Диссертация (1143719), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Еслипренебречь этим и принять их значения за константы, то в статических системахуправления при расчете отклонения скорости или частоты от установившегосязначения возникает погрешность в регулировании величины напряжения.Причем, эту погрешность невозможно минимизировать за учет увеличениякоэффициента усиления регулятора напряжения, т.к. в этом случае для полученияоптимальных переходных процессов необходимо также увеличить коэффициентканала стабилизации по отклонению частоты.93Рассмотрим работу нечеткого аппроксиматора в составе адаптивных системуправления с двумя вариантами реализации АРВ.В первом варианте система управления выполнена на основе статическогорегулятора напряжения.
В этом случае, измерение отклонения частотынапряжения генератора осуществляется классическим способом с применениемдифференцирующего или так называемого разделительного звена с большойпостоянной времени. Важно еще раз отметить, что большая постоянная временинеобходима не только для фильтрации высокочастотных составляющих, которыевызваны методами измерения и операцией дифференцирования, а в первуюочередь для обеспечения фазового сдвига с целью получения синфазностивыходного сигнала канала стабилизации с реальным отклонением частотынапряжения.Во втором варианте, наоборот, преднамеренно предполагается стабильностьсинхронной скорости в ЭЭС. Отклонение частоты определяется как обычнаяразность: ∆ = − 1 [о. е.].
При этом ошибка в регулировании напряженияустраняется за счет применения астатического регулятора напряжения, которыйвыполнен пропорционально интегральным. Такая реализация АРВ предполагаетснижение амплитудно-фазовых искажений стабилизирующего сигнала поотклонению частоты.5.2 Метод определения частоты напряжения на шинах генератора.Для того, чтобы модель наиболее точно имитировала работу реальнойСАУВ, в качестве входных переменных регулятора напряжения и системногостабилизатора выбраны мгновенные значения статорного напряжения.
Спомощью обратного координатного преобразователя осуществляется переход отосей dq к осям αβ:ÉÊ = 9 &V*T − J *+TÉË = 9 *+T + J &V*TTÌ 0-T – внутренний угол генератора;(5.1)940 – угловая скорость вращения осей dq относительно неподвижных осей αβ(совпадает со скоростью вращения ротора).На практике обычно осуществляется переход от осей abc к осям αβ, т.е. дляудобства вычислений трехфазную машину замещают двухфазной:ÉÊ [É 1 (ÉÍ + ÉÎ !]ÉË @√@(ÉÍ 1 ÉÎ !(5.2)É [É + ÉÍ + ÉÎ ]@Частота напряжения на шинах генератора определяется по следующейметодике.В результате перехода от осей dq или от осей abc получаем проекцииÐÐÐÐÐÐÑвращающегося преобразующего вектора на оси Ò, Ó:ÉÊ = cos×ÉË sin×(5.3)ÐÐÐÐÐÐÑ×- угол между преобразующим вектором и осью Ò.ÐÐÐÐÐÐÑДалее необходимо вычислить модуль вектора : ØÉÊ + ÉË(5.4)Вычисленное значение модуля вектора необходимо для нормированияпроекций ÉÊ и ÉË , а также для формирования сигнала обратной связи понапряжению.
Нормирование производится с целью снижения погрешностивычисления частоты, связанной с изменением амплитуды напряжения:ÉÊÀ ÉËÀ ÙÚ cos× sin×(5.5)Полученные нормированные проекции необходимо продифференцировать:9ÙÀ19C9ÚÀ9C9Û9C9Û9Csin×cos×(5.6)Тогда частота напряжения на шинах генератора в о.е.
будет определятьсяследующим выражением:95 9Û9CØ(HÜHÜÞßà Û! ( áâÞ Û! HÝHÝ?(5.7)Структурная схема блока, вычисляющего частоту и амплитуду напряженияна выводах генератора, представлена на рисунке 5.1.Рисунок 5.1 - Структурная схема блока вычисления частоты и амплитудынапряжения на шинах генератора.Это наиболее простой, эффективный и «быстродействующий» метод,позволяющий на каждой выборке определять частоту и амплитудное значениенапряжения на шинах генератора.
