Устройство для моделирования синхронных машин Советский патент 1985 года по МПК G06G7/62 

pa и второго интегратора, выход которого соединен с третьим входом второго операционного усилителя, четвертым входом второго сумматора и с первым и вторым входами третьего дополнительного сумматора, выход которого через пятый инвертор подключен к четвертому входу первого сумматора, выход

третьего сумматора через второй масштабный усилитель соединен с вторым входом первого дополнительного сумматора и с входом третьего интегратора, выход которого подключен к третьим входам третьего сумматора и третего дополнительного сумматора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЖРОВАНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН, содержащее блок моделирования продольной составляющей тока нагрузки, вьтолненный в виде Источника опорного напряжения, блок моделирования поперечной составляющей тока нагрузки, выполненный в виде источника опорного напряжения, блок моделирования напряжения возбуждения синхронной машины, выпопненный в виде источника опорного напряжения, три сумматора, пить инверторов, три интегратора, первый и второй операционные усилителя, выходы которых являются соответственно вькодами продольной и поперечной составляющих напряжения синхронной машины, выход первого инвертора подклочен к первому входу первого операционного усилителя и к первому входу первого сумматора, выход источника опорного напряжения блока моделирования продольной составляющей тока нагрузки соединен с вторым входом первого операционного усилителя, выход которого через второй инвертор подключен к второму входу первого сумматора, выход третьего инвертора соединен с первым входом второго операционного усилителя и с первым входом второго сумматора, выход источника опорного напряжения блока моделирования поперечной составляющей тока нагрузки подключен к второму входу второго операционного усилителя, выход которого через четвертьй инвертор соединен с вторым входом второго сумматора, выход первого сумматора W подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника опорно го напряжения блока моделирования напряжения возбуждения синхронной машины, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, 4 СО в него введены три дополнительных сумматора и два масштабных усилите| д ля, причем выход первого сумматора 00 49 подключен к первому входу первого дополнительного сумматора, выход которого соединен с входом первого инвертора и первого интегратора, выход которого подключен к третьему входу первого операционного усйлите.ля, третьему входу первого сумматора и к первому и второму входам второго дополнительного сумматора, вьгход ксгторого соединен с третьим входом второго сумматора, выход которого через первый масштабный усилитель подалочен к входам третьего инверто

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых моделях систем, содержащих синхронные машины.

Известно устройство для моделирования синхронных машин, содержащее операционные усилители, сумматоры, интеграторы. и инверторы ij .

Недостатки указанного устройства - его сложность, сложность процессов моделирования на нем и недостаточная точность моделирования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для моделирования синхронных машин, содержащее блок моделирования продольной составляющей тока нагрузки, выполненный в виде источника опорного напряжения, блок моделирования поперечной составляющей тока нагрузки, выполненный в виде источника опорного напряжения, блок моделирования напряжения возбуждения синхронной машины, выполненный в виде источника опорного напряжения, три сумматора, пять инверторов, три интегратора, первый и второй операционные усилители, выходы которых являются соответственно выходами продольной и поперечной составляющих напряжения синхронной машины, выход первого инвертора подключен к первому входу первого операционного усилителя (ОУ) и первому входу первого сумматора, выход источника опорного напряжения блока моделирования п родольной составлякнцей тока нагрузки соединен с вторым входом первого ОУ, выход которого через второй инвертор подключен к второму входу первого сумматора, выход третьего

инвертора соединен с первым входом второго ОУ, с первым входом второго сумматора и третьим входом первого су1-1матора, выход источника опорного

напряжения блока моделирования поперечной составляющей тока нагрузки, подключен к второму входу второго ОУ, выход которого через четвертый .инвертор соединен с вторым входом

второго сумматора, выход первого сумматора подключен к первому входу третьего .сумматора, третьему входу первого ОУ и входу первого интегратора, выход которого соединен с входом первого инвертора и третьим входом второго сумматора, выход которого подключен к третьему входу второго ОУ и входу второго интегратора, выход которого подключен по входу

третьего инвертора, выход источника опорного напряжения блока моделирования напряжения возбуждения синхронной машины - к второму входу третьего сумматора, выход которого подключей к четвертому входу первого .сумматора и входу третьего интегратора, выход которого соединен с четвертым входом второго сумматора и через пятый инвертор с третьим

входом третьего сумматора.

Математическая модель известного устройства основана на уравнениях Горева-Парка для синхронных машин в осях d-q.

Машинные уравнения имеют вид

Р -k.Pir - КЛ„ - k.i, - k,U.

:,ri

k,i.

-5 ЧЧ - - k«,

0) Pi Ци - k,,ii - k,j;

