Нечеткая реализация скользящих режимов в системе возбуждения синхронного генератора (В.Д. Бобко, Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров), страница 2

(8) Здесь параметр C играет роль весового коэффициента, определяющего, какому из соотношений (7) мы отдаем предпочтение. Параметр T, имеющий размерность времени, характеризует желаемое время затухания колебаний ротора.

Условие выхода системы на желаемую траекторию и дальнейшего скольжения вдоль нее имеет вид                          

                                                                                      (9) или

Совместное использование условий (7) и уравнения (8) преобразует условие (9) в требование

(10)

Уравнения (1) - (6) позволяют привести условие (10) к виду       S0 + SaUa + SmUm < 0,                                                                                                           (11) где S0, Sa, Sm являются функциями токов статора и возбуждения, напряжения на шинах генератора и отклонения частоты  .Именно соотношение (11) позволяет сформулиро-вать правила для нечеткого контроллера, формирующего стабилизирующие сигналы Ua и Um  и принимающего решение о вмешательстве в происходящие процессы.

Подход, использованный в настоящей работе, основан на следующих положениях. При незначительных отклонениях от номинальных величин напряжения на шинах и частоты генератора управление осуществляется от традиционных линейных регуляторов возбуждения генератора и скорости первичного двигателя. В области значительных отклонений параметров процессов от заданных величин вырабатываются дополнительные управляющие воздействия, обеспечивающие скользящий режим системы. По мере возвращения ее к номинальному режиму степень воздействия дополнительных сигналов уменьшается. Совместные действия основных регуляторов и дополнительных контроллеров координируются нечеткими арбитрами FLCA и FLCM ( на рис. 1 и 2 представлены предложенные структурные схемы регуляторов возбуждения и угловой скорости соответственно).

Рис. 1.

Рис. 2.

Функции принадлежности лингвистических переменных Sa, Sm, mf(Ua), mf(Um) изображены на рис. 3. База правил нечеткого арбитра контура управления возбуждением имеет следующий вид

R1: if |Sa| is S then mf(Ua) is ZE,

R2: if |Sa| is B then mf(Ua) is P, а контура управления скоростью R1: if |Sm| is S then mf(Um) is ZE,

R2: if |Sm| is B then mf(Um) is P.

                                                                                                                         a1       a2

FLCA  350     650

0         a1     a2          x          0                           1   mf(U)          FLCM    20      40 

Рис. 3.

Результаты моделирования динамического отклика одномашинной энергосистемы с шиной бесконечной мощности, управляемой с использованием предложенного подхода, представлены на рис. 4 и 5. Нами промоделирована следующая последовательность трехфазного короткого замыкания на землю:

1)  0.0   =< t < 8.04 с. - работа на две параллельные линии передачи,

2)  8.04 =< t < 8.14 с. - трехфазное короткое замыкание на одной из линий,

3)  8.14 =< t < 20 с. - отключение поврежденной линии, передача по второй линии.

Условия работы и системные константы, использовавшиеся при моделировании, приведены в таблице.

Рис. 4.

На рис. 4 приведены отклики угла ,производной угла    ,электрической  мощности Pe.  Рис. 5 представляет поведение напряжения возбуждения Uf , отклонения напряжения на шинах генератора      и дополнительных управляющих сигналов Uа и Um   ( штриховые линии на рисунках относятся к процессам в системе с традиционными регуляторами, сплошные - к процессам в системе с дополнительными управляющими сигналами ).   Результаты моделирования подтверждают возможность быстрого восстановления параметров системы после аварийного режима в случае использования нечеткого контроллера для реализации скользящего режима.

Рис. 5.

Таблица

Xd=1.1	Xq=1.0	Xe=0.3
Ta=0.1	Ka=40.0	Tm=2.0	Km=10.0
Pm0=1.0	Omega_0=314	C=1.0

Заключение. В работе для повышения динамической устойчивости энергосистемы предложен метод совместного управления регуляторами возбуждения генератора и угловой скорости первичного двигателя путем организации скользящего режима. С использованием нечетких арбитров реализована коррекция управляющих воздействий традиционных линейных регуляторов.

Список литературы.

1. В. И. Уткин. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М., Наука, 1981.

2. T. Senjyu, A. Miyazato, K. Uezato. Improvement of Power System Stability by Cooperative Fuzzy Controller. Proceedings of the International Conference on Electrical Engineering. Aug. 12-15, Beijing, 1996, China, 1996, vol. 1, pp. 328-332.