میزان‌سازی تنظیم کننده‌های ولتاژ ژنراتورهای سنکرون با به کارگیری مدل ژنراتور درون خطی (on-line generator)
چکیده
تنظیم، رگولاتورهای ولتاژ اتوماتیک برای کنترل ولتاژ ژنراتورهای یک سیستم قدرت در بسیاری وضعیت ها برای حالت مدار باز یک ژنراتور سنکرون انجام شده است. معادلات اساسی ماشین های الکتریکی و همچنین اندازه گیری های دقیق نشان داده است که AVR ها در حالتی که به شبکه متصل هستند و تحت بار نامی کار می کنند بکلی رفتار متفاوتی نسبت به حالتی که مدار باز هستند از خود نشان می دهند. این مقاله روشی را برای تنظیم یک AVR تحت بار نامی ارائه کرده و سپس مقایسة حالت گذرا را در ولتاژ ترمینال در حالت متصل به شبکه و open-circuit می پردازد.
موضوع مورد مطالعه نصب یک ژنراتور در calgorcg ، Canada بود و در آن مشاهده کردیم که هنگامی که یک AVR را در حالتی که به شبکه متصل است تنظیم می کنیم بهبودی بیشتری در میرایی حالت گذرا حاصل می شود. همچنین در این حالت در انتقال توان نیزف میرایی بیشتری در در حالت گذرا حاصل می شود.
1. مقدمه
در بسیاری از مواقع، رگولاتورهای ولتاژ در نیروگاه ها برای ایجاد میرایی قابل توجه برای شرایط گذرا در حالت مدار باز نصب می شوند، در بسیاری از مواقع، در این رویه میزان سازی لازم است که ابتدا هم خود AVR و هم ژنراتور سنکرون را بر روی یک کامپیوتر آنالوگ و یا دیجیتال مدل کنیم (همانند شکل 1) تنظیمات مربوط به AVRها معمولاً در نیروگاه و در حین تصدی فازهای ژنراتور و کنترل کننده ها، انجام می گیرد.
شکل 1) بلاک دیاگرام مربوط به مدل مدار باز یک ژنراتور به منظور تنظیم AVR ها
با کمی تلاش می توان ای ن روش تنظیم سازی در شرایط مدار باز را به گونه ای به کار بریم که بتوانیم با کمک آن AVR ها را تحت بار نیز تنظیم کنیم. اگر AVR های مدار باز تأثیر منفی بر روی عملکرد سیستم هنگام فعالیت در حالت مدار بسته نداشته باشد نیازی به اعمال تغییر بر روی تنظیمات AVR نداریم اما اگر نوسانات سیستم همچنان تداوم داشته باشد، هنگامی که بار ژنراتور در حال کاهش است و یا هنگامی که یک خط اتصال و یا یکی از بارها غالب هستند. آنگاه این به منزلة تنظیم نبودن AVR می باشد در چنین شرایطی معمولاً بواسطه چندین فیدبک حول ژنراتور سعی در پایدارسازی سیستم می‌کنند. این فیدبک ها که مشتمل بر پایدارسازی های قدرتی هستند در سالهای اخیر عنوان بسیاری از مقالات در این زمینه بوده که از بین آنها نتایج بسیاری قدرتی هستند در سالهای اخیر عنوان بسیاری از مقالات در این زمینه بوده که از بین آنها نتایج بسیار مثبتی نیز اخذ شده که بکارگیری آن نتایج در هنگام نوسانات سیستم و یا مواقعی که مسأله تداخل مشکلاتی را در سیستم قدرت ایجاد نموده بسیار سودمند بوده است.
word: نوع فایل
سایز:130 KB
تعداد صفحه:14
استفاده از کنترل کننده‌های پارامتری برای دست یابی به درجات آزادی مناسب در طراحی کنترل کننده ها
طراحی کنترل کننده های مقاوم، یکی از اساسی ترین مسائل در طراحی سیستم های کنترل است. یکی از علایق طراحان سیستم های کنترل این است که کنترل کننده به نوعی طراحی شود که دارای حداقل حساسیت یا به عبارت دیگر بیشترین مقاومت در برابر اختلالات وارده بر سیستم باشد. در این راستا یکی از روش ها استفاده از کنترل کننده‌های پارامتری، به منظور دست یابی به درجات آزادی مناسب در طراحی کنترل کننده ها است. آنگاه این پارامترها به روش های متنوعی به گونه ای محاسبه و جایگزین می شوند که مقاومت مورد انتظار البته با حفظ پایداری سیستم میسر گردد.
