Диссертация (1143719), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В случае состатическимрегуляторомнапряжениясигналпоотклонениючастотыформировался реальным дифференцирующим звеном с большой постояннойвремени. При этом выходной сигнал искажался как по амплитуде, так и по фазе,104что негативно сказывалось на качестве переходных процессов. Для минимизацииэтих искажений отклонение по частоте напряжения вычисляется следующимобразом:∆ = 1 − ;(5.8)где – текущее значение частоты напряжения в о.е.В этом случае преднамеренно предполагается, что в установившемсярежиме частота напряжения всегда равна 50 Гц. Однако в реально существующихЭЭС частота напряжения не является стабильной величиной и в различныхсегментах ЭЭС ее значение варьируется в пределах 50±0,4Гц.
Если пренебречьэтим и рассматривать синхронную частоту как константу, то в результатеполучим погрешность в регулировании величины напряжения. Для компенсацииэтой ошибки необходим астатический регулятор напряжения. Применениеинтегратора обеспечивает точность регулирования напряжения в заданной точкеза счет компенсации ошибки, обусловленной методом определения отклонениячастоты от установившегося значения.Математическая модель адаптивного ЦАРВ с астатическим регуляторомнапряжения представлена на рисунке 5.10. Частота выборки равна fs=5 кГц.Регулятор напряжения выполнен пропорционально-интегральным.
Как и впредыдущемслучае,пропорциональныйкоэффициентявляетсявходнойпеременной для нечеткого аппроксиматора, т.е. в зависимости от его значенияопределяются коэффициенты системного стабилизатора. Нарисунке 5.10 егозначение =500. Соотношение между пропорциональным и интегральнымкоэффициентами равно двум. В ходе исследования это соотношение изменятьсяне будет, т.е. коэффициент усиления интегральной составляющей всегда в 2 разаменьше пропорционального. Системный стабилизатор включает в себя канал поотклонению частоты напряжения и канал первой производной этой частоты.Расчет значения частоты напряжения осуществляется согласно методике,рассмотренной в разделе 5.2. Для подавления высокочастотных составляющих вканале стабилизации по отклонению частоты используются два БИХ – фильтра 1-105ого порядка.
Расчет величины отклонения частоты напряжения выполняетсясогласно выражению (5.8).Рисунок 5.10 - Математическая модель адаптивного цифрового АРВ састатическим регулятором напряжения.106Коэффициенты, рассчитанные нечетким аппроксиматором, нуждаются вдополнительной коррекции. Эта необходимость вызвана тем, что нечеткийаппроксиматор проектировался для работы с системным стабилизатором,входными переменными которого являются механическое скольжение s иизбыточнаямощность∆8.ВрассматриваемомЦАРВвходнымистабилизирующими переменными являются частота напряжения ∆ и еёпроизводная9ä9C. С учетом этого скорректированные коэффициенты каналовстабилизации по отклонению частоты и ее производной будут определятьсяследующими выражениями: = 0,421 ∙ ∆7 = 21 ∙ ∆: ∙ $S(5.9)где ∆7 и ∆: – коэффициенты, рассчитанные нечетким аппрокиматором; $S– механическая постоянная энергоблока. Коэффициент 0,421 необходим для учетазамены входной переменной s на частоту напряжения fU.
Коэффициент созначением равным 21 в канале стабилизации по производной частотыкорректируетамплитудныеискажения,возникающиеприоперациидифференцирования.Эквивалентная схема адаптивного ЦАРВ в непрерывных функцияхпредставлена на рисунке 5.11.Первоначально определим, инвариантна ли рассматриваемая адаптивнаяСАУВ к изменению коэффициента усиления по напряжению . С этой цельюрассмотримпереходныепроцессыпоуправляющемуивозмущающемувоздействиям при различных значениях для нескольких типов синхронныхмашин. ЭЭС представлена эквивалентной схемой «генератор-линия-ШБМ».Параметры моделирования.Активная мощность: P=0.6 о.е.Внешнее индуктивное сопротивление линии: )вн =0.22Сценарий моделирования: на 10-ой секунде наброс мощности ∆P=0.05 о.е.,на 15-ой - изменение задания напряжения ∆U0=0.01.107Рисунок 5.11 - Аналог структурной схемы цифрового АРВ в непрерывныхфункциях.Результаты моделирования представлены на рисунках 5.12 –5.14.Несмотря на то, что в данном случае используется метод, позволяющийминимизировать амплитудно-фазовые искажения, связанные с определениемотклонения частоты напряжения, показатели качества переходных процессовуступаютсистемеуправлениясидеализированнымадаптивнымАРВ.Перерегулирование составляет 8 – 20% и во всех случаях возрастает сувеличением коэффициента усиления по напряжению .
