Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ"

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

oEwA1J6c4R

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

13.02.2021

Размер:

976.31 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 22

где Ut

– сигнал обратной связи по напряжению СГ; U0

– уставка по напряжению,

, Eq ,

угол нагрузки, угловая скорость, э.д.с.

по поперечной оси, э.д.с.

возбудителя;

D, MM

коэффициент демпфирования и механический момент,

, X '

индуктивное сопротивление и переходное индуктивное сопротивление по

продольной

оси;

Xl индуктивное

сопротивление

линии

передачи;

ka ,

ke ,

k f коэффициенты усиления регулятора,

возбудителя и стабилизирующей

цепи

по

производной

E f

регулятора;

Tj постоянная

инерции

ротора;

e , d ,

q постоянные

времени,

возбудителя,

статора

по

продольной

поперечной осям; f , a

постоянная времени стабилизирующей цепи регулятора

по

производной

E f

постоянная

времени

усилителя

регуляторе,

UR , UD напряжения регулятора и обратной связи по производной E f .

В качестве модели исследования бифуркаций используется система уравнений

4-го порядка. Так как упрощенная модель является системой дифференциальных

уравнений выше третьего порядка и в правых частях присутствуют нелинейности,

то необходимое условие существования бифуркации в

модели СГ

выполняется,

другими словами, возможно существование бифуркационного значения

управляющего параметра k* в виде варьируемого параметра

Для моделирования процессов бифуркации значения параметров СГ4:

6,5c,

4c,

0,5c, k 0,05,

D 0,5с 1,

0,85Нм, k

50,

X ' 0, 26,

0, 46,

1,7,

X ' 0, 26, X

1,7 и настраиваемой модели по параметрам,

взятыми из модели СГ.

На рис. 3 представлен вид бифуркационного процесса в синхронном

генераторе в фазовом пространстве

(о.е.)

«угол нагрузки ( )

- часта ( )» –

2.5

бифуркации рождения цикла. Точка

(Б)

на

рисунке

называется

1.5

бифуркационной точкой, при этом

значение

k f

0,053

–

бифуркационное значение. С целью

0.5

демонстрации

эффективности

безынерционного параметрического

-0.5

алгоритма

борьбе

-1

бифуркационными

процессами

(хаотичностью)

проведено

-1.5

-2

моделирование

среде

Рис. 3

( рад)

Matlab/Simulink.

4 Андерсон П., Фуад А. Управление энергосистемами и устойчивость. - М: Энергия, 1980.- 569 c.

Если

адаптивный

регулятор

(o.e.)

подключается к СГ (точка Р) до

момента

возникновения

бифуркации, то через малое время

0.5

СГ

приводится

устойчивому

режиму,

при

этом

фазовая

траектория стремится к устойчивой

точке

(У)

для

любых

значениях

-0.5

k f (рис. 4).

-1

Для

уже

существующего

бифуркационного

режима

СГ

-1.50

0.5

1.5

2.5

3.5

(точка Б) получаем

аналогичный

Рис. 4

( рад)

результат,

когда

после

подключения адаптивного регулятора (точка Р), бифуркационный режим исчезает

и траектория приходит в точку равновесия (точка У), рис. 5, 6 (рис. 5 – переходные

процессы и рис. 6 – фазовая траектория).

o.eUo.e o.e
		15

		10
		5
2	2							U
1	1	1
0	0	0
-1	-1	-1
-2	-2
		-5

		-100	100	200	300	400	500	600
					Рис. 5			t, с

(о.е.)
3
2									Р
									Р
1
0
-1					Б
-1
-2	У
	У
-3
-4
-5
-6
-7
-2		0	2	4	6	8	10	12	14
					Рис. 6			( рад)

Вывод

Адаптивный регулятор на основе алгоритма безынерционной параметрической адаптации эффективно подавляет бифуркационные процессы (хаотичность) в синхронных генераторах.