В результате время измерения частотыснижается практически до нуля [54].5.3АдаптивныйцифровойАРВсостатическимрегуляторомнапряжения.Для проверки эффективности работы нечеткого аппроксиматора с АРВблизким к реальному была разработана модель дискретной системы управления счастотой выборки равной fs=5 кГц. Частота напряжения, используемая в качестве96входной переменной системного стабилизатора, определяется по методике, рассмотренной выше.
Математическая модель адаптивного цифрового АРВ (ЦАРВ)представлена на рисунке 5.2.Рисунок 5.2 - Математическая модель адаптивного цифрового АРВ.97Регулятор напряжения выполнен пропорциональным, с коэффициентомусиления . Канал по отклонению частоты выполнен на основе двух фильтров сбесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтров) 1-ого порядка.
Первый фильтр предназначен для подавления высокочастотных составляющих, присутствующих во входном сигнале, а также для фазового сдвига выходного сигнала, необходимого для обеспечения синфазности с величиной ∆ . На основе второго фильтра реализован цифровой дифференциатор, основной задачей которогоявляется определение величины отклонения частоты напряжения ∆ от установившегося значения . Полученное значение является входным сигналом дляканала стабилизации по производной частоты, который также представлен цифровым дифференциатором, реализованным с помощью БИХ-фильтра 1-ого порядка.Поскольку нечеткий аппроксиматор был первоначально спроектирован дляработы с такими входными переменными как скольжение и избыточная мощность, то в канал по производной частоты включен усилитель, учитывающийэлектромеханическую постоянную времени энергоблока $S .
Остальные усилители,присутствующие в обоих каналах, необходимы для компенсации амплитудныхискажений, вызванных операциями дифференцирования. Структура представленного АРВ является неизменной за исключением значений коэффициентов усиления ∆7 и ∆: , расчет которых, как и в случае с «идеальным» регулятором, осуществляется нечетким аппроксиматором на основе параметров схемы «генераторлиния-ШБМ» и коэффициента усиления .Применение БИХ-фильтров позволяет отобразить эквивалентную схемурассматриваемого АРВ в непрерывных функциях (рисунок 5.3).В целом структура регулятора данного идентична структуре АРВ СДП1, атакже АРВ-РЭМ700 и AVR-4М. Разница заключается методе определения частоты, в постоянных времени и коэффициентах усиления инерционных звеньев каналов стабилизации.98Рисунок 5.3 - Аналог структурной схемы цифрового АРВ в непрерывныхфункциях.Для начала определим, как изменился характер переходных процессов приизменении входных переменных нечеткого аппроксиматора, а также зависит лион от величины коэффициента усиления по напряжению .
Исследованиепроводится для трех типов генераторов: модельного турбогенератора МТ-30-6ИЭМ,гидрогенератораСВФ Ãö− 64итурбогенераторапроектируемойБелорусской АЭС.Параметры моделирования.Активная мощность: P=0.6 о.е.Внешнее индуктивное сопротивление линии: )вн =0,22Коэффициент усиления по напряжению: =[100;150;300;1000].Сценарий моделирования: на 10 – ой секунде наброс мощности ∆P=0.05о.е., на 15 – ой изменение задания напряжения на ∆U0=0.01.Графики переходных процессов в ЭЭС с различными типам генераторов призначениях коэффициента усиления по напряжению: =[100;150;300;1000]представлены на рисунках 5.4 – 5.6.99Рисунок 5.4 - Переходные процессы в ЭЭС с генератором МТ-30-6 ИЭМ.Рисунок 5.5 - Переходные процессы в ЭЭС с генератором СВФ Ãö− 64.100Рисунок 5.6 - Переходные процессы в ЭЭС с генератором БелорусскойАЭС.Результатымоделированияпоказывают,чтокачествопереходныхпроцессов по сравнению с «идеализированным» регулятором ухудшилось.Причиной являются амплитудно-фазовые искажения стабилизирующих сигналов,обусловленные методом измерения, дифференцированием и фильтрацией, а такжето, что нечеткий аппроксиматор был спроектирован для таких входныхпараметров, как избыточная мощность и скольжение.Изменение коэффициента усиления по напряжению в диапазоне от 100до 1000 не оказывает существенного влияния на время переходного процесса,улучшаетсялишьточностьподдержаниязаданногонапряжениявустановившемся режиме.
