Блинников Михаил Евгеньевич, аспирант
660074, г. Красноярск, ул. Академика Киренского, 26
Mikhail E. Blinnikov, Postgraduate Student
26 Kirensky St., Krasnoyarsk, 660074
Пантелеев Василий Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой электроэнергетики
660074, г. Красноярск, ул. Академика Киренского, 26
Vasiliy I. Panteleev, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Electric Power Engineering Department
26 Kirensky St., Krasnoyarsk, 660074
Цель – формирование закона и представление методики расчета параметров арктангенциального частотного пуска синхронной машины с маховичным накопителем энергии. Объектом исследования является электротехнический комплекс с маховичным накопителем энергии в составе трансформаторной подстанции непромышленных потребителей. Данный комплекс состоит из маховичного накопителя, синхронной машины, преобразователя частоты и системы управления. Анализ протекающих при пуске процессов выполнен в относительных единицах в dq-координатах. Для описания начального этапа пуска изменение частоты и напряжения представлены линейной, изменение электромагнитного момента синусоидальной, а изменение угла нагрузки квадратичной зависимостью от времени. Для проверки результатов проведено имитационное моделирование в среде SimInTech на основании системы дифференциальных уравнений Парка–Горева для синхронной машины. Представлено краткое описание и предложена методика расчета параметров закона частотного пуска c изменением частоты по арктангенциальной зависимости для синхронной машины с маховичным накопителем энергии. Эту зависимость можно характеризировать параметром σ, определяющим максимум ускорения, и продолжительностью пуска Tп. Показано, что ускорение ротора и потребляемый ток достигают наибольших значений к середине продолжительности пускового режима. Сравнение результатов расчета параметров частотного пуска для синхронной машины с маховичным накопителем и имитационного моделирования показало наибольшее отклонение параметров до 13%. Предложенный закон управления частотного пуска и методика расчета его параметров для синхронной машины с маховичным накопителем энергии позволяют обеспечить регулируемый пуск с заданным пиковым значением пускового тока и расчетной продолжительностью пуска. Результаты работы могут способствовать стандартизации и распространению маховичных накопителей энергии на действующих и вновь вводимых объектах.
This study presents a control law and the methodology for calculating the parameters of a frequency-controlled start using an arctangent-based approach for a synchronous machine equipped with a flywheel energy storage system. The electrical engineering system incorporating a flywheel energy storage unit within a transformer substation serving non-industrial consumers was examined. This system consists of a flywheel energy storage unit, a synchronous machine, a frequency converter, and a control system. The startup processes were analyzed in perunit values using dq coordinates. The initial startup stage was described using a linear function for frequency and voltage, a sinusoidal function for electromagnetic torque, and a quadratic time dependence for load angle. The results were validated by simulation modeling in the SimInTech environment, which is based on the Park–Gorev system of differential equations for a synchronous machine. A methodology is proposed for calculating the parameters of a frequency-controlled start law with arctangent frequency variation for a synchronous machine with a flywheel energy storage system. The proposed law is defined by a parameter s that determines the maximum acceleration and start duration Ts. The results show that rotor acceleration and current consumption reach their maximum values near the midpoint of the startup interval. A comparison between the calculated frequency-start parameters for the synchronous machine with flywheel energy storage and the simulation results revealed a maximum parameter deviation of up to 13%. The proposed frequency-start control law and the associated methodology for calculating its parameters enable a controlled start with a specified peak starting current and a predetermined start duration. These results support the standardization and wider adoption of flywheel energy storage systems in both existing and newly commissioned facilities.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.