Synchronous Generator Model with Fractional Order Voltage Regulator PI^bD^a

• Autorzy: Spałek D.

Identyfikatory

DOI

10.12736/issn.2300-3022.2015208

Warianty tytułu

PL

Model generatora synchronicznego z ułamkowym regulatorem napięcia PI^bD^a

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Synchronous generator together with excitation circuit, voltage controller and system stabilizer constitute nonlinear ordinary differential equations set. The nonlinearity of differential equations set results from magnetic circuits saturation. One of the most important, from the electric energy distribution point of view, is the influence of voltage control applied on the generator voltage. There could be applied regulator either classical PID or fractional of type PI^bD^a which bases on the so-called fractional derivative idea. Numerical solutions of nonlinear differential equations set, that takes into account both magnetic circuits saturation and fractional regulator PI^bD^a, lead to decisions either to accept or to reject the chosen parameters. The sensibility of generator work on chosen fractional regulator parameters is the main aim of this paper. With the help of C++ program provided the most important states of work (short–circuit, setting voltage change, reactive power rejection) can be analyzed basing on the accepted model of synchronous generator such as (1,1), (2,2) or (3,3).

PL

Generator synchroniczny wraz z układem wzbudzenia, regulatorem napięcia i stabilizatorem jest obiektem, którego zachowanie można opisać układem równań różniczkowych zwyczajnych nieliniowych. Nieliniowość równań różniczkowych jest wynikiem nasycania się obwodu magnetycznego generatora synchronicznego. Na pracę generatora z punktu widzenia energetyki ma istotny wpływ zastosowany regulator napięcia, czy to klasyczny PID, czy też ułamkowy typu PI^bD^a wykorzystujący pochodne rzędu niecałkowitego. Rozwiązanie numeryczne układu równań różniczkowych nieliniowych, uwzględniających nasycenie obwodu magnetycznego oraz zastosowanie regulatora ułamkowego PI^bD^a, pozwala na ocenę i dobór parametrów regulatora. Wrażliwość na wybrane parametry regulatora jest przedmiotem analiz numerycznych. Program autorski C++ pozwala na ocenę pracy generatora w wybranych stanach nieustalonych (zwarcie, zaburzenie napięcia zadanego, zrzut mocy czynnej), z wykorzystaniem wybranego modelu generatora synchronicznego (1,1), (2,2) lub (3,3).

Słowa kluczowe

EN

synchronous generator; voltage regulator PIbDa; fractional derivative

PL

generator synchroniczny; regulator napięcia PIbDa; pochodna ułamkowa

• Wydawca: ENERGA SA
• Czasopismo: Acta Energetica
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 2
• Strony: 78--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Spałek D.

• Politechnika Śląska

Bibliografia

• 1. Adkins B., Harley P.G., The general theory of alternating current machine, Chapman and Hall, London 1978.
• 2. Paszek W., Stany nieustalone maszyn elektrycznych prądu przemiennego [Transient state of alternating current electric machines], WNT 1984.
• 3. Latek W., Turbogeneratory [Turbogenerators], WNT 1973.
• 4. Janson Z. et al., ETEF 200C – Mikroprocesorowy układ wzbudzenia generatora 200 MW [ETEF 200C – Microprocessor excitation system for generator 200 MW], Energetyka 1997, pp. 199–204.
• 5. Berhausen S., Paszek S., Estymacja parametrów modelu generatora synchronicznego pracującego w wielomaszynowym systemie elektroenergetycznym [Parameter estimation of the model of a synchronous generator working in multimachine power system], Przegląd Elektrotechniczny 2011, No. 8, pp. 192–197.
• 6. Paszek S. et al., Pomiarowa estymacja paramentów dynamicznych generatorow synchronicznych i układow wzbudzenia pracujących w krajowym systemie elektroenergetycznym [Measurements estimation of synchronous machines and excitation systems parameters working in national power system], Politechnika Śląska, Gliwice, 2013.
• 7. Shantanu Das, Functional Fractional Calculus, ISBN 978-3-642-20544-6 Springer Verlag, 2011.
• 8. Barbos de J-C., New optimal fuzzy-PID controller structure, Proceedings of ICEM ‚2002, Brugge 2002, p. 216.
• 9. Robak S., Hierarchiczne sterowanie napięcia wzbudznia generatora synchronicznego [Hierarchic regulation of synchronous generator excitation voltage] Archiwum Energetyki 2000, Vol. XXIX, No. 1–2, pp. 89–109.
• 10. Gładyś H., Matla H., Praca elektrowni w systemie elektroenergetycznym [Power station work in electro-energetical system] WNT 1999.
• 11. Mello de F.P., Hannet L.N., Undrill J.M., Practical approaches to supplementary stabilising from accelerating power, IEEE Transaction, Vol. PAS-97, 1978, pp. 1515–1522.
• 12. Spałek D., Analysis of excitation system modified for power station generator. Proceedings of ICEM ‚2000, Vol. II, Helsinki 2000, pp. 977–981.
• 13. Spałek D., Turbogenerator as a electromechanical converter – transient states, Sympozjum PPEE ‚2000, Wisła 2000, pp. 295–300.
• 14. Spałek D., Approach to synchronous generator with power system stabilizer described by difference-differential equations, XIV Międzynarodowa Konferencja Naukowa “Aktualne Problemy w Elektroenergetyce”, Vol. I, Jurata 2009, pp. 247–258.
• 15. Spałek D., Synchronous generator model sensitivity to parameters for transients approach, APE 2011, Vol. I, pp. 203–212.
• 16. Spałek D., Synchronous generator model with nonlinear magnetic circuit, Proceedings of Conference APEm’2013, Acta Energetica 2013, No. 4/17, pp. 143–157