Тем не менеепереходные процессы близки к апериодическим и характеризуются высокойстепенью демпфирования электромеханических колебаний, что, в свою очередь,позволяет говорить о приемлемой точности расчета коэффициентов системногостабилизатора.108Рисунок 5.12 – Переходные процессы в ЭЭС с генератором МТ-30-6 ИЭМ.Рисунок 5.13 – Переходные процессы в ЭЭС с генератором СВФ Ãö− 64.109Рисунок 5.14 – Переходные процессы в ЭЭС с генератором БелорусскойАЭС.Далее на примере тех же генераторов проверим насколько рассматриваемаяСАУВ адаптируется изменению внешней электрической сети, а именно кизменению внешнего индуктивного сопротивления линии )вн . Как и впредыдущем случае, моделируются два режима: на 10 – ой секунде набросмощности ∆P=0.05 о.е., на 15 – ой изменение задания напряжения ∆U0=0.01.Начальные условия остаются прежними: P=0.6 о.е.
Значения внешнегоиндуктивного сопротивления: )вн =[0.1;0.2;0.4].Графики переходных процессов в ЭЭС с генераторами МТ-30-6 ИЭМ,СВФ Ãö− 64 и турбогенератором Белорусской АЭС с различными значениямивнешнего индуктивного сопротивления )вн представлены на рисунках 5.15 – 5.17.110(Рисунок 5.15 – Переходные процессы в ЭЭС с генератором МТ-30-6 ИЭМ 100).(Рисунок 5.16 – Переходные процессы в ЭЭС с генератором СВФ 300). Ãö− 64111Рисунок 5.17 – Переходные процессы в ЭЭС с генератором БелорусскойАЭС ( 300).Из полученных результатов моделирования следует, что изменениевнешнего индуктивного сопротивления )вн не оказывает существенного влиянияна качество переходных процессов по управляющему и возмущающемувоздействию.
С увеличением )вн с 0.1 до 0.4 незначительно возрастаетперерегулирование (на величину не более 10%), но в целом адаптивный АРВ засчет эффективного демпфирования электромеханических колебаний обеспечиваетапериодический характер переходных процессов. Необходимо также отметить,что наличие интегральной составляющей в канале регулирования напряжениявноситвпереходныйустановившегосяпроцессзначения.эффектПопыткаего«дотягивания»снижениянапряженияпутемдоувеличениякоэффициента усиления интегратора в некоторых случаях может привести кснижениюкачестваперерегулирования.переходногопроцессаиз-зароставеличины1125.5 Сравнительный анализ адаптивных систем управления.Оценку эффективности параметрической адаптации рассмотренных системуправления проведем с применением теории нечетких множеств.
Для этогопредлагается ввести такой показатель как «степень адаптивности», которыйхарактеризует соответствие обеспечиваемых критериев качества переходныхпроцессов заданным при различных параметрах объекта управления. Посколькуна этапе проектирования нечеткого аппроксиматора в качестве «эталонных» быливыбраны монотонные переходные процессы, то количественную оценку степениадаптивности САУ к изменению параметров объекта управления предлагаетсяпровести на основе функций принадлежности полученных переходных процессовк множеству «монотонный переходный процесс». В классической интерпретациимонотонными переходными процессами называют такие процессы, когдапроизводная регулируемой величины на протяжении всего переходного процессане изменяет свой знак.
