Введение
Функционирование электрооборудования в автономных энергосистемах (АЭС) имеет ряд особенностей, связанных с их ограниченной мощностью, а также с дополнительными показателями качества электроэнергии, оговоренными в стандартах на электроснабжение самолетов, вертолетов и на некоторые наземные объекты, имеющие в своем составе вентильные преобразователи.
Поэтому данное учебное пособие посвящено изучению современных методов и технологий автоматизации выполнения исследовательских и проектных работ в области электромеханических систем автономных объектов; формированию у магистрантов компетентности в области исследования и проектирования электромеханических систем с применением методов вычислительной математики и использованием средств компьютерного моделирования.
В настоящее время изучение электромеханических машинно-вентильных систем (МВС) совместно с полупроводниковыми преобразователями энергии возможно лишь с помощью новых компьютерных технологий на базе прикладных программных пакетов.
Магистранты должны не только знать возможности пакетов программ, но и владеть принципами и этапами создания компьютерных моделей элементов электрооборудования АЭС.
Проблемы, возникающие при исследовании машинно-вентильных систем, могут быть решены лишь путем глубокого изучения физических процессов во всех звеньях системы. При этом магистранту необходимо иметь навыки, умения и опыт в области исследования электромеханических систем с помощью математического моделирования и использовать этот опыт при разработке и реализации математических моделей элементов АЭС.
Изучение совместной работы вентильного электропривода с энергосистемой ограниченной мощности наиболее рационально осуществлять путем организации машинного эксперимента.
В учебном пособии рассмотрены основные типы моделей, используемые при исследовании сложных электромеханических систем, а также дается концепция структурного моделирования, приведены основные виды моделей динамических систем: структурных, концептуальных и имитационных.
Особое внимание уделено структурным и имитационным моделям неуправляемого и управляемого выпрямителей с эквивалентной нагрузкой, так как они являются составной частью полупроводникового энергетического автономного комплекса для питания регулируемого электромеханического преобразователя.
В имитационные модели автономных инверторов напряжения (АИН), предназначенных для создания источников питания регулируемой частоты и напряжения, вводился спектр высших гармоник регулируемой амплитуды для учета их влияния на элементы и системы электроснабжения.
Все модели, представленные в пособии, могут рассматриваться как база для изучения и исследования совместной работы электрооборудования ЛА и источников питания в лабораторном практикуме и при написании магистерской диссертации.
Контрольные Вопросы
1. Что является объектом моделирования?
2. Что такое система и когда следует считать ее динамической?
3. Что такое модель и какие виды моделей существуют?
4. Что такое имитационное моделирование?
Перечислите уровни описания структурной модели.
Четыре основных положения структурного моделирования динамических систем.
Контрольные Вопросы
1. Что такое алгоритмический базис?
Перечислите наиболее используемые классы динамических элементов и их характеристики.
Опишите систему линейных дифференциальных уравнений для двигателя постоянного тока.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные требования к СМФУ.
2. Дайте определение функционального блока модели.
3. Перечислите типовые функциональные блоки для САЭП.
4. Причины использования СМФУ в качестве единой внешней графической формы для различных математических моделей.
5. Перечислите последовательность действий для формирования элемента библиотеки моделей функциональных блоков.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Опишите особенности детализированного представления структурной матрицы с помощью N-графов.
Перечислите основные операции детализированных форм первого уровня.
Изобразите графические представления основных базовых операций.
Перечислите основные требования к средствам проведения вычислительного эксперимента.
Направления реализации постановки вычислительного эксперимента.
Опишите механизм преобразования систем уравнения в структурную матрицу и граф.
Приведите алгоритм построения детализированной структурной матрицы.
Алгоритмы формирования концептуальных
И вычислительных моделей ЭМС
Контрольные вопросы
Перечислите уровни иерархии концептуальных моделей.
2. В чем состоит основное отличие МСМ от МСМ КМ?
3. Для чего используется единое матричное структурное представление?
4. Как формируется матрично-структурное представление функциональной модели?
Приведите единую форму матрично-структурного преобразования как отдельного физического элемента, так и концептуальной модели на нижнем уровне.