В четвертой главе приведен синтез систем возбуждения синхронного генератора с алгоритмами безынерционной адаптации сигнального и параметрического типов. Выполнено моделирование работы синхронного генератора в сравнении переходных характеристик при работе со стандартным и адаптивным регуляторами.

Результаты исследования безынерционного алгоритма сигнального типа.

Линеаризованная система уравнений синхронного генератора ТГВ-300 МВт имеет следующий вид:

x1 x2 ,

x2 1x2 3 x1 4 x3 ,

			x3 2 x3 5 x2 5i f ,
			U 1x1 2 x3 ,
			fu ( 3 4 5 )x2 4 2 x3 4 5i f ,
где x1, x2 , x3	– переменные отклонения угла нагрузки ,										отклонения частоты ,
э.д.с. по поперечной оси			Eq ; U UГ напряжение СГ;								fu	отклонение частоты
напряжения	и i f	– ток			возбуждения			синхронного			генератора. Значения
коэффициентов		i , j	(i, j 1 5)				для		номинального				режима		(НР),
недовозбуждения (РН) и перевозбуждения (РП) приведены в таблице 2.
														Таблица 2

	1	2			3	4		5	1	2			3	4	5
Параметры	0,019	0,512		-16,94		8,9		0,8	0,15	0,003		0,004		0,066	0,512
	0,019	0,512		-16,94		8,9		0,8	0,15	0,003		0,004		0,066	0,512
	÷ 0,45	÷ 0,706		÷ 21,98		÷ 28,7	÷ 2,77		÷ 0,38	÷ 0,2		÷ 0,967		÷ 0,214	÷ 0,706
НР	0,249	0,513		13,98		21,23		1.9	0,308	0,142		0,275		0,159	0,513
РН	0,45	0,513		-10,36		11,5	2,546		0,302	0,01		0,014		0,213	0,513
РП	0,064	0,513			12	10,74	0,961		0,308	0,197		0,756		0,08	0,513
Уравнения настраиваемой модели точно совпадают с уравнениями СГ со
значениями коэффициентов					для номинального режима, но в правой части третьего
уравнения добавляется сигнал адаптации z								с алгоритмом
	z hsgnBT Pe –50sgn 2e 0,15e 0,0237e												,
					0			1	2			3
ˆ			ˆ		fu ), e3 ( ˆ ).
где e1 ( U U ),		e2 ( fu			fu ), e3 ( ˆ ).

Адаптивная функция осуществляется с помощью компенсационной цепи с малоинерционным фильтром, имеющим передаточную функцию Wф (1/ 0,002s 1) . Схема моделирования СГ с стандартным АРВ и адаптивным

регулятором в среде Matlab/Simulink представлена на рис 7.

U			fu	U
			fu	U
fu			U , fu , , Eq
fu

		i f
входы	АРВ			выходы

		B	Управление
z(t)		0	Управление
		0
			режимами
			режимами
Адаптивный
Адаптивный
регулятор
ˆ		z(t)
U		z(t)
ˆ			Синхронный
fu			генератор
	Настраиваемая
ˆ	Настраиваемая		Рис. 7
ˆ	модель

Результаты моделирования СГ представлены на рис 8, 9, где переходные характеристики СГ без адаптера представлены на рис 8, а переходные характеристики СГ после подключения адаптивного регулятора представлены на рис 9, где кривые 1, 2, 3 соответствуют переходным характеристикам

СГ в номинальном режиме, в режиме недовозбуждения и в режиме перевозбуждения. Эффективность адаптивного регулятора подтверждается

значительным сужением разброса временного интервала переходных процессов и стабилизацией их форм для СГ в трех режимов. Сравнение времени переходных характеристик СГ без адаптивного регулятора и с адаптивным регулятором представлено в табл. 3.

