автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему: Разработка и исследование нечетких регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование нечетких регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов"

а правах рукописи

Карачев Александр Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЧЕТКИХ РЕГУЛЯТОРОВ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ БЕСЩЕТОЧНЫХ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Специальность 05 09 03 - Электротехнические комплексы и системы

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург - 2007

Работа выполнена в Санкт-Петербургском 1 осударственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им В И Ульянова (Ленина)

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Поляхов Н Д

доктор технических наук, профессор Юрганов А А кандидат технических наук, Соколов П В

Ведущая организация - ОАО Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (ОАО «НИИПТ»)

Защита диссертации состоится «¿?3» 2007 г ъ^ Часов на заседании

диссертационного совета Д 212 238 05 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им В И Ульянова (Ленина) по адресу 197376, Санкт-Петербург, ул Проф Попова, 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан » 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Работа синхронного генератора i¡ энергосистеме обеспечивается системой возбуждения, поэтому проблема построения регулятора возбуждения, гарантирующего устойчивость энергосистемы и обеспечивающего требуемое качество поддержания напряжения, инвариалтность настроек к изменению режима работы генератора и сети, является актуальной, особенно в связи с постоянно растущими требованиями к качеству вырабатываемой электроэнергии Объединение электроэнергосистем, строительство новых и модернизаци i уже существующих крупных гидро- и атомных электростанций, расширение присутствия российских производителей на мировом рынке электроэнергетической продукции и возрастающая конкуренция со стороны зарубежных производителей систем возбуждения требует разработай нового поколения цифровых систем возбуждегия с реализацией на серийных микроконтроллерах Необходимость разработки современных автоматических регуляторов возбуждения связана с требованием повышения эффективности алгоритмов управления и микроконтроллерной реализацией регулятора Перспективными являются два направления исследований в области создания регутяторов возбухдения развитие традиционных законов регулирования и использование интеллектуальных, в частности, нечетких и нейросетевых систем управления

Бесщеточные системы возбуждения обеспечивают работу синхронных генераторов с максимально возможной на сегодня мощностью в диапазоне от 300 МВт до 1200 МВт, устанавливаемых на атомных и крупнейших гидроэлектростанциях Недостатком бесщеточных систем является низкое быстродействие и качество поддержания режимных параметров синхронного генератора по сравнению со стагическими тиристорными системами возбуждения Разработка нечетких регуляторов системы возбуждения позволит улучшить динамические характеристики и точность поддеряания режимных параметров бесщеточного синхронного генератора В тс> же время разработка методик синтеза и структур нечетких систем возбуждения, исследэвание эффективности и устойчивости нечетких регуляторов является необходимым условием создания высокоэффективных нечетких систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора

Цель работы Развитие и исследование теоретических и прикладных еопросов синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов в составе энергосистемы, работающих в различных схемно-режимных условиях

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи

1 Оценка современного состояния и определение пути повыше ния эффективности с® л-ем возбуждения синхронных генераторов в направлении разрабогки полностью цифровых систем с реализацией интеллектуальных, в частности, нечетких алгоритмов регулиров<щия возбуждения

2 Синтез нечетких регуляторов с обеспечением устойчивости и грубости при управлении объектами с ограниченной неопределенностью на основе предложенного подхода, основанного на применении квадратичных неравенств и концепции универсального аппроксиматора

3 Разработка методик синтеза интеллектуальных peí уляторов систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора

4 Оптимизация коэффициентов усиления каналов регулирования для трех типов современных российских систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М и синтез в соответствии с предложенными методиками интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов с обоснованием выбора структуры и параметров системы возбуждения и разрабатываемых регуляторов

5 Сравнительное исследование эффективности работы и энергозатрат на управление разработанных интеллектуальных регуляторов со стандартными и субоптимальными регуляторами сис темы возбуждения бесщеточного генератора

6 Разработка программного комплекса моделирования систем возбуждения синхронного генератора в состава энергосистемы

Методы исследования При решении поставленных задач использованы математический аппарат современной теории автоматического управления, методы пространства состояний, метод функций Ляпунова, теория нечетких множеств, основные положения нечеткого и нейросетевого управления, методы оптимизации, методы математического моделирования, программный пакет МаЙаЬ

Научные роультаты, выносимые на защиту

1 Подход, основанный т применении нечетких и нейросетевых моделей как универсальных аппроксиматоров и квадратичных неравенств, характерных для метода функций Ляпунова

? Методикл синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора

3 Нечеткие регуляторы напряжения и системные стабилизаторы, разработанные для трех типов систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М

4 Программный комплекс моделирования систем возбуждения синхронного генератора в составе энергосистемы

Новизна научных результатов

1 Подход, основаннЕш на применении нечетких и нейросетевых моделей как универсальных аппроксиматоров и квадратичных неравенств, характерных для метода функций Ляпунова, на основе которого получены в виде теорем результаты в исследовании устойчивости и грубости интеллектуальных систем управления динамическими объектами с ограниченной неопределенностью

