Transient simulation of a synchronous generator with a multiparameter excitation controller at the stability boundary

Abstract

Применение теории и различных методов исследования и синтеза линейных систем регулирования для нелинейных объектов основывается на классической теореме Ляпуно-ва об эквивалентности устойчивости в малом нелинейной и линеаризованной динамиче-ских систем. Синтез стабилизирующего регулятора возбуждения синхронного электроге-нератора для линеаризованной системы представляет собой нетривиальную задачу много-параметрической оптимизации. В нелинейном случае эта процедура должна учитывать ряд особенностей. Во-первых, типовым возмущением является скачок напряжения на ши-нах генератора, воздействовать на которое можно через систему возбуждения, однако при этом устойчивость системы определяется углом электропередачи. Во-вторых, в зависимо-сти от величины такого скачка принято различать статическую и динамическую устойчи-вость, обеспечение которых, как правило, предусматривает привлечение различных ре-сурсов. Наконец, установившийся режим предполагает стабилизацию трех взаимосвязан-ных величин: напряжения, мощности и угла электропередачи. Ранее авторы исследовали вопросы построения оптимального регулятора возбуждения для линеаризованной систе-мы; при этом изменение настроек регулятора в достаточно широких пределах мало влияло на вид и значимые характеристики переходных процессов в нелинейной модели системы генератор -регулятор возбуждения, т. е. система робастна в пространстве параметров управления. Однако определение границ устойчивости для стандартного возмущения в пространстве параметров управления было связано с вычислительными трудностями и со-ставило отдельную задачу. В настоящей работе представляются результаты расчетов дей-ствующих величин в нелинейной модели, включающей четырехпараметрический ПИДД2-регулятор возбуждения, на границах устойчивости по пропорциональному регулирова-нию. Приводятся типичные виды переходных процессов в замкнутой системе и их осо-бенности в зависимости от величины и знака возмущения (всплеска и просадки напряже-ния на шинах генератора). Статья получена 11 февраля 2017 г.