Розроблення та дослідження в середовищі MATLAB моделі автономного синхронного генератора зі скалярним частотним регулюванням

Abstract

Бакалаврська кваліфікаційна робота присвячена питанням моделювання та дослідження автономного синхронного генератора з регулюванням частоти за допомогою скалярного перетворювача частоти на моделі, розробленій в середовищі MATLAB. У вступі роботи розкрито питання актуальності застосування синхронних генераторів в народному господарстві. Перший розділ присвячений огляду та аналізу сучасних схем регулювання напруги автономного трифазного генератора. Здійснена класифікація автономних генераторів, опис генераторних систем із змінною швидкістю, застосування інверторів, описані характеристики ВЕУ, розглянуті вітрові турбіни з регульованою швидкістю та приклад дизайну системи. У другому розділі проведено аналіз систем синхронних генераторів. У цьому розділі описано систему генератора та перетворювача, а також деякі аспекти її конструкції. Розраховано значення компонентів для зразкової системи. Проблеми генерування обговорені більше з інженерної точки зору, ніж з теоретичної точки зору. Показана повна система генератора та її основні компоненти. В третьому розділі розглянута розробка в MATLAB моделі автономного синхронного генератора з самозбудженням, додатковим блоком навантаженням та регулюванням напруги поживача за використання перетворювача частоти зі скалярним керуванням. В четвертому розділі здійснено дослідження моделі автономного синхронного генератора з самозбудженням, додатковим блоком навантаження та регулювання напруги споживача за використання перетворювача частоти зі скалярним керуванням. Розглянуто також викривлення форми напруги під дією ПЧ. У розділі 5 зроблено огляд питань охорони праці та безпеки життєдіяльності. Шостий розділ присвячений економічній частині, і в цьому розділі було описано розрахунок основних етапів, їх економічну доцільність. Об’єкт дослідження – автономний синхронний генератор з збудженням. Предмет дослідження – перехідні процеси в автономному синхронному генераторі з збудженням та стабілізацією частоти для споживача за використання перетворювача частоти зі скалярним керуванням, зокрема самозбудження, зміна швидкості приводного вала, накид навантаження. Мета дослідження: розробити та дослідити в середовищі MATLAB модель автономного синхронного генератора з самозбудженням та стабілізацією частоти для споживача за використання перетворювача частоти зі скалярним керуванням.The bachelor's qualification work is devoted to the issues of modeling and research of an autonomous synchronous generator with frequency regulation using a scalar frequency converter on a model developed in the MATLAB environment. The introduction of the work reveals the issue of the relevance of the use of synchronous generators in the national economy. The first section is devoted to a review and analysis of modern voltage regulation schemes for an autonomous three-phase generator. The classification of autonomous generators, a description of variable-speed generator systems, the use of inverters, the characteristics of wind turbines are described, wind turbines with adjustable speed and an example of system design are considered. The second section analyzes synchronous generator systems. This section describes the generator and converter system, as well as some aspects of its design. The values of the components for a sample system are calculated. Generation problems are discussed more from an engineering point of view than from a theoretical point of view. The complete generator system and its main components are shown. The third section discusses the development in MATLAB of a model of an autonomous synchronous generator with self-excitation, an additional load unit and consumer voltage regulation using a frequency converter with scalar control. The fourth section studies the model of an autonomous synchronous generator with self-excitation, an additional load unit and consumer voltage regulation using a frequency converter with scalar control. The distortion of the voltage waveform under the action of the frequency converter is also considered. In section 5, an overview of labor protection and safety issues is given. The sixth section is devoted to the economic part, and this section describes the calculation of the main stages and their economic feasibility. Study object – an autonomous synchronous generator with excitation. Scope of research – transient processes in an autonomous synchronous generator with excitation and frequency stabilization for the consumer using a frequency converter with scalar control, in particular self-excitation, change in the speed of the drive shaft, load surge. Goal of research – to develop and investigate in the MATLAB environment a model of an autonomous synchronous generator with self-excitation and frequency stabilization for the consumer using a frequency converter with scalar control.