2 Методики синтет интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора отличаются совместным использованием алгоритмов оптимизации, методов нечеткого управления и нейросетевых алгоритмов, что обеспечивает оптимальный выбор структуры и настройку всех параметров нечетких, нейросетевых и нейронечетких регуляторов системы возбуждения

3 Нечеткие регуляторы напряжения и системные стабилизаторы, разработанные для трех типов систем возб /ждепия АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М, отличаются использованием при построении регулятора возбуждения пакетных и комбинированных нечетких регуляторов с настройкой паршетров с помощью адаптивной нейронечеткой сети А№1Б

4 Программный комплекс модетирования систем возбуждения синхронного генератора в составе энергосистемы отличается тем, что охватывает полный цикл проектирования, формирования структуры, оптимизации, обучения, моделирования, мониторинга, оценки и протоколирования результатов исследования традиционных и интеллектуальных систем возбуждения синхронных генераторов

Практическая ценность работы.

1 Подтверждено применение нечетких алгоритмов управления для улучшения динамических характеристик, точности поддержания режимных параметров и энергосбережения систем возбуждения при изменении схемно-режимных условий работы бесщеточного ситронного генератора, а также для повышения качества вырабатываемой бесщет очным генератором электроэнергии

2 Разработаны практически ргализуемые нечеткие регуляторы различной структуры для трех типов современных российских систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М

3 Программный комплекс моделирования си( тем возбуждения в составе энергосистемы может бьггь использован для синтеза и исследования существующих и разрабатываемых перспективных интеллектуальных регуляторов статических тиристорных и бесщеточных диодных систем возбуждения синхронного генератора

4 Результаты работы являются теорешческой и алгоритмической базой для реализации на серийных микроконтроллерах высокоэффеюивных нечетких систем возбуждения бесщеточных генераторов для мощных энергогенерирующих объектов, обеспечивая конкурентоспособность российских систем возбуждения на внутреннем и мировом рынке электроэнергетической продукции

Достоверность научных выводов и рекомендаций.

Достоверность научных выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждаются корректным использованием математического аппарата современной теории автоматического управления, метода пространс гва состояний, метода функции Ляпунов, теории нечетких множеств, основных положении нечеткого и нейросетевого управления, методов оптимизации, методов мат емалгческого моделирования, достаточной апробацией и публикациями полученных результатов

Реализация результатов работы. Теоретические положения, методики синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения и разработанные нечеткие регуляторы систем возбуждения использованы в НИР

1) Теоретические основы разработки интеллектуальных регуляторов возбуждения мощных синхронных генераторов, № госрегистрации 01 2003 03 990, Источник финансирования - федеральный бюджет РФ, министерство образования и науки РФ Сроки - 01 01 2003-31 12 2004

2) Разработка нового поколения систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов на базе нечеткой логики Шифр - ИИД/САУ-72, № госрегистрации 7Ь43б Источник финансирования - федеральный бюджет РФ, министерство 0бр,130вания и науки РФ, программа «Развитие научного потенциала высшей школы» Сроки - 1 01 200531 12 2005

3) Теоретические основы разработки интеллектуальных систем зозбуждения бесщеточных синхронных генераторов, № госрегистрации А04-.! 14-493 , 2004 г, Источник финансирования — персональный грант федерального агс нтства по образованию министерства образования и науки РФ для поддержки научно- исследовательской работы аспирантов государственных образовательных учреждений высшего профессионального образования 2004 года Сроки - 1 10 2004-31 12 2004

4) Разработка и исследование системы регулирования во:буждением бесщеточиого синхронного генератора № госрегистрации М05 3 1К-245 Источник финансирования -персональный грант правительства Санкт-Петербурга для студентов и аспирантов вузов и академических институтов Санкт-Петербурга 2005 года Сроки 1 05 2005 31 12 2005

Практическая полезность результатов работы подтверждается актами использовешия на предприятии филиала ОАО «Силовые Машины» «Электросила» в Санкт-Петербурге и в учебном процессе СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Апробация результатов работы Основные т£еретические и прикладные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждал? сь на 10 международных, всероссийских и региональных конференциях, в том числе

- на XVI международной конференции по электрическим машинам "ICEM - 2004" (г Краков, Польша, 5-8 сентября 2004 г ),

- на VIII и IX международных конференциях по мягким вычислениям и измерениям SCM-2005 и SCM-2006 (г Санкт-Петербург, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 27-29 июня 2005 и 2006 г )

- на XII международной научно-технической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г Москва, МЭЩТУ.), 2-3 марта 2006 г),

- на 3-ей и 4-ой всероссийских научных конференциях «Управление и информационные технологии УИТ-2005 и УИГ-2006» (г Санкт-Петербург, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 30 июня - 2 июля 2005 г и 10-12 октября 2006 г),

- на Г\' всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону» (г Вологда, ВоГТУ, 21 февраля 2006 г ),

- на научно-техническом совете филиала ОАО «Силовые Машины» «Электросила» в Санкт-Петербурге (25 января 200с г ),

