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単純化した同期機 - 速度制御

この例では、2000 kVA、600 V 交流機の負荷解放テストを示します。

G. Sybille (Hydro-Quebec)

説明

2000 kVA、1600 kW、力率 0.8、600 V、1800 rpm の定格の三相 4 線式交流機が 1600 kW、400 kvar 誘導負荷に接続されています。固定子中性点は接地されています。発電機の内部インピーダンス (Zg = 0.0036 + j*0.16 pu) は、電機子巻線抵抗 Ra および d 軸過渡リアクタンス X'd を示します。発電機および原動機の総慣性定数は H = 0.6 秒で、J = 67.5 kg.m^2 に相当します。速度調整は PI 制御器を実装する Simulink® ブロックを使ってモデル化されます。マシンは一定の電圧で励起されます。

三相ブレーカーを使用して、800 kW 抵抗負荷を切り替えます。ブレーカーは最初閉じた状態で、t = 0.2 秒のときに開きます。その結果、50% の負荷が解放されます。

シミュレーション

1.マシンを初期化して定常状態で開始する

Powergui を開き、[Machine Initialization] を選択します。新しいウィンドウが表示されます。マシン 'Bus type' は 'Swing Bus' に設定されます。これは、回路に基準角を強制する電圧源が含まれていないためです。次に、電圧と位相角を制御するマシンの端子で初期化が実行されます。目的の端子電圧は 600 V (マシンの定格電圧) および 0 度の UAN 角の位相角に初期化されます。

[Compute and Apply] ボタンを押します。初期化が完了すると、マシンの 3 つの相間電圧と 3 つの出力電流が更新されます。マシンの有効電力と無効電力に加えて、必要な機械動力 Pmec と界磁電圧 E も表示されます。次の値が表示されます: P = 1600 kW、Q = 400 kvar、Pmec = 1604.7 kW (0.8024 pu)、界磁電圧 E = 1.0247 pu。マシン初期化ツールでは、警告と共に機械動力の初期条件を 0.8024 pu に設定するよう求めるメッセージが表示されます。これは、マシンの Pm 入力が Constant ブロックまたはライブラリ ブロック (HTG または STG) に接続されていないためです。機械トルク (Tmec ブロック) は 0.8024 pu に設定されています。このメッセージを無視します。また、マシンの E 入力で接続されている定数ブロック Ei は自動的に更新されます (E = 1.04268 pu)。

2. 定数トルクでシミュレーションを行う - 速度調整器なし

速度調整器が適用されていないことを確認します (Manual Switch が上の位置にあることを確認します)。シミュレーションを開始し、Scope2 で信号を観察します。3 つの Iabc 電流が定常状態の正弦波形で開始します。t = 0.2 秒で回路ブレーカーが開くとき、電力 (トレース 4) が 0.8 pu から 0.4 pu に低下すること、およびマシンが起動して速度増加することを観察します。速度増加のレートは dN/dt = 1/2H = 0.833 pu 速度/ pu トルク/秒です。正味電気機械トルクは Tmec - Telec = 0.8 - 0.4 = 0.4 pu になり、速度は 0.833*0.4 = 0.33 pu/秒のレートで増加します。したがって、予期された速度増加は t = 1.2 秒で 0.33 pu になります。事実、t = 1.2 秒で測定した速度は理論値よりも若干高くなります (1.33 pu に対して 1.38 pu)。この理由は、速度が増加するに従って電気トルク (トレース 5) が減少するので、正味高速トルクが 0.4 pu 以上になるためです。

3. 速度調整器ありのシミュレーション

Manual Switch ブロックを再確認して、速度調整器を適用します。シミュレーションを再度開始して、Scope 2 で速度調整器の動的応答を観察します。速度を参照値 (1 pu) に維持するために、速度調整器によってマシン トルクが 0.4 pu に減少します。