Диссертация (1143719), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Трансформатор: uкз = 10 %.Внешнее индуктивное сопротивление: xвн = 0,5 о.е.Активная мощность: 8 = 0.6 V. ¤.Напряжение на статоре: = 1 V. ¤.Расчет коэффициентов усиления каналов стабилизации адаптивного АРВвыполнен нечетким аппроксиматором на основе заданного коэффициента85усиления по напряжению, параметров генератора и внешнего индуктивногосопротивления: =500 е.в.н./е.н.с., ∆7 =44,3 е.н.с./е.ск, ∆: =0,38 е.н.с./е.н.с.С целью получения объективных результатов настройка параметров регулятора АРВ-РЭМ700, которые приведены в таблице 4.5, выполнена сотрудникомНПП «Русэлпром - Электромаш».Таблица 4.5 Параметры регулятора АРВ-РЭМ700Наименование параметраЗначениеКоэффициент усиления АРН в области высоких частот , е.в.н./е.н.с.
15Коэффициент усиления АРН в области низких частот , е.в.н./е.н.с. 200Постоянная времени интегрирования АРН $ , с1Коэффициент усиления по производной напряжения , е.в.н./е.н.с./c1Коэффициент усиления по отклонению частоты , е.в.н./Гц1Коэффициент усиления по производной тока ротора , е.в.н./е.т.р./c.
1.5Коэффициент усиления по производной частоты , е.в.н./ГцСценариймоделированияпереходныхпроцессов2поуправляющемувоздействию: на 1-ой секунде задание по напряжению статора изменяется навеличину ∆ = 0.01V. ¤., на 5-ой секунде на величину ∆ = −0.01V. ¤.Результаты моделирования переходного процесса по управляющемувоздействию,наоснованиикоторыхпроводиласьверификациямоделиадаптивного АРВ, представлены на рисунке 4.20.Графики переходных процессов наглядно демонстрируют, что результатымоделирования,практическиполученныесовпадают.наэталоннойМаксимальнаяиверифицируемойотносительнаямоделях,погрешностьрассогласования/расхождения составляет менее 10%, что позволяет считатьрезультат верификации вполне удовлетворительным.86Рисунок 4.20 – Переходные процессы по управляющему воздействию, полученные на эталонной и верифицируемой моделях.Оценивая эффективность работы регулятора АРВ-РЭМ700, необходимоотметить, что при данной настройке наиболее приоритетной регулируемойпеременной является напряжение.
Переходный процесс по управляющемувоздействию характеризуется монотонным изменением напряжения с нулевымперерегулированием.Однакоприэтомвозникаютэлектромеханическиеколебания ротора с достаточно низким коэффициентом демпфирования ζ≈3.24,что увеличивает время переходного процесс более чем в два раза. Время87переходногопроцессапонапряжениясоставляет2.5с,азатуханиеэлектромеханических колебаний происходит более чем за 5с. Этот примернаглядно демонстрирует, что попытка отдельной оптимизации переходногопроцесса одной из регулируемых переменных негативно влияет на переходныйпроцесс другой.Рассмотрим переходный процесс в ЭЭС с адаптивным АРВ. На первом этапе переходного процесса происходит резкое нарастание напряжения до 60% отзаданного значения.
Затем происходит провал (спад) напряжения, который обусловлен тем, что выходной сигнал каналов стабилизации имеет противоположныйзнак по отношению к сигналу АРН. Далее происходит плавное нарастание напряжения до установившегося значение. При этом перерегулирование составляет менее 5%, время переходного процесса – 1.7 с., а коэффициент демпфированияζ→∞.
Это достигается за счет определения оптимального соотношения между коэффициентом усиления АРН и коэффициентами каналов стабилизации.Все переходные процессы, рассмотренные ранее, были вызваны малымивозмущающими воздействиями. С целью проверки эффективности работыадаптивного АРВ при больших возмущениях было проведено исследованиепереходного процесса при трехфазном коротком замыкании во внешней сети затрансформатором. Это исследование было также выполнено на основематематической модели НПП «Русэлпром - Электромаш».Сценарий моделирования: на 1-ой секунде происходит короткое трехфазноезамыкание за трансформатором длительностью 0.15 с., после которого внешняясеть возвращается в исходное состояние.Графики переходного процесса с адаптивным регулятором и регуляторомАРВ-РЭМ700 при трехфазном коротком замыкании представлены на рисунке4.21.В качестве физических переменных, которые характеризуют данныйпереходный процесс, выбраны напряжение статора, синхронная ЭДС ]J и полныйугол нагрузки TU .
Для обоих регуляторов переходные процессы имеют ярковыраженный нелинейный характер.88Рисунок 4.21 - Переходные процессы при трехфазном коротком замыканииза трансформатором длительностью 0,15 с.89По окончанию короткого замыкания регулятор АРВ-РЭМ700 через 0.5 с.выходит из насыщения и напряжение достигает установившегося значения на 7секунде.
Графики изменения синхронной ЭДС ]J и полного угла нагрузки TUпоказывают, что затухание электромеханических колебаний происходит за тожевремя. Время переходного процесса составляет около 6 с.В отличие от АРВ-РЭМ700 адаптивный регулятор выходит из насыщенияпримерно через 2 с. В течение этого времени происходит колебательный процесс,при котором регулятор находиться в релейном режиме, т. е.
