17 ноября 2018г.
Задачей исследования является синтез регуляторов для настройки системы стабилизации частоты синхронного генератора (ССЧСГ), структурная схема динамической модели (ССДМ) которого показана на рис.1, на оптимум по модулю (ОМ) и симметричный оптимум (СО), и сравнительный анализ полученных результатов.
С целью определения структуры регулятора для настройки ССЧСГ на ОМ необходимо рассчитать передаточную функцию разомкнутой ССЧСГ с учётом включенного последовательно с усилителем регулятора частоты и сопоставить полученное выражение с известной передаточной функцией контура, настроенного на ОМ [1]
Полученное выражение соответствует передаточной функции ПИ-регулятора.
ССДМ системы стабилизации частоты синхронного генератора, настроенной на ОМ, представлена на рис. 2.
.
Полученные в результате моделирования переходные характеристики показаны на рис.3, рис.4 и рис.5.
По переходной характеристике ССЧСГ по задающему воздействию f0 (см. рис. 3) определяется максимальное значение частоты (fmax = 523
Гц) и установившееся значение частоты
(fуст = 500
Гц) синхронного генератора и рассчитывается перерегулирование
Графики ЛЧХ разомкнутой ССЧСГ с учётом компенсации, построенные в программе MatLab, представлены на рис. 6.
Запасы устойчивости по фазе и амплитуде составляют
Lз = 18,5 дБ (Gain Margin) и θз = 63,5o (Phase Margin) соответственно.
Результаты моделирования позволяют сделать вывод о том, что настроенная на ОМ ССЧСГ при отработке линейно возрастающего воздействия по цепи якоря имеет значительную величину погрешности. Для её устранения необходимо повысить порядок астатизма системы, применив настройку на СО.
Для определения структуры регулятора для настройки ССЧСГ на СО необходимо рассчитать передаточную функцию разомкнутой ССЧСГ с учётом включенного последовательно с усилителем регулятора частоты и сопоставить полученное выражение с известной передаточной функцией контура, настроенного на СО [2]
Из полученного выражения следует, что
структура
регулятора
частоты представляет собой последовательное соединение двух ПИ-регуляторов.
ССДМ системы стабилизации частоты синхронного генератора, настроенной на СО, представлена на рис. 7.
В результате моделирования получены: график переходной характеристики ССЧСГ при отработке задающего воздействия f0 = 500 Гц (рис. 8), график переходной характеристики ССЧСГ при отработке линейно возрастающего напряжения на якоре DU& я = 2 В/с (рис. 9) и графики ЛЧХ (рис. 10).
воздействия (см. рис. 8), появление в структуре ССЧСГ, настроенной на СО, дополнительного интегрирующего звена по сравнению с ССЧСГ, настроенной на ОМ, увеличило перерегулирование
и уменьшило время нарастания до величины 
соответствующей расчётному значению
Из графика переходной характеристики ССЧСГ при отработке линейно возрастающего напряжения на якоре
DU& яt (см. рис. 9) видно, что за время 2,5 с составляющая ошибки становится равной нулю. Это свидетельствует о том, что система, настроенная на СО, стала точнее, чем система, настроенная на ОМ.
Запасы устойчивости по фазе θз = 35,3o (Phase Margin) и амплитуде Lз = 16 дБ (Gain Margin), полученные на основе анализа графика ЛЧХ ССЧСГ (см. рис. 10) подтверждают правильность расчёта параметров регулятора частоты.
Список литературы
1.
Бутаков В.М., Гатин Б.Ф., Павлов С.В. Стандартные настройки и их применение // Актуальные вопросы науки и техники: Сборник научных трудов по итогам международной научно- практической конференции. № 3. – Самара, 2016. – С. 141–144.
2. Бутаков В.М., Гатин Б.Ф.,
Хрисанов А.А. Настройка замкнутого электропривода на симметричный оптимум // Проблемы и достижения в науке и технике: Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. № 3. – Омск, 2016. – с. 175–177.
