Детальная информация

Выполнено математическое описание электромагнитных и электромеханических процессов в агрегате, содержащем два асинхронизированных генератора-двигателя (АГД) с общей механической связью по валу и статическими преобразователями частоты в цепях ротора. Уравнения Парка-Горева для каждой машины записаны в системе координат, ориентированной по вектору потокосцепления статора. Получены выражения для электромагнитного момента, активной и реактивной мощности через ортогональные составляющие тока ротора, что обеспечивает раздельное управление перетоком мощности и реактивным потреблением. Разработана имитационная модель АСЭМПЧ мощностью 200 МВт в среде MATLAB Simulink с использованием библиотеки Simscape Electrical. Параметры машин заданы по техническим требованиям реального оборудования: номинальная мощность 200 МВт, напряжение статора 15,75 кВ, частота 50 Гц, число пар полюсов 10, синхронная частота вращения 300 об/мин. Установлено, что мощность полупроводниковых преобразователей в роторных цепях составляет 10-20 % от номинальной мощности агрегата, что соответствует мощности скольжения при выбранных номинальных скольжениях ±0,005 для длительных и ±0,02 для кратковременных режимов. Исследованы пусковые режимы. Показано, что при питании ротора двигателя (АГД-2) напряжением регулируемой частоты пусковой момент ограничивается на уровне 0,3-0,5 от номинального, а ток статора не превышает 1,8 от номинального. Время разгона до номинальной скорости (300 об/мин) при моменте инерции 18200 кг·м² составляет около 150 с, что согласуется с механической постоянной времени агрегата. Проведён анализ динамической устойчивости. В отличие от классической синхронной машины, углы между векторами ЭДС статора и напряжения сети не привязаны жёстко к положению ротора; система управления способна изменять эти углы с постоянной времени 10-20 мс, что практически устраняет ограничение по статической устойчивости. Предельная передаваемая мощность определяется тепловыми ограничениями обмоток и перегрузочной способностью преобразователей.

A mathematical description of electromagnetic and electromechanical processes in a unit comprising two asynchronous generator-motors (ASG) with a common mechanical shaft and static frequency converters in the rotor circuits has been performed. Park-Gorev equations for each machine are written in a coordinate system oriented to the stator flux linkage vector. Expressions for electromagnetic torque, active and reactive power through orthogonal components of the rotor current are obtained, providing decoupled control of power flow and reactive consumption. A simulation model of a 200 MW ASEMFC has been developed in MATLAB Simulink using the Simscape Electrical library. Machine parameters are set according to the technical requirements of actual equipment: rated power 200 MW, stator voltage 15.75 kV, frequency 50 Hz, number of pole pairs 10, synchronous speed 300 rpm. It has been established that the power of semiconductor converters in the rotor circuits amounts to 10-20 % of the unit’s rated power, corresponding to the slip power at selected nominal slips of ±0.005 for continuous and ±0.02 for short-term modes. Starting modes have been investigated. It is shown that when the motor rotor (ASG-2) is supplied with a variable-frequency voltage, the starting torque is limited to 0.3-0.5 of the rated value, and the stator current does not exceed 1.8 of the rated value. The acceleration time to rated speed (300 rpm) at a moment of inertia of 18200 kg·m² is about 150 s, consistent with the mechanical time constant of the unit. Dynamic stability analysis has been performed. Unlike a classical synchronous machine, the angles between the stator EMF and grid voltage vectors are not rigidly linked to the rotor position; the control system can change these angles with a time constant of 10-20 ms, virtually eliminating the static stability limit. The maximum transmittable power is determined by the thermal limitations of the windings and the overload capacity of the converters.