Разработка регулятора синхронного компенсатора
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ли возбудителей VST1, VST2 синхронного компенсатора GC [11,12].
4. Синтез системы управления СК
4.1 Построение математической модели СК
Задача построения полной математической модели СК в настоящее время не решена. Как правило, разрабатываются частные модели [13]. В нашем случае ставится задача построения системы стабилизации ротора.
При построении модели примем следующие допущения:
рассматриваем только движение ротора относительно магнитного поля статора. Основным параметром в этом случае является угол ? между магнитной осью ротора и вектором магнитной индукции статора ;
при составлении уравнений движения ротора считаем, что регуляторы токов продольной и поперечной обмоток независимы (см. гл.2 и 3);
приращения значений моментов, действующих на ротор, незначительные.
Согласно [14] составим уравнение моментов, действующих на ротор
J??''= ?M. (4.1)
где: J- момент инерции ротора.
?М = Мс+ Мр , (4.2)
тогда подставив Мс и Мр из (2.4) получим
J??''= sin? +• sin2?. (4.3)
Подставив Eq из (2.6) получим следующее уравнение
J??'' =• +• . (4.4)
При максимальном значении потребляемой реактивной мощности ?=?/2, тогда
J??'' =• + • . (4.5)
Для поперечной обмотки в режиме потребления максимальной мощности ? ? 0, а следовательно sin 2? ? 2?. Уравнение (4.3) примет вид
J??'' - • =• 2 . (4.6)
Подставив числовые значения для J, xd, xq и Uш из табл.2.1, получим
.9•10-4 • ?'' - ? = 1.7 . (4.7)
В операторном виде
.9•10-4 •р2 ? - ?= 1.7 (4.8)
•р - 1) • р = 1.7.
Тогда передаточная функция ротора
W?(p) = . (4.9)
4.2 Построение структурной схемы СУ-q
Основной задачей при построении структурной схемы и моделировании системы управления является обеспечение стабильного положения ротора СК. У штатной системы управления компенсатором КСВБО 100-11У1 ошибка положения ротора равна 3 угл. градуса при погрешности датчика угла 1.5 угл. градуса. Перед нами ставится задача обеспечить, при том же датчике угла, ошибку положения ротора не более 2 угл. градуса.
Структурные схемы и результаты моделирования выполнены в среде Matlab (подпрограмма Simulink). Все параметры звеньев взяты из табл.2.1
Рис.4.1 Исходная структурная схема системы управления
Исходная схема приведена на рис.4.1. В схему введены следующие компоненты:
УСТАВКА - задатчик требуемого значения угла ? (в нашем случае ??0);
ПОПЕРЕЧНАЯ ОБМОТКА- обмотка предназначена для стабилизации положения ротора СК с постоянной времени Tq= 0.06сек (см.табл.2.1);
ПРОДОЛЬНАЯ ОБМОТКА- обмотка предназначена для регулирования cos? сети (реактивной мощности) с постоянной времени Td= 0.2сек. (см.табл.2.1);
КОМПЕНСАТОР- объект, описанный передаточной функцией (4.9).
Из (4.9) и рис.4.1 видно, что система является структурно-неустойчивой. Для таких систем устойчивость обеспечивается введением форсирующих звеньев и изменением структурной схемы системы [15]. Задачи подобного рода слабо освещены в литературе и единого рецепта их решения не существует. Поэтому будем решать задачу поэтапно. Сначала рассмотрим управление СК для вида (4.9). Структурная схема приведена на рис.4.2.
Рис.4.2 Структурная схема СУ-q без учета влияния поперечной обмотки
Параметры регулятора выбраны согласно рекомендациям [8] и [12]. Относительно большое значение коэффициента усиления (к=1000) связано с необходимостью высокой точности стабилизации ротора, а коэффициент передачи дифференциатора (кд=10) выбран из условия устойчивости системы стабилизации. На рис.4.3 приведены переходные процессы СУ:
.3а- переходный процесс на интервале 0-15сек (скачок реактивной мощности при t=1сек);
4.3б- переходный процесс развернут во времени ( ?? ? 10-3рад.)
Рис.4.3 Переходные процессы в СУ-q без учета поперечной обмотки
Расположение осциллограмм на рисунке: нижняя- возмущающее воздействие, средняя- ошибка системы ??, верхняя- выходной сигнал ?.
Введем в структурную схему поперечную обмотку (см.рис.4.4).
Рис.4.4 Структурная схема СУ-q с учетом поперечной обмотки
При моделировании системы приведенной на рис.4.4 получен расходящийся переходный процесс. Т.е. необходимо компенсировать наличие в СУ индуктивности поперечной обмотки. Физически это реализуется включением форсирующих конденсаторов [13].
Структурная схема СУ-q с учетом всех входящих звеньев ( тиристорный преобразователь тока возбуждения поперечной обмотки учитывается как пропорциональное звено при К=1) приведена на рис. 4.5
Рис.4.5 Полная структурная схема СУ-q
Рис. 4.6 Результаты моделирования полной структурной схемы СУ-q
Расположение осциллограмм на рисунке: нижняя- возмущающее воздействие, средняя- ошибка системы ??, верхняя- выходной сигнал ?.
Полученные динамические параметры синтезированной системы:
п? 3сек, ??=7.5•10-4рад ( 0.05о)
Учитывая погрешность датчика углового положения ротора ??датч.? 1.5о, получена общая ошибка системы
??? = ?? + ??датч = 0.05+1.5 = 1.55о (4.10)
Вывод: синтезированная система управления СК полностью удовлетворяет поставленным требованиям.
5. Программирование интерфейса
5.1 Общие характеристики системы управления
Программная часть системы управления СК построена по при?/p>