		14
U (о.е) fu (о.е)
	0.075.6
1.05	.4
1.05	0.05
	0.2
	0.025
											fu (о.е)
1	0 0
	-0.2		1	2
	-0.025				3
					3
											U (о.е)
0.95	-0.05- .4
	- .6
	-0.075
0.9	-0.8
0.9	-0.1	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
						Рис. 8						t, c
						Рис. 8
U (о.е) fu (о.е)
	0.6
	0.075
1.05	0.05.4
	0.2
	0.025
1	0 0										fu (о.е)
1	0 0
	-0.2		1		3
	-0.025		1	2

											U (о.е)
											U (о.е)
0.95	- .4
0.95	-0.05
	-0.075- .6
0.9	-0-.01.8		1	2			5	6	7	8	9	10
	0		1	2	3	4	5	6
	0		1	2	3	4	5	6
							Рис. 9					t, c
							Рис. 9
										Tаблица 3

			Время переходного процесса, с
Режим
Режим		U			fu
работы СГ		U			fu
работы СГ	без		с	без	с	без	с
	без		с	без	с	без	с
	адаптации		адаптацией	адаптации	адаптацией	адаптации	адаптацией

РН	8,5		2,4	9,5	3	9,5	3

НР	2		2	2,5	2,5	3	3

РП	3,5		2,2	7	3	8	3

Из результатов моделирования видно, что переходные характеристики СГ с адаптацией имеет разброс в интервале (2 – 3)с, разброс переходных характеристик системы без адаптации достигает (2 – 9,5)с. Данные результаты подтвердили, что адаптивный регулятор хорошо стабилизирует формы процессов при изменении режима работы сети, уменьшая перерегулирование и время регулирования напряжения и отклонения частоты по сравнению со стандартными настройками.

Результаты исследования безынерционного параметрического алгоритма. Эквивалентные уравнения синхронного генератора (полученные на основе уравнений, см. сноску 2) имеют вид:

U (t)

U (t) k5 (t)

(t)

E fd

(t),

k3 d

(t)

U (t)

(t)

M M (t),

k T

6 j

(t) (t),

где MM (t) – отклонение механического момента турбины.

Здесь ki (i 1,6) -

коэффициенты, характеризующие свойства СГ. Моделирование системы адаптивного управления СГ выполнено в среде MATLAB/Simulink при следующих значениях параметров СГ и настраиваемой модели (табл. 4):

Таблица 4

Параметры	k1	k2	k3	k4	k5	k6	d ,c	Tj , c
Синхронный	1,773	0,854	0,346	1,49	0,038	0,584	4	2,5
генератор

Настраиваемая	10,9	2,7435	0,13	0,4655	0,1	1,9512	4	2,5
модель

0,		723	0,038 0,19		0,146
В результате A 0,		585	0	0.687	, B	0

	0		1	0		0

0		6,85		0	0
	, B	6,85		0	0
0, 4	, B				.
0			0	2,5	0

Номинальные значения элементов матрицы А, с учетом особенности эквивалентной модели генератора (изменение знака разностей в скобках) и наличия неопределенности, выбраны как:

aij* 0,723 0,038 0,19; 0,585 0 5; 0 1 0 .

Для получения хорошего качества процессов адаптивного управления выбраны

следующие параметры адаптера: 12 10;					13		3; 21	6; 23 4.
Кроме этого, компоненты k11, k22					выбираются			в		ходе	моделирования
произвольно (но с		отрицательными значениями): k11 18 и									k22 8. Тогда
алгоритмы адаптации имеют следующий вид:
k		6,85( 10 1e e 0,038), k					6,85( 3 1e e 0,19),
12			1	2		13			1	3
k	21	2,5( 6 1e e 0,585),			k	23	2,5( 4 1e e			5).
	21	2	1			23		2	3

Законы адаптивного алгоритма получены в виде

uˆ1(t) k11e1(t) k12e2 (t) k13e3 (t), uˆ2 (t) k21e1(t) k22e2 (t) k23e3 (t),

где uˆ(t)

uˆ

(t) uˆ

(t)

T E

(t) M

(t) T

, e (t) U (t),e

(t) (t),e (t) (t).