3 раза выходит намаксимальное и минимальное ограничения. Тем не менее, находясь в этомрежиме,адаптивныйрегуляторболееэффективнодемпфируетэлектромеханические колебания ротора. Время переходного процесса с моментакороткого замыкания составляет 3 с.4.5 Выводы по главе 4.1. Предложенный метод построения адаптивной САУВ СГ разработан наоснове двух предпосылок:− любая математическая система может быть аппроксимированасистемой, основанной на нечеткой логике (теорема FAT).− СГ в составе в сложно-замкнутой разветвленной энергосистемыможно заменить простой схемой «генератор-линия-ШБМ» (методэквивалентирования).2. Согласно рассмотренному методу адаптивную САУВ СГ можно условноразделить на две части:− АРВ, который непосредственно участвует в процессе управления.− Нечеткийнастройкуаппроксиматор,АРВдлявсехкоторыйопределяетсхемно-режимныхоптимальнуюусловийработыгенератора, а также адаптирует систему управления для работы сразличными типами СГ.3.
Введено понятие «идеализированный АРВ», который характеризуетсяотсутствием амплитудно-фазовых искажений в каналах стабилизации. Показано,90что в системах управления на его основе теоретически возможно одновременнополучить апериодические переходные процессы как по напряжению, так и поскольжению.4. Ключевым элементом адаптивной системы управления является нечеткийаппроксиматор.
Экспертная база знаний нечеткого аппроксиматора вместе свходными и выходными коррекциями представляют собой базу настроек, котораяпозволяет определять оптимальные значения коэффициентов стабилизирующихканалов для различных генераторов с учетом схемно-режимных условий ихработы и тем самым обеспечивать заданные критерии качества переходныхпроцессов.5. В соответствии с разработанной методикой приведен пример синтезаадаптивной системы с идеализированным АРВ. Определены зависимостикоэффициентов каналов стабилизации АРВ от коэффициента усиления регуляторанапряжения , а также от параметров схемы «генератор-линия-ШБМ»:− С увеличением коэффициента усиления регулятора напряжения длясохранения заданного качества переходных процессов коэффициентканала стабилизации по избыточной мощности должен уменьшаться,коэффициент канала стабилизации по скорости увеличиваться.
ДляАРВ с большим коэффициентом усиления ( >3200) отпадаетнеобходимость в стабилизации по избыточной мощности.− Для генераторов с большой постоянной времени $S коэффициентканаластабилизациипоизбыточноймощностидолжен∆:уменьшаться, а коэффициент канала стабилизации по скорости 7 .увеличиваться.− С ростом внешнего индуктивного сопротивления для сохранениязаданного качества переходных процессов необходимо увеличениекоэффициента ∆7 . В диапазоне 0,3 ≤ )вн ≤ 0, данная зависимостьблизка к линейной ∆7 =внвнб′∆7 . По мере уменьшения внешнего91Âиндуктивного сопротивления от 0,3 и ниже зависимость 7∆=(∆7 , )вн ) приобретает нелинейный характер.6.
Проверка эффективности работы нечеткого аппроксиматора проверена наследующих типах синхронных машин (параметры синхронных машин приведеныв приложении):− Гидрогенератор СВФ Ãö− 64.− Модельный генератор МТ-30-6, ИЭМ.− Синхронный двигатель СТД-1600 в генераторном режиме.− Турбогенератор Белорусской АЭС− Синхронный двигатель СДС-2500-6-6 в генераторном режиме.− Модельный генератор МГ-30-6.− Модельный генератор МГ-18,7 -6.− Модельный генератор МГ-15-6.В случаях с модельными генераторами серии МГ и синхронным двигателемСДС-2500-6-6, для получения монотонных переходных процессов значениекоэффициента ∆7 , рассчитанное нечетким аппроксиматором, потребовалосьувеличить в 3 раза.
Это свидетельствует о том, что нечеткий аппроксиматорадаптирует САУВ не к всем типам генераторов. Возможно, что практическаяреализация адаптивных САУВ должна осуществляться под конкретные типы илисерии генераторов.7. При сравнение верифицируемой модели с эталонной погрешность непревышала 10%, что свидетельствует о высокой степени достоверностирезультатов проведенного исследования.8. Анализ переходных процессов при малых и больших возмущающихвоздействиях показал, что адаптивный регулятор по своим демпфирующимсвойствам значительно превосходит АРВ-РЭМ700.
Это достигается за счетоптимального соотношения между коэффициентами регулятора напряжения исистемного стабилизатора, а также за счет минимизации амплитудно-фазовыхискажений в каналах стабилизации.92ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ АДАПТИВНЫХАВТОМАТИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ5.1 Постановка задачи.Вданномразделерассмотримсовместнуюработунечеткогоаппроксиматора с цифровыми моделями, которые более подробно воспроизводятхарактеристики реальных АРВ.
Основной целью этого исследования являетсяоценкавозможностиприменениярассмотренногораннеенечеткогоаппроксиматора в САУВ, у которых в качестве стабилизирующих входныхпеременных используются реально измеренные отклонение частоты напряженияи ее производная.При таком построении системного стабилизатора можно решить несколькопроблем:1. Отпадает необходимость установки дополнительного датчика дляизмерения частоты вращения.2. Исключается проблема, связанная с влиянием крутильных колебанийвала на работу каналов стабилизации.Какужеотмечалось,припрактическойреализациисистемныхстабилизаторов основной проблемой является определение точного значенияотклонения частоты напряжения от установившегося значения. Это обусловленотем, что установившиеся значения скорости вращения и частоты напряжения вреально существующих ЭЭС не являются стабильными величинами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
