Диссертация (1143719), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Из представленных выше структурных схемследует, что сигнал по отклонению частоты формируется согласно следующемувыражению:∆ =(. )()∙ (1.2)∆ – выходной сигнал стабилизирующего канала по отклонению частоты.Затем этот сигнал умножается на коэффициент усиления и суммируется свыходными сигналами АРН и канала стабилизации по производной от частоты.Линейность звеньев передаточной функции канала стабилизации поотклонению частоты ∆ позволяет представить его структуру, как показано нарисунке 1.3.Рисунок 1.3 – Структура канала стабилизации по отклонению частоты ∆ .Частота напряжения, которая согласно (1.1) имеет две составляющие, поступает на реально дифференцирующее звено, которое одновременно выполняетфункцию фильтра высоких частот.
В результате происходит подавление постоянной составляющей . Выходной сигнал реального дифференцирующего звена,21представляющий производную частоты напряжения ′, поступает на инерционное звено с постоянной времени $ = 2&.Применение инерционного звена()с большой постоянной временивызвано необходимостью сдвига сигнала ′ в сторону запаздывания с цельюполучения максимально возможной синфазности выходного сигнала с реальнымзначением переменной составляющей ∆ .
По существу, переменная ∆заменяется ее модифицированной производной. Данный метод вносит в выходнойсигналканаластабилизациидостаточнобольшиеамплитудно-фазовыеискажения, т.е. регулятор получает искаженную информацию о состоянииобъекта управления, что и является основной причиной снижения качествапереходных процессов.Это можно показать и другим способом. Согласно амплитудно-фазовойчастотной характеристике (АФЧХ) канала стабилизации по отклонению частоты,представленной на рисунке 1.4, наименьшие амплитудно-фазовые искажениявыходного сигнала канала стабилизации по отклонению частоты будут при∆ = 0.3 Гц (1.9 рад/с). Если на вход канала подать синусоидальный сигнал) = *+(2, ∙ 0.3 ∙ -), то получим переходный процесс, который показан нарисунке 1.5.Несмотря на то, что канал оптимизирован под частоту 0.3 Гц, на первомполупериоде выходной сигнал искажается как по амплитуде, так и по фазе.
Этообусловлено наличием апериодической составляющей, затухание которой будетопределяться инерционным звеном().Во всех отечественных АРВ, начиная с АРВ-СД, применяется именно такойметод формирования сигнала по отклонению частоты от установившегосязначения, поэтому получить одновременно апериодические переходные процессыпо частоте и по напряжению достаточно сложно.Далее в работе будет показана теоретическая возможность одновременногополучения апериодических переходных процессов как по напряжению, так и почастоте. Такое качество переходных процессов достигается при условии22отсутствиявканалахстабилизацииамплитудно-фазовыхискажений,обусловленных методами измерения и обработки входных сигналов АРВ.Рисунок 1.4 – АФЧХ канала стабилизации по отклонению частоты [90].Рисунок 1.5 – Входной (синий цвет) и выходной (красный цвет) сигналы канала стабилизации по отклонению частоты.231.3 Выводы по главе 1.1. Одной из наиболее важных проблем современных САУВ являютсяамплитудно-фазовыеискажения,обработкипеременныхвходныхобусловленныесистемногометодамистабилизатора.измеренияиНаибольшиеискажения возникают при формировании сигнала «отклонение частоты отустановившегося значения», что оказывает негативное влияние на качествопереходных процессов.
Детально сформулировать проблему можно следующимобразом:− Определить точное значение отклонения частоты напряжения непредставляется возможным, поскольку неизвестно, как в результатепереходного процесса изменится синхронная скорость.− В методе, используемом в реальных САУВ, сигнал по отклонениючастоты заменяется ее производной, сдвинутой на четверть периода всторонузапаздывания.Этоиявляетсяосновнойпричинойамплитудно-фазовых искажений.− Дляобеспеченияоптимальногорегулированиянеобходимодемпфировать электромеханические колебания на начальном этапе ихразвития, а данный метод не позволяет осуществить этого из-запереходного процесса в самом канале стабилизации.2.
Не менее важная проблема связана с жёстким детерминированнымалгоритмом управления, который не позволяет сохранить оптимальное качестворегулирования при изменении режима работы генератора.3. С точки зрения теории автоматического управления, структурысовременных САУВ претерпели незначительные изменения по сравнению срегуляторами прошлого столетия.
