Моделирование управления преобразователем в системе типа "сеть постоянного тока - сеть переменного тока"

Управление преобразователем выполняется в системе координат d-q, которая исходит из метода полевого или векторного управления электрическими машинами [1, 2]. Используя преобразование a-b-c-d-q, сложность связанных электрических величин упрощается и упрощает моделирование. Это неотъемлемая часть теории обобщенных электрических машин, где все трехфазные машины можно рассматривать как двухфазные примитивные машины с фиксированными обмотками статора и вращающимися витками ротора. Контроллер преобразователя используется для управления напряжением постоянного тока установки РГ, реактивной мощностью и коэффициентом мощности. Контур управления может быть получен из соотношения между преобразователем и напряжением сети (рисунок 1).

Соотношение между сетевым напряжением u _G и напряжением преобразователя u _C0N , учитывая падение напряжения на индукторе в стационарной системе отсчета, можно записать в виде [3]

^0 = 1

^л0 dr CONd

dt

+ ^G°.

La Lb Lc

Рисунок 1 – Схема подключения к сети через сетевой индуктор

В системе координате α-β это напряжение сети может быть записано как

^ G° = ^U g 0. ⁺ r^U G l 0-

После преобразования во вращающуюся систему отсчета при положительном направлении напряжения сети y^ug = ^ЛUg+j•^ЛUg.

Аналогично, ток преобразователя i _C0N может быть записан в фиксированной системе отсчета как

iл0 = /л0           g0 о

LC0N = LC0Na + j uC0N^, и во вращающейся системе отсчета может быть выражен как

.Gug _ .лид         лид

L CON = ^LC0Nd ^{+ j u}C0Nq .

Реальная часть напряжения сети определяется выражением лид

^Gu g    dl coNd         ^ли д      ^ли д

^Gd = l dt    ^l LC0Nq + uC0Nd, и мнимая часть может быть выражена как

^ид

—

лид д-тЛ^а

^{Ш1 l} CON d + ^UCONq ^-

лид _ , ^di CONq

^UGq = ¹ dt

Перестраивая в уравнении напряжение преобразователя uCON, получим лид лид      лид _ j dicONd        лид

^CONd = aGd    1 dt + Ш1 lCONq’ лид лид =  Лид _ / ^CONq _  . , -лид uCONq   aGq    1 dt     Ш1 lCONd-

В этой ориентированной системе отсчета вращающееся напряжение равно «лид = 1^1 и ucUa = ° - Несмотря на то, что u^^ = 0, выражение не исключается из уравнений для облегчения вывода уравнения управления.

Связь напряжения сети, напряжения преобразователя и тока преобразователя показана на векторной диаграмме (рисунок 2).

di лид          di ^лид

Падения напряжения контроллера на индукторе I Со™й и I c°Nq рассматриваются как выхода ПИ-контроллеров (пропорционально - интегральный контроллер) и выражаются

/ ^dicO^SNd _ 17      , ¹ А . ^л^^дд     _ ^л^и^д Л

L dt     КР (1 + sT1) (lCONd_ref   lCONdJ, лид diCONq             1      лид

_ ^{л лид l}CONq J.

1^Г = КР(1+^Т"1) (lCONq_ref ли лид

Заменяя выражение I —^^ на ^^oNd

л1лид и l-ico_

dt

на и лид_ч получим

лид                    1      лид    _ uCONd_ref    ^PVstJ (lCONd_ref лид                  1     лид

^ CONq_ref      ^ Р (1 + ^_tJ \ ^vCONq_ref

_ . лид      лид        лид lCONd) + uGd  + Ш1 lCONq,

_ . лид      лид        лид lCONq) + uGq + Ш1 lCONd ’

Фиксированная система координат

Рисунок 2 – Векторная диаграмма напряжения и тока в системе координат

d-q .

Внутренний цикл управления током контроллера преобразователя

может быть получен из уравнений и^а _ref и u^Q^_{q Tef} (рисунок 3).

Рисунок 3 – Внутренний цикл контроля преобразователя.

В этой ориентированной по напряжению системе отсчета i CONa равно активному току, а i ^ONq - отрицательному реактивному току. Этот активный ток рассчитывается из контура управления, который управляет напряжением постоянного тока для d- составляющей, а реактивный ток генерируется тем, который управляет выходным напряжением переменного тока для q-составляющей (рисунок 4). Во внешнем цикле управления постоянный активный ток от источника РГ подается вперед для повышения производительности контроллера. Этот цикл основан на схеме управления P-Q, которая обеспечивает независимое управление активным и реактивным выходом мощности. Эти два контура управления представляют собой общую структуру контроллера для модели установки РГ, используемой для изучения различных проблем в данной работе.

Рисунок 4 – Внешний цикл контроля преобразователя.