Русская версия English version

Ресурсы стабилизации напряжения синхронного генератора АРВ сильного действия

Д.В. Армеев, А.В. Чехонадских, Г.Б. Нестеренко

Вестник ИГЭУ, 2017 г. выпуск 1, сс. 24—32

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Распространение в энергетике новых типов генерирующих и распределительных систем, с одной стороны, и расширение технических возможностей регулирования с помощью устройств силовой электроники, с другой, стимулируют синтез алгоритмов управления, которые обеспечивали бы устойчивую работу электрогенератора в локальной сети с учетом ее особенностей и ограничений. Оптимальные настройки АРВ, реализующего ПИД или ПДД2-управление, остаются актуальным направлением теории регулирования. Наряду с этим синтез систем, оптимальных по степени устойчивости при числе настраиваемых параметров более трех, остается малоизученным в связи с крайней сложностью возникающих оптимизационных проблем.

Материалы и методы: Нелинейная модель синхронного генератора с АРВ, реализующим ПИДД2-управление,  построена в Matlab (Simulink) и линеаризована относительно действующих значений установившегося режима. Оптимальные по степени устойчивости расположения полюсов линейной САУ найдены алгебраическими средствами с помощью анализа критических корневых диаграмм, что позволяет определять оптимальные и субоптимальные расположения без ненадежных и обременительных численных процедур. Контроль переходных процессов и качественная оценка подавления типичного возмущения проводились в нелинейной модели.

Результаты: Для четырехпараметрической ПИДД2-системы найдено экстремальное расположение полюсов с практически неограниченной степенью устойчивости, что достигается при чрезмерных значениях параметров регулирования. При фиксации интегрального либо пропорционального коэффициентов управления оптимизацией по трем параметрам получено удовлетворительное время подавления возмущения при отсутствии перерегулирования.

Выводы: настройка ПИДД2-управления позволяет достигать практически любой степени устойчивости линеаризованной модели генератора с АРВ за счет соответствующего увеличения коэффициентов регулирования. Целесообразным оказывается поиск оптимального регулятора с заданием приемлемого значения одного из коэффициентов. Это открывает перспективу стабилизации этим же методом двух- и трехмашинных систем АРВ сильного действия в локальных сетях электроснабжения.

 Ключевые слова: синхронный генератор, стабилизация напряжения, установившийся режим, статическая устойчивость, полиномиальный синтез, ПИДД2-управление, оптимальное расположение полюсов, критические корневые диаграммы.

Список литературы на русском языке: 

1. Веников В.А.  Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М.: Высш. шк., 1985. – 536 с.

2. Momoh J. SMART GRID Fundamentals of Design and Analysis // IEEE PRESS. – Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2012.

3. Kassakian J., Schmalensee R. The future of the electric grid: An interdisciplinary MIT study. Technical report / Massachusetts Institute of Technology, 2011.

4. Demeo A., Peterson M.L. Community Smart Grid Utilizing Dynamic Demand Response and Tidal Power for Grid Stabilization // Smart Grid and Renewable Energy. – 2013. – No 4. – P. 465–472.

5. Sharaf A.M., Gandoman F.H. FACTS Based Stabilization for Smart Grid Applications // International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering. – 2014. – Vol. 8, No 11. – P. 1807–1811.

6. Lakshma Naik V. A Comparison Scheme of Dynamic Voltage for Smart Electric Grid Stabilization and Efficient Utilization using FACTS // International Journal of Latest Trends in Engineering and Technology. – 2015. – Vol. 6, Issue 2. – P. 353–364.

7. Жданов П.С.  Вопросы устойчивости электрических систем. – М.: Энергия, 1979.

8. Поляк Б.Т., Щербаков П.С. Трудные задачи линейной теории управления. Некоторые подходы к их решению // Автоматика и телемеханика. – 2005. – № 5. –
С. 7–46.

9. Polyak B.T., Gryazina E.N. Stability domain in the parameter space: D-decomposition revisited // Automatica. – 2006. – Issue 42. – P. 13–26.

10. Datta A., Ho M.-T., Bhattacharyya S.R. Structure and Synthesis of PID Controllers. – N.Y.: Springer, 2000.

11.  Анисимов А.А., Тарарыкин С.В., Аполонский В.В. Параметрическая оптимизация электромеханических систем с регуляторами и наблюдателями состояния // Вестник ИГЭУ. – 2016. – Вып. 2. – С. 21–26.

12. Чехонадских А.В.  О ступенчато-дифферен-циальной оптимизации корней характеристического многочлена САУ // Науч. вестник НГТУ. – 2008. – № 4(33). –
С. 205–208.

13. Корюкин А.Н., Чехонадских А.В.Предел устойчивости трехмассовой системы с регулятором 3-го порядка. Ч. 1 // Сб. науч. тр. НГТУ. – 2011. – № 4(66). – С. 3–22.

14. Чехонадских А.В. Экстремальные расположения полюсов систем автоматического управления с регулятором пониженного порядка // Автоматика и телемеханика. – 2014. – № 10. – С. 6–24.

15. Armeev D.V., Chekhonadskikh A.V., Voevoda A.A. Modal optimization of AVR for synchronous generator using the finite gradient // International Siberian conference on control and communications (SIBCON–2015): proc., Omsk, 21–23 May, 2015. – Omsk: IEEE, 2015.

16. Шойко В.П. Автоматическое регулирование в электрических системах. – Новосибирск: НГТУ, 2012.

17.  Хрущев Ю.В., Заподовников К.И., Юшков А.Ю. Электромеханические переходные процессы в электроэнергетических системах. – Томск: Изд-во ТПУ, 2012.

18. Москвин И.А. Колебательная статическая устойчивость электроэнергетической системы // Вестник ИГЭУ. – 2013. – Вып. 5.– С. 46–50.

Ключевые слова на русском языке: 
синхронный генератор, стабилизация напряжения, установившийся режим, статическая устойчивость, полиномиальный синтез, ПИДД<sub>2</sub>-управление, оптимальное расположение полюсов, критические корневые диаграммы
Ключевые слова на английском языке: 
synchronous generator, voltage regulation, steady state mode, static stability, polynomial design, PIDD<sub>2</sub> control, optimal pole location, critical root diagrams
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2017.1.024-032
Количество скачиваний: 
64