پایدارسازهای سیستم قدرت به عنوان پروژه طراحی کنترل دوره لیسانس

چکیده

مقدمه

مدل سيستم قدرت

شكل 1: سيستم باس بينهايت تك ماشينه

شكل 2: ساختار كنترلي سيستم باس بينهايت تك ماشينه

طراحي مكان هندسي ريشه

كارهاي طراحي

بحث و مذاكره طراحي

شكل 3: پاسخ vterm نسبت به پله در v¬ref، حلقه باز و حلقه بسته براي kp=10,20,…,50

شكل 4: نقشه مكان هندسي ريشه حلقه تنظيم ولتاژ

شكل 5: پاسخ هاي vterm نسبت به پله با kPI(s)

شكل 6: نقشه مكان هندسي ريشه مد پيچشي با استفاده از گين تناسبي PSS

شكل 7: نقشه مكان هندسي ريشه مد پيچشي با PSS معادله (8)

طراحي پاسخ فركانسي

كارهاي طراحي

شكل 8: تجزيه حلقه كنترل سرعت

بحث و مذاکره طراحی

شكل 9: پاسخ هاي فركانسي حلقه تنظيم ولتاژ

شكل 10: پاسخ هاي vterm نسبت به پله در  Vref با كنترلر پس فاز معادله (14)

شكل11: پاسخ هاي فركانسي F(S) و F(S).Kd(s)

شكل 12: نقشه مكان هندسي مد پيچشي براي معادله (15)

طراحی فضای حالت

طراحی کارها

بحث و مذاکره طراحی

جدول 1: صفرها، قطبها و گین kvo(s)

شکل 13: پاسخ های فرکانسی kvo(s) و kv(s)

شکل 14: پاسخ های vterm به پله در vref برای kvo(s) و kv(s)

شكل 15: پاسخ هاي فركانسي kdo(s) و kd(s)

شكل 16: نقشه مكان هندسي ريشه مد پيچشي با استفاده از kd(s)

آموزش

نتيجه گيري

 مدل فضاي حالت

ضميمه

جبرانسازي پيش فاز

شكل 17: زاويه فاز ماكزيمم Φm نسبت به αld

استفاده از پایدارسازهای سیستم قدرت (PSS) برای ميرا كردن نوسانات مد پیچشی سیستم قدرت، مسئله مهم و کاربردی می باشد. طراحی PSS در مبحث کنترل و دینامیک سیستم قدرت در دوره های سطح لیسانس آموخته می شود و عنوان بیشماری از پایان نامه های کارشناسی ارشد و دکترا شده است. این مقاله در مورد تجربه پروژه های PSS تعیین شده در دوره طراحی کنترلی لیسانس برای ارائه و عرضه کردن به دانشجویان با یک مسئله طراحی رقابتی و چالش برانگیز، با استفاده از سه تکنیک مختلف و برای ارائه و نمایش دادن آنها به مهندسین سیستم قدرت، بحث می کند. جزئیات پروژه های طراحی PSS با استفاده از روش های مکان هندسی ریشه ها، ناحیه فرکانسی و فضای حالت ارائه شده اند.

دوره مهندسی سیستم های کنترل (CSE) سطح لیسانس ( زیر لیسانس )، در انجمن پلی تکنیک رنسلایر (Rensselaer Polytechnic Institute) و بسیاری از دانشگاههای دیگر، تکنیک مکان هندسی، جبرانسازی پاسخ فرکانسی و روشهای فضای حالت برای طراحی کنترل را پوشش می دهد. پیش نیاز این دوره، دوره سیگنالها و سیستم ها می باشد. یک دوره مدلسازی سیستمهای دینامیکی، مفید و کمک کننده است ولی لازم و ضروری نمی باشد. در دوره انجمن پلی تکنیک رنسلایر، دانشجویان نیاز به انجام دادن یک سلسله پروژهای کنترلی که هر یک متناظر با تکنیک طراحی مختلفی می باشند، دارند. پروژه های گذشته و پیشین شامل یک سیتم ball-and-beam و یک سیستم پاندول وارونه می باشند که چالش برانگیز هستند، اما برای معرفی به دانشجویان برای مسائل طراحی جامع واقعی، تمایل به کتابهای درسی و آزماشگاهی بیشتری و مسائل نوعی می باشند. در نیمسال تحصیلی پاییز 2002، مسائل طراحی پایدارساز سیستم قدرت (PSS) به حدود 40 دانشجو اختصاص داده شده بود. در برخی از پروژه ها دانشجویان نیاز به طراحی رگولاتور ولتاژ (VR) داشتند. پکیج MATLAB با ابزار سیستم کنترل و سیمولینک برای طراحی استفاده می شد. در تعیین این مسائل، ما به چکاندن متدولوژیهای طراحی PSS در گامها و مراحلی که دانشجویان بتوانند با دانش طراحی پایه، کار طراحی را انجام دهند، نیاز داشتیم. اکثر دانشجویان CSE دوره مقدماتی آنالیز سیستم های قدرت را نگذرانده بودند، اما تصوری از سیستم های دینامیکی داشتند. در هر پروژه، همان مدل سیستم باس بینهایت تک ماشینه در فضای حالت، که در بخش 2 ارائه شده است، استفاده می شد. رگولاتور ولتاژ VR در ابتدا با استفاده از راهنمایی های طراحی پایه با مراجعه به مرجع [1] و [6] و [7]، بدست می آمد. سپس با رگولاتور ولتاژ حلقه بسته، تکنیکهای تخصصیتری برای طراحی PSS جهت اضافه نمودن ميرايي به مد پیچشی، استفاده می شد. در هر دو طراحي VR و PSS، مشخصات و ويژگيهاي كنترلي واقعي مانند زمان خيز (زمان صعود) و اورشوت (اضافه جهش) پاسخ هاي پله، داده شده اند. ساختار PSS‌ و فرمول جبرانساز پس فاز - پيش فاز براي دانشجويان جهت تمركز بر روي انتخاب پارامترهاي PSS، ارائه و عرضه شدند. طراحي نهايي بوسيله شبيه سازي زماني با استفادهخ از سيمولينك بازبيني و بررسي مي شد. اين پروژه هاي طراحي، در بخش 3 تا 5 توضيح داده شده اند. برخي از مشاهدات بر روي پروژه ها، در بخش 6 عرضه شده است.