ч„ - - pij - Jj

- ч - S - lr ц

HH 31 1 - продольные составляющие тока и напряжения синхронной машины (СМ) , поперечные составляющие тока и напряжения СМ ток и напряжение возбуж дения, составляющие тока нагру ки по осям J и ( соответственно i р - коэффициент усиления операционного усилителя без обратной связи; - коэффициенты уравнений (1) индуктивное сопротив ление реакции статора по продольной оси индуктивное сопротив ление реакции статор по поперечной оси, индуктивное сопротив ление статора по про дольной оси, Х „ +Хиндуктивное сопротив a(j 5 ление статора по поперечной оси; индуктивное сопротив ление рассеяния обмо ток статора, индуктивное сопротив ление обмоток возбуждения, активное сопротивление обмоток статораJ активное сопротивление обмоток возбуждения, ь ь. v. масштабные коэффициidенты токов соответствукицих обмоток; ;,k,ky - масштабные коэффици. енты напряжений соответствундаих обмоток, 4 -масштабный коэффициент времени, -оператор дифференцирования. Обычно kj iq If . Ir ucJ S k« 2. Недостатком известного устройства является сложность процесса моделирования, заключающаяся в том, что при каждом изменении значения одного из параметров СМ или масштабных коэффициентов необходимо пересчитывать несколько коэффициентов k, в уравнениях (1). Например, при изменении Хд I необходимо пересчитывать коэффициенты k,, kg, k, k, kj и Ц. Это не позволяет эффективно использовать известное устройство при исследовании режимов работы электромеханических систем с СМ при оптимизации ее параметров. Так, при изучении влияния отдельных параметров на Характер протекания переходных процессов необходимо каждый раз производить пересчет ряда коэффициентов, что в конечном итоге приводит к снижению точности моделирования. Целью изобретения является повышение точности моделирования. Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования СМ, содержаще блок моделирования продольной составляющей тока нагрузки, выполненный в виде источника опорного напряжения, блок моделирования поперечной составляющей тока нагрузки, вьтолненный в виде источника опорного напряжения, блок моделирования напряжения возбуждения СМ, выполненный в виде источника опорного напряжения, три сумматора, пять инверторов, три интегратора, первый, и второй ОУ, выходы которых являются соответственно выходами продольной и поперечной составляющих напряжения СМ, введены три дополнительных сумматора и два масштабных усипителя, причем выход первого инвертора подключен к первому входу первого ОУ и к первому входу первого сумматора, вьпсод источника опорного напряжения блока моделирования продольной составляющей тока нагрузки соединен с вторым входом первого ОУ, выход которого через второй инвертор подключен к второму входу первого сумматора, выход третьего инвертора соединен с первым входом второго ОУ н с первым входом второго сумматора, выход источника опорного напряжения блока моделирования поперечной составляющей тока нагрузки подключен к второму входу второго ОУ, выход которого через четвертый инвертор соединен с вторым входом второго сумматора., выход первого сумматора подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения блока моделирования напряжения-возбуждения см, выход первого сумматора под- 15 дах

ключен к первому входу первого дополнительного сумматора, выход которого соединен с входом первого инвертора и первого интегратора, выход которого подключен к третьему входу первого ОУ, третьему входу первого сумматора и к первому и второму входам второго дополнительного сумматора, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, вы- 25 ход которого через первый масштабный усилитель подключен к входам третьего инвертора и второго интегратора, выход которого соединен с третьим входом второго ОУ, четвертым входом второго сумматора и с первым и вторым входами третьего дополнительного сумматора, выход которого через пятый инвертор подключен к четвертому входу первого сумматора, выход третье го сумматора через второй масштабный усилитель соединен с вторым входом первого дополнительного сумматора и с входом третьего интегратора, выход которого подключен к третьим входам третьего сумматора и третьего дополнительного сумматора. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит блок моделиро вания продольной составляющей тока нагрузки, выполненный в виде источника 1 опорного напряжения, блок моделирования поперечной составляющей тока нагрузки, вьшолненный в виде источника 2 опорного напряжения, бло моделирования напряжения возбуждения СМ, выполненный в виде источника 3 опорного напряжения, ОУ 4 и 5, инверторы 6-10, сумматоры 11-13, допол нительные сзгмматоры 14-16,, интеграто ры 17-19, масштабные усилители 20 и 21.

Устройство работает следующим образом.

В соответствии с исследуемым режимом работы электромеханической системы, содержащей СМ, в блоке моделирования напряжения возбуждения СМ устанавливается необходимое значение напряжения на в.ыходе, а в блоках моделирования продольной и поперечной составляющих тока нагрузки - на выходах значения соответствующих составляющих тока нагрузки. Выставляются заданные значения коэффициентов модели на соответствующих вхоние интересующего режима. На- выходах первого 4 и второго 5 ОУ получают значения соответствующих составляющих напряжения статора СМ, а на выходах интеграторов - значения тока возбуждения и соответствующих составляющих тока статора СМ.

При переходе к исследованию режима работы анализируемой системы при ОУ. Затем проводится исследовадругих параметрах СМ выставляют ененные значения коэффициентов ели на соответствующих входах их вычисления. Проводят исследоние интересующего режима. Математическая модель предлагаео устройства описывается систеуравненийСо )т. + Х„,aJ. Ч t «-к- cosС -Ли -J±l5 .; ; чЧ a) Аг НЧ F.-iu ; iii d .., ) dt k ti dc ru «s-t.

, .

J

I ц Ч

cog

К- 1 ..

ЧнЧ;;7 Ч-

Wg - базисная угловая

де частота вращения ротора СМ,

0 (

F,B,C,F - промежуточные машинные переменные, введенные для упрощения записи уравнений СМ.

Применение предлагаемого устройства при проведении исследования режимов работы электромеханических . систем, содержащих СМ с цeJfью оптимального выбора параметров ее элементов, обеспечивающих заданные характеристики систем, существенно упрощает процесс моделирования и повьшает его точность. Ожидаемый экономический эффект от применения предлагаемого устройства- составит 730 руб. по сравнению с известным устройстом.