je matematički model, a zatim su spojeni u jedinstveni model agregata. Diesel-motor je opisan pojednostavljenim modelom drugog reda. Zanemareno je djelovanje turbokompresora, usisnog i ispusnog kolektora. Sinkroni generator je opisan u dq koordinatnom sustavu sa zasićenjem u d osi, a beskontaktni sinkroni uzbudnik s rotirajućim diodnim ispravljačem s kvazistacionarnim modelom. Samouzbudni kompaundni sklop je također opisan u dq koordinatnom sustavu,a strujni ponor pojednostavljenim modelom u krugu regulacije struje uzbude uzbudnika.
U sustavu regulacije napona generatora, regulator napona ima PID karakteristiku, a regulator struje uzbude uzbudnika P karakteristiku. Trofazno trošilo je modelirano transformacijom abc u dq koordinatni sustav, a za asinkroni motor upotrijebljen je razvijeni model sa zasićenjem u d osi. Na temelju ovih matematičkih modela dijelova agregata načinjen je simulacijski model agregata programskim paketom "MATRIXx SystemBuild". Simulacijom dobiveni rezultati za slučaj udarnog nominalnog opterećenja i rasterećenja generatora, te direktnog uklopa asinkronog motora uspoređeni su sa snimljenima na laboratorijskoj maketi. Simulacijski odzivi se dobro podudaraju sa snimljenim odzivima. Ovaj model je pogodan za izbor strukture regulatora napona te optimiranja parametara agregata s obzirom na zahtijevane karakteristike napajanja trošila.
Ključne riječi: sinkroni generator, regulacija napona, strujni ponor, samouzbudni kompaundni sklop, autonomna električna mreža, agregat.
Summary: For isolated electric networks, it is characteristic that power supplier fits approximately equally the power of installed loads. Switching bigger loads on such systems causes a considerable dynamic changes in voltage and frequency. Thus, for normal load supplying it is necessary to bound changes in voltage and frequency amplitude as much as settling time. Known conditions of dynamic changes during loading and/or unloading of aggregate gives us the right selection of diesel aggregate's type and the right selection of generator voltage control system considering the quality of supplied loads. Voltage control of synchronous self-governed generator with compaundation is performed via current sink by principle of exciter excitation current subtraction.
Starting excitation is realized via self-governed unit which has to be in resonance on nominal generator frequency. Compaundation is realized by compound transformer. In generator voltage control system new current sinks are presented. Selfgoverned compaundation unit with new current sinks are separately analyzed for static and dynamic performances. For analyzing "IDAS" software package is used. With new current sinks generator voltage control system has better running and control characteristics. Generator driving machine is diesel motor. Diesel motor with speed control system and generator with control system are complex nonlinear and multivariable systems.
Mathematical models are developed for every part of diesel aggregate (diesel motor, synchronous generator, brushless exciter, selfgoverned compaundation unit with current sink, voltage controller and exciter excitation current controller) and afterwards are connected in common model of aggregate. Diesel motor is described by second order equation of simpler model. Effects of turbocompressor, inlet and outlet collectors are ignored. Synchronous generator is described in dq coordinating system with saturation in d axis, while brushless exciter with rotating rectifier is described by queasy-stationary model. Self-governed compoundation unit is also described in dq coordinating system, but current sink is described by simpler model in exciter excitation current control loop.
In generator voltage control system, voltage controller has PID characteristic, and exciter excitation current controller has P characteristics. Three-phase load is modeled by transforming abc coordinating system in dq coordinating system, while for asynchronous motor developed model with saturation in d axis is used. Upon these mathematical models of aggregate, aggregate simulation model is made by using "MATRIXx SystemBuild" simulation software package. Simulation results of generator step nominal loading and/or unloading, and direct switching on asynchronous motor are compare with experimental results obtained on laboratory machete. Simulation results match experimental results in high degree.
This model is privileged for selection of voltage control structure, and also for optimization aggregate's variables in consideration of load supplying characteristics.
Keywords: Synchronous Generator, Voltage Controller, Current Sink, Selfgoverned Compoundation Unit, Isolated Electric Networks, Aggregate.
Doktor tehničkih znanosti - elektrotehnika
mentor: Zvonimir Sirotić; Komisija za ocjenu: Sejid Tešnjak, Zvonimir Sirotić, Borivoje Rajković; Komisija za obranu: Sejid Tešnjak, Zvonimir Sirotić, Borivoje Rajković, Milan Šodan, Leo Budin; datum obrane: 27.09.1996.; datum promocije
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb, 1996
Bibliografija: str. 143-146
Summary
Keywords: Sinkroni generatori -- Disertacije