مدل حوزه فاز ماشین سنکرون با ماتریس هدایت معادل ثابت برای پاسخ نوع EMTP

خلاصه

اصطلاحات شاخص

فهرست اصطلاحات

معرفی

مدل ماشین PD مدار جفت شده

ماتریس هدایت معادل ثابت

حذف برجستگی عدی

محاسبه پارامترهای سیم پیچ اضافه شده

مدل سازی کارایی عددی تحلیل

مطالعات موردی

شکل2: جریان‌های فاز و رشته، و گشتاور الکترومغناطیسی برای مطالعه خطای فاز منفرد با پله زمانی 50 میکرو ثانیه، همانگونه که توسط مدل‌های مختلفی پیش بینی شده است.

شکل3: جریان‌های فاز و رشته، و گشتاور برای مطالعه خطای فاز منفرد با پله زمانی 1 میلی ثانیه، همانگونه که توسط مدل‌های مختلفی پیش بینی شده است.

شکل4: جریان‌های رشته بزرگ شده در مطالعه خطای فاز منفرد مطالعه شده با پله زمانی 1 میلی ثانیه، همان گونه که در مدل‌های مختلف پیش بینی شده است.

شکل5: جریان‌های فاز b بزرگ شده در مطالعه خطای فاز منفرد مطالعه شده با پله زمانی 1 میلی ثانیه، همان گونه که در مدل‌های مختلف پیش بینی شده است.

 تصدیق مدل با استفاده از پله زمانی کوچک

تصدیق مدل با استفاده از پله زمانی بزرگ

 بحث

گزینه پارامترهای سیم پیچ اضافه شده 

دقت مدل

تاثیر حل شبکه

 نتیجه گیری

مدل‌های ماشین واسط در تحلیل گرهی (همانند EMTP) یا برنامه‌های شبیه سازی گذرای بر مبنای متغیر حالت نقش مهمی‌را در دقت عددی و کارایی محاسباتی کل شبیه سازی ایفا می‌کند. به عنوان یک جایگزین سودمند برای مدل سنتی qd، جدیدا چندین مدل ماشین حوزه فاز پیشرفته (PD) و رآکتانس-پشت-ولتاژ معرفی شده است. با این حال، ماتریس هدایت وابسته به جایگاه روتور در ماشین- شبکه رابط استفاده از چنین مدل‌هایی را در EMTP را پیچیده می‌کند. این مقاله بر بدست آوردن مدل مدار واسط موثر و ثابت برای ماشین سنکرون PD تمرکز دارد. نشان داده شده است که ماتریس هدایت ماشین می‌تواند در یک زیر ماتریس ثابت بعلاوه یک زیر ماتریس متغیر با زمان فرموله شود. حذف برجستگی عددی از روابط دوم منجر به یک ماتریس هدایت ثابت مدل PD پیشنهادی می‌شود، که ویژگی بسیار مطلوبی برای حل EMTP به دلیل اجتاب از بازفاکتورگیری ماتریس هدایت شبکه در هر مرحله زمانی است. مطالعات موردی ثابت کرده است که مدل PD پیشنهاد شده در ضمن حفظ دقت مدل PD اصل/سنتی یک پیشرفت مهم نسبت به مدل‌های دیگر تثبیت شده که در EMTP استفاده می‌شوند، است.

