UNEXPO.Maquinas Eléctricas III
Asignación 1. Modelación y simulación de una maquina sincrónica en
SimPowerSystems de MATLAB.
Objetivo.
Modelar y simular una maquina sincrónica en la herramienta SimPowerSystems de Matlab,
para observar y analizar su comportamiento dinámico después de ocurrir una perturbación.
Metodologia.
El programa SimPowerSystems es una herramienta de Matlab que se utiliza junto con el
Simulink para modelar y simular sistemas eléctricos de potencia. En la mayoría de los casos,
la simulación comienza armando en la ventana de trabajo el sistema eléctrico a simular,
mediante la interconexión de los diferentes componentes que existen en la librería del
powerlib. El ingreso o edición de los parámetros de cada componente, se realiza a través de
una ventana de datos desplegable. Luego se ajusta los parámetros de la simulación tales
como, tiempo máximo de simulación, paso de integración, tipo de simulación, etc.
Finalmente, se corre el programa y se visualiza los resultados de la simulación mediante un
osciloscopio. Cuando se tienen maquinas sincrónicas en la simulación se debe abrir powergui
y seleccionar Load Flow and Machine Initialization para correr un análisis de flujo de
potencia y calcular los valores iniciales de la maquina sincrónica.
Actividades.
1. Estudio del comportamiento dinámico de la MS conectada a una carga.
1.a Modele y simule una maquina sincrónica (MS) conectada a una carga para suministrar
su potencia nominal con fp en atraso. Corra la simulación con los valores iniciales de la MS
ajustados a cero. Luego corra de nuevo la simulación pero esta vez use powergui para
calcular los valores iniciales de la MS. En este caso la MS arranca desde el estado
estacionario. Observe las diferencias entre ambas simulaciones y haga sus comentarios.
1.b Modele y simule el comportamiento dinámico de la MS después de ocurrir una
perturbación. Use powergui y arranque la simulación en estado estacionario con el generador
entregando su potencia nominal con fp en atraso. Luego a los 0.1 segundos desconecte la
mitad de la carga. Observe y analice el comportamiento dinámico de la maquina sincrónica
considerando la excitación y potencia mecánica de entrada constante. Finalmente, repita la
simulación pero esta vez considere los sistemas de control de excitación y velocidad. Haga
sus comentarios.
2. Estudio del comportamiento dinámico de la MS conectada a un sistema de potencia
infinita.
Conecte la maquina sincrónica a un sistema de potencia infinita (SPI) a través de un
transformador de 100MVA, 13.8/115kV y reactancia de cortocircuito igual a 8%. Use
powergui y arranque la simulación en estado estacionario con el generador ajustado
inicialmente a tensión nominal y potencia activa igual al 70% de su potencia nominal. En t=
0.1s ocurre un cortocircuito trifásico en el lado de alta tensión del transformador, el cual es
despejado al cabo de 5 ciclos. Observe y analice el comportamiento dinámico de la MS
(corrientes de cortocircuito, tensiones en sus terminales, etc.). Haga sus comentarios.
Datos:
Maquina sincrónica:
100MVA – 13.8kV - 60Hz - 2polos
xd=1.93pu
xd’=0.23pu xd’’=0.195pu
xq=1.77pu
xq’=0.50pu xq’’=0.30pu
Tdo’=5.2s
Tdo’’=0.026s Tq’=0.81s
H=3.74kW-s/kVA
Sistema de excitación: IEEE tipo DC1
ka=50 Ta=0.02 kf=0.092 Tf=1.16
SPI:
115kV
Ra=0.0107pu
xl=0.17pu
Tq’’=0.027s
ke=-0.06
Te=0.57
0