Эффективность адаптивного алгоритма исследована при изменении нескольких значений элементов матрицы A синхронного генератора и рассмотрении переходных процессов по частоте и напряжению. Значения коэффициентов

одновременно увеличиваются или снижаются в 5 раз. Тогда получаем

	0, 723		0,19	0,19			0, 723		0, 0076 0,19
A 2,925			0	3, 435	или	A		0,117	0	0,137	.
1						2
1						2
		0	1	0				0	1	0

Схема моделирования СГ с адаптивным регулятором в среде Matlab/Simulink представлена на рис 10.

Синхронный генератор

Вход

U			e2	uˆ2 (t)
U	1		e2	uˆ2 (t)
	1
	e	ˆ		Mux
			e3	ˆ	(t)
			e3	u1	(t)
ˆ			Адаптиный регулятор
U	ˆ		Адаптиный регулятор
	ˆ

Настраиваемая модель

Рис. 10

Результаты моделирования переходных процессов СГ с тремя наборами элементов матриц А, А1, А2 (с уменьшением/ увеличением в 5 раз и номинальными значениями) в среде MATLAB/Simulink представлены на рис. 11, 12, где на рис. 11

– переходные процессы синхронного генератора без адаптации, на рис. 12 – переходные процессы синхронного генератора с адаптацией.

U (о.е) (о.е)
0.03	0.03
0.02	0.02
0.01	0.01
0.01	0.01
0	0
0
-0.01	-0.01
-0.02	-0.02					А1		А2
-0.03	-0.03				А	А1		А2
-0.03	-0.03
-0.04	-0.04									U
										U
-0.05	-0.05
-0.06	-0.060
	-0.060	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
					Рис. 11						t, c
					Рис. 11

U (о.е) (о.е)
0.04	0.04
0.03	0.03
0.02	0.02
0.01	0.01
0	0
0	0
-0.01	-0.01
-0.02	-0.02	А		А1	А2
		А		А1	А2
-0.03	-0.03
-0.04	-0.04									U
										U
-0.05	-0.05
-0.06	-0.060	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
						Рис. 12				t, c
						Рис. 12

Исходя из результатов моделирования видно, что переходные характеристики СГ с адаптацией (время переходного процесса 3,5 – 4,5 с.) на рис. 3 локализованы в достаточно узкой окрестности кривых, что намного лучше переходных характеристик СГ без адаптации.

III Научный результат

Адаптивная система управления синхронным генератором с безынерционным алгоритмом адаптации полностью подавляет бифуркационные процессы и обеспечивает узкую локализацию (почти совпадение) переходных процессов синхронного генератора при значительных вариациях его параметров, что можно обобщить как «адаптивное управление СГ с усиленной грубостью».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.В виду решения задачи демпфирования только электромеханических процессов, выбраны и обоснованы основные исследовательские модели синхронного генератора, записанные на основе уравнений Парка - Горева в форме дифференциальных уравнений с выполнением процедур упрощения и понижения порядка. Структурные схемы моделей синхронного генератора адаптированы для моделирования в пакете MatLab/Simulink.

2.В разработках автоматических регуляторов возбуждения остаются базовыми методы линейной теории управления в синтезе алгоритмов управления, причем используются исключительно стандартные ПДзаконы. Однако в задачах управления синхронным генератором с неопределенностью (параметрическими возмущениями) эти методы малоэффективны.

3.Для стабилизации динамических характеристик синхронного генератора с системой возбуждения в различных режимных условиях наиболее целесообразно введение адаптивного управления на основе систем с моделями и безынерционными алгоритмами. Применение интеллектуальных методов управления (нейронные сети и нечеткие системы) на данной стадии развития АРВ еще не оправданно в виду их сложности в синтезе и дальнейшей эксплуатации.

4.Недостатком адаптивных алгоритмов в схемах с эталонной/настраиваемой моделью и параметрической адаптации является то, что сходимость алгоритмов экспоненциально устойчиво по переменным ошибки, но по процессам параметрической адаптации имеется только устойчивость по Ляпунову, что указывает на негрубость сходимости процессов параметрической адаптации.