در این راستا تلاش های زیادی توسط دانشمندان و مهندسان کنترل انجام شده است، که از آن جمله می توان به افرادی مانند، ماین و مردوخ[1] در سال1970، ماکی و وندویچ[2] در سال1974، بارنت[3] در سال1975، گورشیانکار و رامر[4] در سال1976، مونرو[5] در سال
1976، ونهام[6] در سال1979، فلام[7] در سال1980، وارگا[8] 1981، فاهمی و اوریلی در[9] سال1982، کاوتسکی و نیکلوس[10] در1983،1984 و آمین و الابدال [11]در سال1988، کرباسی و بل[12] در1993 اشاره کرد.
در این فصل دو الگوریتم برای محاسبه پاسخ مقاوم در مسأله کنترل کننده های پس خورد حالت خطی چند متغیره ارائه می دهیم در همه حالات ماتریس پس خورد با تخصیص بردارهای ویژه متناظر با مقادیر ویژه مورد نیاز به گونه ای محاسبه می گردد که ماتریس بردارهای ویژه نامنفرد، خوش وضع باشند در این روش طیف مقادیر ویژه به گونه ای تخصیص داده می شود که اولاً سیستم کنترل پذیر باشد ثانیاً حساسیت این مقادیر که متناظر حساسیت کنترل کننده است، حداقل باشد. لذا در بخش بعدی مسأله تخصیص مقادیر ویژه به صورت مفصل تعریف می شود. این فصل دارای دو بخش است که در بخش اول یعنی بخش (2-1) مسأله تخصیص مقادیر ویژه مقاوم برای سیستم های حلقه بسته مطرح می شود در طی فصل با تعریف مقاومت بهینه و بیان معیارهای مقاومت آمادگی لازم را برای ورود به بحث بخش بعدی یعنی بخش (3-1) را مهیا می کند.
در بخش (3-1) کنترل کننده های مقاوم با استفاده از دو الگوریتم پیشنهادی در تخصیص مقاوم مقادیر ویژه طراحی می گردند که در یکی از الگوریتم ها یعنی الگوریتم دوم لازم است که یک مسأله کمترین مربعات خطی حل شود که در این راستا الگوریتم ژنتیک، GA ، یکی از ابزارهای کمک کننده است. و در نهایت با بیان دو مثال کاربردهای این بخش را نمایش می دهیم.
(2-1) تخصیص مقادیر ویژه مقاوم[13]:
(1-2-1) مسأله پس خورد حالت مقاوم:
سیستم چند متغیر خطی ناوردای زمانی زیر را در نظر بگیرید.
| (1) | |
به طوری کهu,x بردارهایm,n بعدی هستند و B,A به ترتیب ماتریس های حقیقیهستند بدون کاستن از کلیت مسأله فرض کنید ماتریسB یک ماتریس رتبه کامل باشد. رفتار سیستم (1) با استفاده از مقادیر ویژه سیستمA مدیریت می گردد. اما قاعدتاً هدف آن است که این مقادیر ویژه به گونه ای تخصیص داده شوند که سیستم پایدار باشد در این راستا از یک کنترل کننده مانندk به گونه ای استفاده می‌کنند که،
| (2) | u=Kx |
به ماتریسk ماتریس پس خورد حالت یا ماتریس بهره گویند حال با ترکیب روابط (1) و (2) داریم.
| (3) | |
به ماتریسA+BK ماتریس حلقه بسته سیستم (1)و(2) گویند. لذا مسأله تخصیص مقادیر ویژه پس خورد حالت را به صورت زیر بیان می کنیم.