مدل‌های ماشین برای مطالعه حالت گذار سیستم‌های قدرت عموما بر مبنای فرمولاسیون مدل محورهای qd هستند. چنین مدل‌هایی توجهات بسیاری را در نوشتجات جلب کرده اند و به طور گسترده در بسیاری از برنامه‌های گذرای الکترومغناطیسی بر مبنای تحلیل گره(به عنوان مثال EMTP-type [1] ) و بسته‌های شبیه سازی بر مبنای متغیر حالت (به عنوان مثال Simulink [2] ) به صورت اجزا کتابخانه ای در دسترسند که به طور وسیع توسط بسیاری از مهندسان تجربی و محققان در صنعت و دانشگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد. چون چنین مدل‌های ماشینی با هدف عمومی‌‌به طور گسترده استفاده می‌شوند، بهبود کارایی عددی و دقت می‌تواند تاثیر مهمی‌داشته باشد و بسیاری از بسته‌های شبیه سازی را بهتر کند. برای بهبود رابط بین مدل ماشین و شبکه سیستم قدرت خارجی، که به طور معمول با دستگاه فاز abc نمایش داده می‌شود، مدل‌های به اصطلاح حوزه دامنه (pD) [3]-[6] و ولتاژ-پشت-رآکتانس () [7]-[9] معرفی شده اند. اخیرا برای کارایی عددی رابط القا و مدل ماشین سنکرون در برنامه‌های شبیه سازی گذرای فضای حالت، یک مدار معادل شاخه RL پارامتر ثابت متحد در [10] پیشنهاد شده است. بهبود کارایی عددی و دقت مدل‌های ماشین سنکرون برای برنامه‌های نوع EMTP برای مدت طولانی جذاب بوده است. مدل‌های ماشین بسیاری در بسته‌های نرم افزاری متعددی شامل MicroTran [11]،ATP/EMTP [12]،PSCAD/EMTDC [13] و EMTP-RV [14] که به طور معمول مدلهای qd استفاده می‌شود، پیشنهاد و اجرا شده است. مزیت اصلی این مدلها این است که منجر به یک زیر ماتریس هدایت ماشین ثابت می‌شود[18]. با این وجود، پیش بینی نسبتا سریع پارامترهای الکتریکی خطاهای واسط را معرفی می‌کند که موجب کاهش قابل ملاحضه دقت عددی در چنین مدلهایی می‌شود و ممکن است در همگرایی را با مشکل مواجه کند[5]، [8]، [9]. در اجرای EMTP ، مزیت‌های مدل‌های ماشین سنکرون PD و VBR عموما به داشتن زیر ماتریس هدایت ماشین وابسته به موقعیت روتور/سرعت که عموما نیاز به بازفاکتورگیری از کل ماتریس G هدایت کل شبکه در هر پله زمانی وقتی موقعیت روتور تغییر می‌کند، می‌ارزد. کدل ماشین القا PD و VBR که زیر ماتریس هدایت ثابتی را بدست می‌دهد اخیرا توسط نویسنده‌های [15] پیشنهاد شده است. بدست آوردن ویژگی مشابه برای ماشین سنکرون VBR به دلیل برجستگی و ساختار معادلات چالش بسیار بزرگی است[8]. در عوض، تمرکز و هدف اصلی این مقاله ارائه یک مدل ماشین سنکرون PD جدید است که همچنین یک زیر ماتریس هدایت ثابت را در حل EMTP بدست دهد، که بنابر اطلاعات نویسنده قبلا پیشنهاد نشده است. خوانندگان علاقه مند کارهای مشابه خلاصه شده را در [8]، [10] و [15] خواهند یافت. ویژگی‌های مدل PD پیشنهادی و کارهای دیگر این مقاله در زیر خلاصه شده است. 1) این مقاله نشان می‌دهد که زیر ماتریس مقاومت معادل مدل ماشین سنکرون PD گسسته شده می‌تواند به طور ثابت بعلاوه یک عبارت وابسته به موقعیت روتور نشان داده شود. 2) این ویژگی برای بدست آوردن یک مدل که زیر ماتریس هدایت ماشین ثابتی را دارد در [15] با استفاده از تقریب تکنیگ برجستگی [16] استفاده شده است(با فرض ماشین به لحاظ مغناطیسی خطی). 3) مدل هدایت ثابت پیشنهادی (CC-PD) می‌تواند برای ماشین‌های قطب برجسته یا روتور گرد با پارامترهای متانسب مناسب برای دقت مورد نیاز و پله‌های زمانی گسسته بدست آید. 4) نشان داده شده است که مدل CC-PD پیشنهادی حتی برای پله‌های زمانی بزرگ همانند مدل PD سنتی دقت خوبی را دارد.