ВЗАИМОСВЯЗЬ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ВЕНТИЛЬНУЮ АСИНХРОННУЮ СВЯЗЬ ПРОИЗВОЛЬНОГО ТИПА
27 августа 2010Филяев К.Ю., Гольдштейн М.Е.
Южно-Уральский государственный университет,
Россия, г.Челябинск, пр. Ленина, 76
E-mail:filkons@mail.ru
Последние достижения в области машиностроения и силовой электроники позволили создать газотурбинные энергоблоки (ГТЭБ) с синхронными генераторами повышенной частоты (СГПЧ) и полупроводниковыми преобразователями частоты (ППЧ), имеющие ряд преимуществ перед типовыми ГТЭБ. Они не содержат механический редуктор между валами турбины и генератора, позволяют минимизировать массогабаритные параметры турбоагрегата и станции в целом, проводить оптимизацию режима турбины варьированием её скорости, дают дополнительные возможности регулирования режимов блока и обеспечения требуемого качества электроэнергии за счет управления ППЧ, позволяют за счет этого управления повысить быстродействие регулирования режимов и защиты блока. Поэтому на ближайшие годы запланирован ввод ряда таких ГТЭБ, причем предусматривается возможность их работы как автономно, так и на местную нагрузку параллельно с энергосистемой. Таким образом, в электроэнергетике появляется новый электротехнический комплекс: газотурбинный энергоблок с СГПЧ и ППЧ – централизованная энергосистема – местная нагрузка.
В связи с необходимостью решения широкого круга как традиционных, так и специфических задач, связанных с проектировани-
ем, пуском и эксплуатацией комплекса в условиях отсутствия достаточного обоснования того, как должен быть выполнен ППЧ в составе ГТЭБ, поставлена и решена задача определения взаимосвязей между параметрами установившегося режима комплекса и разработки алгоритмов управления им с позиций обобщенного представления ППЧ как асинхронной связи. Целесообразно установить взаимосвязи в аналитической форме, поскольку цифровые модели, реализуемые в специализированных программных средах (Simulink, PSCAD и др.), при решении многих задач (в том числе при разработке алгоритмов управления режимами энергосистемы) по наглядности и универсальности уступают аналитическим.
На первом этапе решения поставленной задачи разработана аналитическая математическая модель ППЧ [1], удовлетворяющая требованиям: быть универсальной для всех типов ППЧ; обеспечивать проведение анализа режимов комплекса без дополнительного анализа внутренних электромагнитных процессов в ППЧ; представлять ППЧ как единый элемент (без расчленения на блоки); обеспечивать проведение анализа по первым гармоникам токов и напряжений, причем с непосредственным представлением параметров режима в комплексной или соответствующей
действительной форме. В соответствии с этими требованиями решено представить ППЧ звеном, названным эквивалентным преобразователем частоты (ЭПЧ), со следующими параметрами:
-коэффициент преобразования по на пряжению
KU=U2(1)/U1(1);0)
|
(2) (3) |
-фазовые сдвиги
8i =(Pesi - Фш(1);
82 =ФЕг1-фи2(1);
- коэффициент преобразования по активной мощности
КР= P2/Pj = 1,(4)
где U2(i), Ui(i) - соответственно действующие значения первых гармоник выходного и входного напряжений ЭПЧ; cpu2(i)> фшсо - соответствующие фазы; cpEsi, 9es2 - действующие значения и фазы эквивалентных ЭДС энергосистем, соединяемых преобразователем частоты; Рi, Р2 - активные мощности соответственно на входе и выходе ППЧ (рис. 1). Выражения (1) - (4) определяют параметры схемы замещения ППЧ, представляемой эквивалентным преобразователем частоты.