Розвиток методів та засобів комп’ютерного моделювання для дослідження електричних режимів дугової сталеплавильної печі

Abstract

Цель. Целью статьи является создание трехфазной в мгновенных координатах компьютерной Simulink-модели системы питания и системы автоматического регулирования (САР) координат электрического режима (ЭР) дуговой сталеплавильной печи типа ДСП-200, которая имеет удобный интерфейс для изменения структуры и параметров системы питания трехфазных дуг, структуры системы и законов управления электрическим режимом, а также стохастических характеристик параметрических и координатных возмущений. Методика. Для проведения исследований использовались положения теории электрических цепей, экспериментальные исследования и математическое и компьютерное моделирование в приложении Simulink программы Маtlab. Результаты. Создана высокоточная компьютерная в мгновенных координатах Simulink-модель системы питания и САР координат ЭР ДСП-200 и с ее использованием проведены исследования ЭР и получены оценки показателей функционирования дуговой печи в различных технологических периодах плавления и при различных структурах системы автоматического управления (САУ). Научная новизна. Впервые на основе сочетания элементов библиотеки приложения Simulink и типовых библиотечных блоков SimPowerSystems программы Matlab составлена трехфазная в мгновенных координатах полная модель системы питания и САУ ЭР дуговой печи ДСП-200, которая имеет значительные преимущества по точности, быстродействию и функциональным возможностям по сравнению с известными моделями. Практическая ценность. Возможность выполнения на созданной Simulink-модели математических экспериментов по исследованию показателей динамики регулирования координат ЭР и показателей электромагнитной совместимости режимов ДСП и электросети при действии детерминированных и случайных возмущений

Мета. Метою статті є створення трифазної у миттєвих координатах комп’ютерної Simulink-моделі системи живлення та системи автоматичного регулювання (САР) координат електричного режиму (ЕР) дугової сталеплавильної печі типу ДСП-200, яка має зручний інтерфейс для зміни структури та параметрів системи живлення трифазних дуг, структури системи та законів керування електричним режимом, а також стохастичних характеристик параметричних та координатних збурень. Методика. Для проведення досліджень використовувалися положення теорії електричних кіл, експериментальні дослідження і математичне та комп’ютерне моделювання в додатку Simulink пакету Маtlab. Результати. Створено високоточну комп’ютерну у миттєвих координатах Simulink-модель системи живлення та САР координат ЕР ДСП-200 та з її використанням проведено дослідження ЕР та отримано оцінки показників функціонування дугової печі у різних технологічних періодах плавлення та за різних структур системи автоматичного керування (САК). Наукова новизна. Вперше на основі поєднання елементів бібліотеки додатку Simulink та типових бібліотечних блоків SimPowerSystems програми Matlab складено трифазну у миттєвих координатах повну модель системи живлення та САК ЕР дугової печі ДСП-200, яка має значні переваги по точності, швидкодії та функціональних можливостях у порівнянні з відомими моделями. Практична цінність. Можливість виконання на створеній Simulink-моделі математичних експериментів з дослідження показників динаміки регулювання координат ЕР та показників електромагнітної сумісності режимів ДСП та електромережі при дії детермінованих і випадкових збурень.

Goal. The purpose of the article is the creation of a threephase instantaneous coordinates Simulink computer model of the power supply and automatic coordinates control system (ACS) of the DSP-200 type arc furnace electric mode (EM). The model has a convenient interface for changing the structure and parameters of the three-phase arcs power supply system, the structure and laws of the electric mode control system, as well as the stochastic characteristics of parametric and coordinate disturbances. Method. The provisions of the electric circuits theory, experimental study and mathematical and computer simulation in the Simulink system of the MatLAB computing environment were used for the research. Results. A high-precision instantaneous coordinates Simulink-model of the power supply system and electric mode coordinates ACS of the ER DSP-200 furnace was created. This model was used to study the EM and evaluate the performance of the arc furnace during various technological melting periods and with various structures of the automatic control system. Scientific novelty. For the first time, based on a combination of Simulink application library elements and SimPowerSystems standard library blocks of the MatLAB environment a complete high-precision three-phase instantaneous coordinate model of arc furnace DSP-200 power supply system and EM ACS was developed. The developed model has significant advantages in accuracy, performance and features compared to existing ones. Practical value. Possibility to run on the created Simulink-model mathematical experiments on the research of the electric mode coordinates control dynamic indices and electromagnetic compatibility indices of the electric arc furnace and the supply network under the influence of the deterministic and random perturbations.