ВАРИАНТ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ МОДЕЛИ ВИРТУАЛЬНОЙ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

В статье [1] приведено описание концепции виртуальной синхронной машины (VISMA). В данной статье рассмотрена возможная техническая реализация установки для применения метода VISMA.

Модель VISMA целесообразно описать в d-q координатах. VISMA должна быть описана следующими параметрами (рисунок 1, слева):

• Индуктивностью статора по осям dи q– L_dи L_q;
• Активными сопротивлениями статора по осям dи q– R_dи R_q;
• Индуктивностью демпферных обмоток по осям dи q– L_Dи L_Q;
• Активными сопротивлениями демпферных обмоток по осям dи q– R_Dи R_Q;
• Индуктивностью возбудителя – L_e;
• Активным сопротивлением возбудителя – R_e;
• Взаимоиндукциями – M_qQ, M_dD, M_ed, M_eD;
• Постоянной времени –Tj.

VISMA не только имеет статические свойства, но и динамические. На рисунке 1 справа показаны графики параметров генератора при близком коротком замыкании – напряжение на статоре U_s, ток статора I_s, момент M и фаза ϑ от времени t.

Рисунок 1. Модель VISMA (слева) и реакция VISMA на короткое замыкание (справа)

Реализация VISMA состоит из трёх основных частей: силовая электроника, вычислительная техника и математическая модель VISMA. Постоянный ток, например от фотоэлектрических или ветряных электростанций, подаётся на инвертор. В установке используются трёхуровневые инверторы на основе IGBT-транзисторов – данные инверторы позволяют генерировать любой профиль тока, включая постоянный ток, с наибольшей точностью [2]. Для сглаживания импульсных кратковременных токов применяются накопительные конденсаторы, они предназначены для накопления энергии в промежуточных цепях постоянного тока многофазных приводов и импульсных преобразователей [3]. На выходе инвертора должны быть измерены параметры тока и напряжение в точке связи с электроэнергетической системой (ЭЭС). Измерения от трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН) передаются в вычислительный модуль. Он работает на базе цифрового процессора обработки сигналов (ЦПОС), это специализированный микропроцессор, предназначенный для обработки оцифрованных сигналов в режиме реального времени [4]. Также в ЦПОС поступают данные (дискретные сигналы) от математической модели VISMA. ЦПОС обрабатывает сигналы по заранее запрограммированной логике и передаёт управляющие воздействия (УВ) на генератор импульсов, в свою очередь он формирует необходимый профиль тока. В самой модели VISMA заложен интерфейс для оперативного управления параметрами синхронной машины. На рисунке 2 показан вариант реализации VISMA [5, 6].

Рисунок 2. Компоненты VISMA

Список литературы:

1. Бурмейстер М.В., Булатов Р.В., Кочергин А.В. [и др.] Применение виртуальной синхронной машины для интеграции возобновляемых источников энергии в объединённые энергосистемы // Научное сообщество студентов: междисциплинарные исследования: сб. ст. по мат. LXXIV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 15(74)
2. Филатов В. Двух- и трёхуровневые инверторы на IGBT // Силовая Электроника, 2012 г. №4. С. 38-41
3. Колпаков А.И. Конденсаторы Electronicon для высоковольтных преобразовательных устройств // Компоненты и технологии, 2004 г. №6. С. 22-25
4. Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлев Л.А. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов // БХВ-Петербург, 2001. – 464 с.
5. H.-P. Beck, R. Hesse, Virtual Synchronous Machine, 9^th International Conference Electrical Power Quality and Utilisation, Barcelona, 2007