Laboratory Load Model Based on 150 kVA Power Frequency Converter and Simulink Real-Time – Concept, Implementation, Experiments

First section of the paper provides technical specification of laboratory load model basing on 150 kVA power frequency converter and Simulink Real-Time platform. Assumptions, as well as control algorithm structure is presented. Theoretical considerations based on criteria which load types may be simulated using discussed laboratory setup, are described. As described model contains transformer with thyristor-controlled tap changer, wider scope of device capabilities is presented. Paper lists and describes tunable parameters, both: tunable during device operation and changed only before starting the experiment. Implementation details are given in second section of paper. Hardware structure is presented and described. Information about used communication interface, data maintenance and storage solution, as well as used Simulink real-time features are presented. List and description of all measurements is provided. Potential of laboratory setup modifications is evaluated. Third section describes performed laboratory tests. Different load configurations are described and experimental results are presented. This includes simulation of under frequency load shedding, frequency and voltage dependent characteristics of groups of load units, time characteristics of group of different load units in a chosen area and arbitrary active and reactive power regulation basing on defined schedule. Different operation modes of control algorithm are described: apparent power control, active and reactive power control, active and reactive current RMS value control.

W artykule opisano koncepcję oraz sposób realizacji laboratoryjnego modelu odbioru o mocy 150 kVA. Odbiornik zaprojektowano w taki sposób, aby umożliwić emulację zmienności mocy dowolnego odbioru. Integralnym elementem modelu jest transformator z energoelektronicznym przełącznikiem zaczepów. W pierwszej części artykułu przedstawiono założenia, strukturę przyjętego algorytmu sterowania, wymieniono i opisano podstawowe wielkości wejściowe i wyjściowe, a także wybrane wielkości parametryzujące. W drugiej części artykułu opisano strukturę sprzętową. Podano informacje o zastosowanym interfejsie komunikacyjnym, na temat sposobu zbierania i archiwizacji danych oraz wybranych funkcjonalności wykorzystywanego narzędzia, jakim jest Simulink Real-Time. W części trzeciej zaprezentowano przykładowe wyniki prób eksperymentalnych potwierdzające słuszność przyjętej koncepcji sterowania. Zamieszczone przykłady pokazują m.in. możliwości kształtowania zmienności mocy odbioru, skuteczności działania energoelektronicznego przełącznika zaczepów, czy wreszcie efekt działania zaimplementowanego algorytmu automatyki samoczynnego podczęstotliwościowego odciążenia.