بخشی از مقاله
خلاصه
این پروژه کنترل ترکیبی برای سیستم های قدرت یک ناحیه ای , شامل کنترل ولتاژ اتوماتیک با استفاده از تنظیم کننده خودکار ولتاژ - AVR - وکنترل فرکانس به صورت خودکار با استفاده از کنترل فرکانس بار اتوماتیک - - ALFC را ارایه می دهد. اثرات اتصال بین دو حلقه را نشان میدهد، که با تعمیم سیستم ALFC خطی برای ترکیب سیستم تحریک مطالعه شده است.
یک کنترل کننده ی انتگرال گیر متناسب در حلقه AVR و یک کنترل کننده ی انتگرال گیر معمولی در حلقه ALFC قرارداده شده است به طوریکه پاسخ های سیستم تحت شرایط زمان نشست وانحراف اوج بهتر میشود.سیم پیچ دمپر قرار داده شده در حلقه ,AVR حاضر در روتور ژنراتور سنکرون است.مطالعات شبیه سازی نشان می دهد, پاسخ های سیستم در شرایط انحراف اوج - فروجهش و فراجهش - و زمان نشست , هنگامی که سیم پیچ دمپر در سیستم قرار داده شد , بهبود یافت.
.1 مقدمه
در یک سیستم قدرت، به عنوان تغییرات تقاضا با مقدار کم غیر قابل پیش بینی از مقدار طبیعی آن، حالتی از سیستم تغییر می کند.برخی از کنترل کننده های خودکار باید برای تشخیص این تغییرات ارائه شود و شروع مجموعه ای از اقدامات ضد کنترل که چنین انحراف های حالتی را به سرعت و به طور موثر از بین می برد. دونمونه ازکنترل های اصلی کنترل AVR و ALFC می باشد
مقدار ولتاژ ترمینال وابسته به توان راکتیو سیستم است و در محدوده مشخص با استفاده از کنترل AVR مقدار آن نگه داشته می شود. .قدرت خروجی و فرکانس ژنراتور سنکرون وابسته به قدرت اکتیو سیستم است و در محدوده مشخص شده با استفاده از ALFC نگه داشته می شود.شکل 1 دو حلقه کنترل ژنراتور سنکرون را بطور خلاصه نشان می دهد .
کوپلینگ متقابل بین حلقه هایALFC و AVR در بسیاری از تحقیقات نادیده گرفته شده است.[3,4] با توجه به اینکه حلقه AVR بسیار سریعتر از حلقه ALFC می باشد, ثابت های زمانی سیم پیچ های میدان در کنترل تحریک بسیار کوچکتر از ثابت های زمان در حلقه ALFC می باشد، نوسانات در حلقه AVR با سرعت بیشتری نسبت به نوسانات در ALFC نشست میکنند. با این حال، در سیستم های عملی، برخی تعامل بین این دو وجود دارد، هر چند به عنوان یک رابطه کوپلینگ ضعیف گزارش شده است.
مدل ترکیبی از کنترل خودکار - AGC - و حلقه AVR برای سیستم قدرت یک ناحیه ای شامل کنترل کننده منطق فازی - FLC - در مرجع [6] این مقاله ارائه شده است.با مقایسه بین FLC و PID برای دو حلقه به این نتیجه رسیدند که FLC پاسخ دینامیکی بهتری می دهد.
در مرجع [7] تنظیم کنترل کننده PID برای حلقه های AVR و AGC با استفاده از دو روش مختلف یعنی روش زیگلر و بهینه سازی تغذیه باکتریایی - BFO - ارائه شده است. مطالعات نشان می دهد که روش BFO بازده عملکرد بهتری نسبت به روش زیگلر در زمان نشست و فراجهش دارد.استراتژی برنامه ریزی بار برای سیستم های حرارتی به هم پیوسته دارای حلقه های AVR و AGC در مرجع [8] بیان شده است.