При этом перерегулирование изменяется на величину∆5 5% для генераторов МТ-30-6 ИЭМ и СВФ Ãö− 64. Наихудшиепоказатели качества переходных процессов наблюдаются при работе адаптивногоЦАРВстурбогенераторомБелорусскойАЭС:максимальноеперерегулирования составило 5 30%, величина ∆5 15%.значение101Рассмотрим влияние внешнего индуктивного сопротивления линии накачество переходных процессов, а также проверим для рассматриваемойструктуры предположение о пропорциональной зависимости коэффициентаусиления по отклонению частоты от внешнего индуктивного сопротивлениялинии, при котором обеспечивается оптимальное регулирование возбуждением.Как было показано ранее, для адаптивной системы с «идеальным» АРВ этазависимость выполнялась.Параметры моделирования.Активная мощность: P=0.6 о.е.Внешнее индуктивное сопротивление линии: )вн =[0.1; 0.2; 0.4]Коэффициент усиления по напряжению: =300.Сценарий моделирования: на 10 – ой секунде наброс мощности ∆P=0,05о.е., на 15 – ой изменение задания напряжения ∆U0=0,01.Переходные процессы в ЭЭС с индуктивными сопротивлениями линий)вн =[0.1; 0.2; 0.4] показаны на рисунках 5.7 – 5.9.Рисунок 5.7 - Переходные процессы в ЭЭС с генератором МТ-30-6 ИЭМ.102Рисунок 5.8 - Переходные процессы в ЭЭС с генератором СВФ Ãö− 64.Рисунок 5.9 - Переходные процессы в ЭЭС с генератором БелорусскойАЭС.103Изполученныхрезультатов,следует,чтодемпфированиеэлектромеханических колебаний наиболее эффективно для ЭЭС с внешниминдуктивным сопротивлением )вн =0.4.
Переходные процессы в зависимости оттипа генератора характеризуются перерегулированием 5 = 17 − 30% и вбольшинстве случаев имеют слабо колебательный характер. При четырехкратномизменении )вн величина перерегулирования изменяется на 5 – 8%.Вслучаесапериодическихстабилизацииадаптивнымпереходныхпоидеализированнымпроцессов,отклонениюАРВ,коэффициентскоростинеобходимодляполученияусилениябылоканалаизменятьпропорционально величине внешнего индуктивного сопротивления линии.
Дляданной структуры это условие не совсем верно. В переходных процессах частотаэлектромеханических колебаний определяется не только параметрами генератора,но и величиной внешнего индуктивного сопротивления линии. Следовательно,для адаптации САУВ к изменению параметров внешней сети необходимо менятьне только величину коэффициента усиления канала стабилизации по отклонениючастоты, но и постоянную времени реального дифференцирующего звена. Тем неменее коррекция коэффициента усиления по отклонению частоты от )вн даже втаком виде положительно влияет на качество переходных процессов, вособенности при больших значениях )вн5.4АдаптивныйцифровойАРВсастатическимрегуляторомнапряжения.РассмотримструктуруадаптивногоЦАРВнаосновенечеткогоаппроксиматора, в состав которой входят ПИ регулятор напряжения, каналстабилизации по отклонению частоты напряжения и канал стабилизациипроизводной частоты. Отличительной особенностью данного регулятора являетсяреализация канала стабилизации по отклонению частоты напряжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
