The enhancement of existing and the development of new electric power generation systems represent a pressing scientific and practical challenge. A mathematical model of a voltage modulator – a component of a contactless thyristor-based excitation system for a constant-frequency generator – has been developed as a tool for computer-based analysis of the regularities of electromagnetic processes at the design stage of fundamentally new, more reliable, and efficient power generation systems, specifically in terms of ensuring voltage frequency stability under conditions of variable generator rotor speed. The mathematical model, developed in phase coordinates based on the theory of mathematical modeling of electromechanical-thyristor systems, takes into account the commutation processes of the thyristors and the mutual influence of structural elements, which constitutes the scientific novelty of the work. Its software implementation is of practical importance for the development of next-generation power generation systems, which is the future direction of this research. The paper presents the results of a computer-based analysis of the voltage modulator, examining the impact of its circuit configuration on the course of electromagnetic processes, with the aim of system optimization.
[1] К. М. Василів, “Методи і моделі аналізу процесів автономних систем електроживлення на базі асинхронізованого генератора з безконтактним каскадним модульованим збуджувачем”, докторська дисертація, НУБіП, Київ, Україна, 2010.
[2] К. М. Василів, “Математична модель автономної електроенергетичної системи на базі генератора з двофазно-трифазним безконтактним модульованим збуджувачем”, Технічна електродинаміка, 2002, № 6, ст. 31–37.
[3] К. М. Василів, “Математична модель динамічних процесів автономної електроенергетичної системи на базі безконтактного асинхронізованого генератора з трифазно-трифазним каскадним модульованим збуджувачем”, Технічна електродинаміка, 2004, № 5, ст. 50–55.
[4] Л. І. Глухівский, Розрахунок періодичних процесів електротехнічих пристроїв, Львів, Вища школа, Україна, 1984.
[5] В. С. Перхач Теоретична електротехніка: лінійні кола, Київ: Вища школа, 1922.
[6] Е. Г. Плахтіна, “Математичне моделювання електромашинно-вентильних систем”, Львів, Вища школа, Україна, 1986.
[7] Р. В. Фільц, “Математичні основи теорії електромеханічних перетворювачів”, Київ, Наукова думка, Україна, 1979.
[8] Z. Zhang, W. Liu, D. Zhao, S. Mao, T. Meng and N. Jiao, “Steady‐state performance evaluations of three‐phase brushless asynchronous excitation system for aircraft starter/generator”, IET Electric Power Applications, 2016, vol. 10, № 8, p. 788–798. Available: https://doi.org/10.1049/iet-epa.2016.0077
[9] V. Krištof, M. Mešter, “Loss of excitation of synchronous generator”, Journal of Electrical Engineering, 2017, vol. 68, № 1, p. 54–60. [Online] Available: https://doi.org/10.1515/jee-2017-0007
[10] D. Jiang, et al., “Research on excitation system of synchronous generator”, Journal of Physics: Conference Series, 2020, vol. 1607, p. 012040. [Online] Available: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1607/1/012040
[11] W. E. Vanco, F. B. Silva, C. M. R. De Oliveira, J. R. B. A. Monteiro and J. M. M. De Oliveira, “A Proposal of Expansion and Implementation in Isolated Generation Systems Using Self-Excited Induction Generator With Synchronous Generator”, IEEE Access, 2019, vol. 7, p. 117188–117195. [Online] Available: https://doi.org/10.1109/access.2019.2937229
[12] J. K. Noland, K. B. Hjelmervik, U. Lundin, “Comparison of Thyristor-Controlled Rectification Topologies for a Six-Phase Rotating Brushless Permanent Magnet Exciter”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2016, vol. 31, № 1, p. 314–322. [Online] Available: https://doi.org/10.1109/tec.2015.2480884