Применение теории и различных методов исследования и синтеза линейных систем

регулирования для нелинейных объектов основывается на классической теореме Ляпунова об эквивалентности устойчивости в малом нелинейной и линеаризованной динамических систем. Синтез стабилизирующего регулятора возбуждения синхронного электрогенератора для линеаризованной системы представляет собой нетривиальную задачу многопараметрической оптимизации. В нелинейном случае эта процедура должна учитывать ряд особенностей. Во-первых, типовым возмущением является скачок напряжения на шинах генератора, воздействовать на которое можно через систему возбуждения, однако при этом устойчивость системы определяется углом электропередачи. Во-вторых, в зависимости от величины такого скачка принято различать статическую и динамическую устойчивость, обеспечение которых, как правило, предусматривает привлечение различных ресурсов. Наконец, установившийся режим предполагает стабилизацию трех взаимосвязанных величин: напряжения, мощности и угла электропередачи. Ранее авторы исследовали вопросы построения оптимального регулятора возбуждения для линеаризованной системы; 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 составило отдельную задачу. В настоящей работе представляются результаты расчетов действующих величин в нелинейной модели, включающей четырехпараметрический ПИДД2-регулятор возбуждения, на границах устойчивости по пропорциональному регулированию. Приводятся типичные виды переходных процессов в замкнутой системе и их особенности в зависимости от величины и знака возмущения (всплеска и просадки напряжения на шинах генератора).

1. Armeev D.V., Arestova A.Y., Abramova Y.A. Microgrid operation under frequency control method // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 698: Electrical Engineering, Energy, Mechanical Engineering, EEM 2014. – P. 716–721.

2. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М.: Высшая школа, 1985. – 536 с.

3. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем. – М.: Энергия, 1979. – 456 с.

4. Чехонадских А.В. О ступенчато-дифференциальной оптимизации корней характеристического многочлена САУ // Научный вестник НГТУ. – 2008. – № 4 (33). – С. 205–208.

5. Армеев Д.В., Михеев А.В., Чехонадских А.В. Расчет параметров АРВ синхронного генератора методом модальной оптимизации // Сборник научных трудов НГТУ. – 2011. – № 2 (64). – С. 105–116.

6. Armeev D.V., Chekhonadskikh A.V., Voevoda A.A. Modal optimization of AVR for synchronous generator using the finite gradient // International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2015): proceedings, Omsk, 21–23 May 2015. – Omsk: IEEE, 2015. – P. 7147021.

7. Армеев Д.В., Чехонадских А.В., Нестеренко Г.Б. Ресурсы стабилизации напряжения синхронного генератора АРВ сильного действия // Вестник ИГЭУ. – 2017. – № 1. – С. 24–32.

8. Корюкин А.Н., Чехонадских А.В. Предел устойчивости трехмассовой системы с регулятором 3-го порядка. Ч. 2 // Сборник научных трудов НГТУ. – 2012. – № 1 (67). – С. 37–56.

9. Nesterenko G.B. Robustness of PIDD2-control for synchronous generator / research adviser D.V. Armeev // Aspire to Science: материалы городской научно-практической конференции школьников, студентов, магистрантов и аспирантов, г. Новосибирск, 12 апреля 2017 г. – Новосибирск, 2017. – С. 142–146.