Например, нетрудно заметить, что принципыформирования стабилизирующих сигналов остались теми же, что и в регулятореАРВ-СДП1 [65]. Указанные недостатки присущи не только отечественным АРВ, взарубежных системных стабилизаторах, входящих в состав САУВ, применяютсяте же методы формирования стабилизирующих сигналов.244. В настоящее время качественный скачок в развитии САУВ прежде всегообусловлен переходом на микропроцессорную технику. Это позволило увеличитьфункциональность, повысить помехозащищенность и точность регулирования.Кроме того, что немаловажно, при цифровой реализации САУВ существеннорасширились возможности создания оптимальных алгоритмов управления.25ГЛАВА2.МАТЕМАТИЧЕСКАЯМОДЕЛЬЭНЕРГОБЛОКАВСОСТАВЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ2.1Основныеметодымоделированиясинхронногогенератора,работающего в энергосистеме.ЭЭС представляет собой сложно-замкнутую разветвленную систему,которая, в свою очередь, состоит из отдельных взаимосвязанных систем иподсистем, функционирующих как единое целое, поэтому даже расчетустановившихся режимов является достаточно трудоемкой задачей.
ЭЭСвключаетвпреобразующих,себябольшоепередающих,количествоэлементов,распределяющихвырабатывающих,ипотребляющихэлектроэнергию.Применение традиционных методов к исследованию таких сложных систембез их предварительного упрощения затруднено, а зачастую невозможно. Этопостоянно заставляло искать достаточно простые и в то же время надежныеспособы эквивалентирования схем и режимов электроэнергетических систем,чтобы иметь возможность заменить всю внешнюю сеть исследуемой станцииэквивалентной схемой «линия - ШБМ».
Именно для такой простейшейэнергосистемы большинством авторов наиболее полно разработана теориястатической устойчивости [40].Метод эквивалентирования внешней электрической сети станции илиотдельного энергоблока, предложенный А.А. Юргановым и В.А.Кожевниковым[65], позволяет для отдельного круга задач допустить замещение всегоэнергообъединения ШБМ, соединенными с синхронным генератором линией сэквивалентным индуктивным сопротивлением )вн .Данный метод, получивший подтверждение на практике, существенноупрощает внешнюю исходную схему ЭЭС с минимальным риском получениянедостоверных результатов расчета.
Он применим для исследования какустановившихся, так и переходных процессов.26При проектировании систем регулирования возбуждением синхронныхгенераторов необходима детальная и тщательная проработка модели такогообъекта ЭЭС как сам генератор. Однако, даже для таких простых энергосистем,как «генератор-линия-ШБМ», аналитические методы синтеза САУВ достаточносложны и трудоемки из-за большого порядка и нелинейности дифференциальныхуравнений, описывающих модель генератора.Компьютерное моделирование, основанное на применении численныхметодов, позволяет преодолеть эти трудности, которые в ряде случаевоказываютсянепреодолимымиприаналитическихиэкспериментальныхисследованиях.
Это особенно актуально при изучении аварийных ситуаций, когдапроведение в этих целях экспериментов на реальном объекте в лучшем случаенеудобно, а чаще всего невозможно из-за риска привести объект в необратимоесостояние.До того, как широкое распространение получили быстродействующиецифровыекомпьютеры,основнымметодоммоделирования,помимоаналитического, было аналоговое моделирование. Достоинством таких моделейявлялась возможность получения результата в режиме реального времени.
Внастоящее время этот метод утратил свое значение, главным образом, из-засложности реализации и настройки самой модели, однако в некоторых случаях онеще применяется.Точность моделирования напрямую определяется тем, насколько детальноизучены реальные процессы объекта и насколько правильно их математическоеописание. Существует несколько подходов, связанных с моделированием СГ всоставе ЭЭС.
В зависимости от поставленной задачи СГ или группа генераторовдля каждого случая могут быть представлены разными моделями, т.е. на основепредыдущих исследований выделяют основные признаки объекта управления ипренебрегают второстепенными. Например, обычно пренебрегают активнымисопротивлениями статора, ЭДС трансформации и скольжения, насыщениеммагнитной системы, или демпферные контуры учитываются приближенно. Приэтом получают простые модели, которые легче поддаются анализу и при работе27не требуют большой вычислительной мощности. Для создания моделейподобного типа достаточно часто применяется такой метод как линеаризация,который позволяет использовать известный математический аппарат дляполучения решений уравнений в явном виде.
Однако, вместе с этим существуетриск получения недостоверных результатов или неполной информации оповедении объекта управления. Это может быть связано с неправильнымопределением основных и второстепенных признаков объекта или с невернымиупрощениями. Кроме того, недостатком данного метода является невозможностьприменения линеаризованных моделей при исследовании переходных процессов,связанных с большими возмущающими воздействиями.Наоснованиивышеизложенного,можносделатьзаключение,чтокомпьютерное моделирование является наиболее универсальным методоманализа сложных нелинейных и нестационарных систем.2.2 Моделирование первичного двигателя.Механический момент первичного двигателя турбо- и гидрогенераторовявляется функцией частоты вращения. Основным показателем работы первичногодвигателяявляетсямоментно-скоростнаяхарактеристика,определяющаязависимость механического момента от частоты вращения.Моментно-скоростную характеристику вблизи точки, соответствующей номинальнойчастоте вращения, в ограниченном диапазоне считают примерно линейной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