مدل کلاسیک هماهنگ AVR-PSS مقاوم شده برای مطالعه ماشین تک شینه بی نهایت بوسیله تنظیم AVR با پایدارساز سیستم قدرت - PSS - جهت تثبیت ولتاژ در شرایط گذرا در مرجع [9] ارائه شده است. در مراجع [10,11] فرکانس و تنظیم قدرت گره خط با استفاده از AGC در یک سیستم قدرت هیدروترمال پیوسته با استفاده از کنترل کننده انتگرال گیر معمولی و منطق فازی پرداخته شده است.
این پروژه به مشکلات پایداری در سیستم های قدرت به صورت نوسانات فرکانس پایین تحریک خودی ، که به عنوان "ناپایداریهای حالت پایدار " معرفی شده است، اشاره میکند, زیرا آنها بطور غیر منتظره رخ می دهند, هنگامی که سیستم به نظر می رسد در حال اجرا در حالت پایدار بدون اشکال باشد .این نوع از ناپایداری در واقع با توجه به اثرات متقابل اتصال بین حلقه های AVRو ALFC رخ می دهد و با حالت نوسان طبیعی از سیستم همراه است .سیم پیچ دمپر در حلقه AVRموجود در روتور ژنراتور سنکرون قرار داده شده است. بقیه مقاله به صورت زیر سازماندهی شده اند:
در بخش دوم مدلهای ریاضی حلقه AVR از سیستم قدرت ارائه شده اند.بخش سوم ترکیبی از حلقه های AVR و ALFC برای سیستم های قدرت تک ناحیه ای ارائه می دهد.در بخش چهارم مدل سیم پیچ دمپر ارائه شده است.بخش بعدی نتایج شبیه سازی و بخش آخر نیز شامل نتیجه گیری می باشد.
.2 مدلسازیAVR
جز اصلی ازحلقه , AVR محرک است که میدان جریان مولد را تحریک وشار آن راکنترل می کند . نقش عمده AVR و محرک برای حفظ ولتاژ ثابت ترمینال ژنراتور در طول تغییرات آهسته و پی در پی در بار و همچنین در مواقع اضطراری است.[1] اجزای مختلف حلقه کنترل AVR تقویت کننده، محرک، میدان ژنراتور، سنسور و کنترل کننده ها می باشند.
الف:آمپلی فایر
مقایسه کننده به طور مداوم ولتاژ رفرنس و ولتاژ خروجی واقعی - Vt - را مقایسه کرده و سیگنال خطای ولتاژ را که با تقویت کننده تغذیه می کند را تولید میکند.تقویت کننده می تواند از نوع مغناطیسی؛چرخشی یا الکترونیکی باشد.به دلیل تاخیر در پاسخ آمپلی فایر تابع انتقال آن - TFA - توسط معادله 1 داده شده است.
ب: محرک
محرک وظیفه دریافت سیگنال خطای تقویت کننده از آمپلی فایر و ایجاد میدان متناوب برای کنترل شار و سپس کنترل ولتاژ ترمینال را بر عهده دارد.با توجه به اشباع مغناطیسی خروجی محرک تابع غیرخطی جریان میدان است.اما در اینجا فرض براین است گه خروجی تابع انتقال خطی تقریبی - TFE - و توسط معادله زیر داده شده است که در آن Vf تغییرات ولتاژ میدان ژنراتور سنکرون است.
ج: میدان ژنراتور
تابع انتقال - TFG - خروجی محرک در محدوده میدان سیم پیچ ژنراتور توسط معادله زیر داده شده است:
د: سنسور
حس خروجی ولتاژ واقعی در هر لحظه و ارسال آن برای مقایسه با ولتاژ مرجع به طوری که سیگنال خطا تولید شود.
ه: کنترل کننده
کنترل کننده انگرالی معمولی مورد استفاده برای بهبود پاسخ دینامیکی سیستم در شرایط انحراف اوج و زمان نشست متناسب است.