5. В сигнальных алгоритмах идентификации/адаптации процесс представлен разрывной функцией, поэтому для использования его в качестве адаптивного управления необходимо введение усредняющего (малоинерционного) фильтра. Однако сходимость адаптивного процесса имеет характер диссипативности. Доказано, что размер предельного множества прямо зависит от значения параметра фильтра.

6. Синтезированный закон безынерционной параметрической адаптации обладает асимптотической (здесь, экспоненциальной) сходимостью процессов с нулевым

временем адаптации, грубой к неучтенным возмущениям и любым параметрическим отклонениям. Алгоритм предпочтителен для практического применения, так как беспрепятственно реализуется и универсален для управления техническими объектами.

7.Для подавления бифуркационных процессов в синхронных генераторах целесообразно использовать регуляторы, которые построены на основе адаптивного управления. Адаптивный регулятор на основе безынерционной параметрической адаптации эффективно (до полного исчезновения) подавляет бифуркацию в синхронных генераторах.

8.Адаптивная система управления синхронным генератором с безынерционным параметрическим алгоритмом обеспечивает узкую локализацию (почти, совпадение) переходных процессов синхронного генератора при значительных вариациях его параметров, что можно считать такое свойство, как адаптивное управление с усиленной грубостью.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Визданиях, рекомендованных ВАК

1.Ха Ань Туан. Адаптивное управление синхронным генератором на основе безынерционного параметрического алгоритма адаптации [Тект]/ Н.Д. Поляхов, Ха Ань Туан// Журнал «Электричество», 2014, №12– С.47-52.

2.Ха Ань Туан. Адаптивное управление синхронным генератором в режиме возникновения бифуркации [Текст]/ Н.Д. Поляхов, Ха Ань Туан// Интернет-

Журнал «Науковедение», 2014. Вып.5.

3. Ха Ань Туан. Управление техническими объектами на основе безынерционной параметрической адаптации [Текст]/ Н.Д. Поляхов, Ха Ань Туан// Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ», Сер. «Автоматизация и управление», СПб., 2014. Вып.7. – С.52 55.

4. Ха Ань Туан. Улучшение переходных характеристик синхронного генератора на основе адаптивного управления [Текст]/ Н.Д. Поляхов, Ха Ань Туан, Нгуен Тиен Тханг// Интернет-Журнал «Науковедение», 2014. Вып.1.

Вдругих изданиях

5.Ха Ань Туан. Адаптивное управление мощным синхронным генератором в режимах выдачи и потребления мощности [Текст]/ Н.Д. Поляхов, Ха Ань Туан// VIII Международной (XIX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу, 7-9 октября 2014 года, г. Саранск.

6.Ха Ань Туан. Улучшение переходных характеристик синхронного генератора на основе адаптивного управления [Текст]/ Н.Д. Поляхов, Ха Ань Туан// Материалы

Международной научно практической конференции «Актуальные научные вопросы и современные технологии», 28 июня 2013 г., г. Тамбов: ТРОО, 2013. Ч.3.С.134 138.

<<< < Предыдущая 12 / 22

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
13.02.2021313.73 Кб3LTPNCxELAA.pdf
#
13.02.2021343.66 Кб4NDVwWO28D2.pdf
#
13.02.2021251.21 Кб1nriU4Wrw3m.pdf
#
13.02.2021295.77 Кб0o4B27JBzCT.pdf
#
13.02.2021514.25 Кб0o5MAzPVWVv.pdf
#
13.02.2021976.31 Кб0oEwA1J6c4R.pdf
#
13.02.2021405.97 Кб0OJPHMe1OgS.pdf
#
13.02.2021354.61 Кб3Oky7lI40uV.pdf
#
13.02.2021364.46 Кб0OMf7DXkjX7.pdf
#
13.02.2021429.33 Кб24oOL23V78K6.pdf
#
13.02.2021490.48 Кб0p7S2fuEeJM.pdf