В нашем случае множество «Монотонные переходныепроцессы» будет характеризоваться нулевым перерегулированием и степеньюзатухания равной 1. Функции принадлежности переходного процесса к множеству«монотонные» могут определяться согласно одному из следующих выражений:dåvå >+(1 − 5; 1 − 1/æ);(5.9)dåvå = (1 − 5) ∙ (1 − 1/æ);(5.10)5 – перерегулирование в о.е.,5 ∈ [0,1];æ – коэффициент демпфирования, æ ∈ [1, ∞];выражение 1 − 1/æ определяет степень затухания колебаний.Оценкапроизведенаэффективностинауправляющемуосновепараметрическойкритериеввоздействию.РасчеткачествазначенияадаптациипереходныхфункцииСАУВбылапроцессовпопринадлежностипереходного процесса к множеству «монотонные» выполнен согласно (5.10).Далее, определены средние значения степени адаптивности dср приизменении коэффициента усиления регулятора напряжения и внешнегоиндуктивного сопротивления )вн для каждого генератора, а затем рассчитаныитоговые усредненные коэффициенты dU , характеризующие в целом каждую из113систем.
Предельное значение коэффициента эффективности параметрическойадаптации dU 1 является признаком полной адаптации системы управления кизменениям свойств объекта. Согласно результатам сравнительного анализаадаптивных САУВ, приведенных в таблице 5.1, следует, что адаптивная САУВ састатическим регулятором напряжения более эффективна и превосходит САУВ состатическим регулятором на ∆dU = 0.12.Коэффициенты эффективности параметрической адаптации САУВ:− для адаптивной САУВ со статическим регулятором dU = 0.72;− для адаптивной САУВ с астатическим регулятором dU = 0.84.114Таблица 5.1 Показатели качества переходных процессов и оценкаэффективности адаптивных САУВ.АРВГенераторАдаптивный со статическим РНМТ-30-6 ИЭМСВФ1680/185-64ТурбогенераторБАЭСku01001503001000100150300100010015030010000,23000,10,20,40,10,20,40,10,20,4МТ-30-6 ИЭМСВФ1680/185-64ТурбогенераторБАЭСАдаптивный с астатическим РНМТ-30-6 ИЭМСВФ1680/185-64ТурбогенераторБАЭСXвн ϭ,%50100200100300500100300500МТ-30-6 ИЭМ100СВФ1680/185-64300ТурбогенераторБАЭС3000,20,10,20,40,10,20,40,10,20,42526303015202520152330303030251725252530308151710151015202051510101513162020tp, сζ1-1/ζ1,81,71,71,21,21,21,112,32,22,32,31,81,71,41,251,11,251,52,31,511,11,20,90,70,82,31,51,50,61,11,70,90,70,91,81,51,617,5191621,5100010001000100010,489,516,825,2241000100010001000169,32010010010012,5323310003542100100100353224100035500,940,950,940,951,001,001,001,000,900,880,890,940,960,961,001,001,001,000,940,890,950,990,990,990,920,970,971,000,970,980,990,990,990,970,970,961,000,970,98(1-ϭ)·(1-1/ζ)0,707140,701050,656250,667440,849150,79920,749250,79920,768270,673750,626320,658330,672220,670830,749250,829170,749250,749250,703130,624730,6650,91080,84150,82170,8280,823440,872730,849150,777140,780950,94050,84150,8910,874290,823440,833750,839160,777140,784µсрµ∑0,680,80,680,720,70,780,660,860,840,80,840,890,840,81155.6 Проблема практической реализации адаптивных САУВ.На сегодняшний день основной проблемой, без решения которойпрактическая реализация адаптивных САУВ невозможна/затруднена, являетсяпроблема определения внешнего индуктивного сопротивления линии.
Методэквивалентирования [65], основанный на измерениях активной и реактивноймощностей в двух установившихся режимах работы генератора, давно нашелширокое практическое применение при наладке САУВ с жесткой структурой ификсированными значениями коэффициентов АРВ. При этом выбиралась некаякомпромисснаянастройка,обеспечивающаяудовлетворительноекачестворегулирования возбуждения во всех режимах. В случае адаптивного управленияна основе рассмотренного в данной работе метода, необходима постояннаякоррекция внешнего индуктивного сопротивления линии, а это, в свою очередь,связано с необходимостью проведения на электростанциях дополнительныхорганизационно-технических мероприятий по получению исходных данных длярасчета внешней эквивалентной сети.В настоящее время ведутся работы, направленные на совершенствованиеметода эквивалентирования энергосистемы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