- на 58-ой и 59-ой научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЭТУ (СПбГЭТУ «ЛЭТИ», январь 2005 и 2006 г),

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них — 4 статьи (2 статьи включены в перечень изданий, рекомендованных ВАК) и 8 работ — в материалах международных и межрегиональных научных конференций

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 125 наименований, и четырех приложений Основная часть работы изложена на 114 страницах машинописного текста Работа содержит 66 рисунков и 20 таблиц

СО ДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована апуальность темы диссертационной работы, определен круг решаемых задач, дана краткая характеристика работы и сформулированы цели и задачи исследований

В первой главе представтен обоор и сравнение современных российских и зарубежных систем возбуждения синхронных генераторов Дано краткое описание и общая структура бесщеточной системы возбуждения синхронного генератора в составе энергосистемы Рассмотрено развитие, современное состояние и перспективы дальнейшего совершенствования бесщеточных систем и регуляторов возбуждения синхронных генераторов Дан об:ор регуляторов возбуждения сильного действия серии АРВ, используемых в отечественных системах возбуждения, и отмечены особенности западных систем возбуждения

Показано, что статические системы возбуждения из-за наличия щеточно-контакшого узла не могу) обеспечить требуемые токи возбуждения синхронных генераторов повышенной мощности Бесщеточные системы возбуждения позволяют существенно повысить пре цельно-допус гимые уровни токов в обмотке возбуждения мощных синхронных генераторов однако быстродействие таких систем снижается из-за наличия совместно-вращающегося на валу бесщеточного возбудителя Повышение быстродействия бесшеточно'З системы достигается включением жесткой обратной связи возбудителя и повышенной кратности напряжения возбуждения возбудителя

Современные автоматические регуляторы возбуждения развиваются по пути повышения эффективности алгоритмов управления и микроконтроллерной реализацией регулятора Ведутся разрабо гки регуляторов возбуждения с различными интеллектуальными свойствами, это в первую очередь адаптивные и робастные регуляторы, известны примеры исследования нечетких и нейросетевых системных стабилизаторов Применение ин геллектуальных регуляторов в цифровых открытых системах является прогрессивным направлением развития систем возбуждения, поэтому в работе основное внимание при разработке системы регулирования бесщеточного генератора уделено созданию и оптимизации интеллектуальных, в частности нечетких, регуляторов возбуждения Отечественные системы возбуждения серии АРВ с

регуляторами «сильного действия» не только не уступают западным образцам, но и по функциональным возможностям превосходят их, поэтому при разработке бесщеточной системы в качестве базовых выбраны именно современные российские системы

возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС производства НИИ «Электромаш» и АРВ-М производства филиала ОАО «Силовые машины» «Электросила»

Во второй главе обоснован выбор математичесетх моделей синхронного генератора, бесщеточного возбудителя, диодного преобразователя и системы возбуждения На основе метода эквивалентирования внешней электрической сети станции [Юрганов А А ] построена модель бесщеточного синхронного генератора в составе энергосистемы для исследования внешнего движения Представлены математические модели бесщеточной системы возбуждения и автоматического регулятора возбуждения Выполнен расчет параметров установившихся режимов синхронного генератора в составе энергосистемы при изменении режимов работы и вариации внешнего реактивного сопротивления электросети Модель бесщеточного синхронного генератора приведена к форме пространства состояний и выделена ограниченная неопределенность и диапазон изменения параметров линеаризованной модели бесщегочного генератора в различных схемно-режимных условиях генератора относительно номинального режима работы Показано, что бесщеточный синхронный генератор в энергосистеме является техническим объектом управления с ограниченной неопределенностью параметров С помощью средств Ма1ЬАВ/8шш1тк построена модель системы возбуждения бесщеточного синхронного генератора в составе энергосистемы, испо тьзуемая далее при разработке и исследовании стандартных и нечетких регуляторов возбуждения

В третьей главе дана разработка теоретических ре1ультатов для построения интеллектуальных регуляторов возбуждения бесщеточного генератора как технического объекта с ограниченной неопределенностью В качестве основы предложен подход в исследовании устойчивости и грубости нечетких систем, основанный на использовании концепции универсального аппроксиматора и метода функций Ляпуьова (I Научпый результат)

Сформулированы и доказаны следующие теоремы

1 Нечеткая система обладает грубостью

Следствие Нечеткий регулятор можно представить объединением некоторого числа нечетких регуляторов С помощью указанного представления возможно

- построить пакетный нечеткий регулятор с усил?нным свойством грубое ги и удовлетворением требованию точности аппроксимации, а именно небольшое «шело правил в каждом нечетком регуляторе дает ему хорошее свойство обобщения, а объединение нечетких регуляторов позволяет получать хорошее аппроксимирующее свойство,

- построить комбинированные регуляторы со сгруктурой типа "нечеткий регулятор + традиционные регуляторы", в которых возмущения, приведенные к входу объекта управления, компенсируются нечетким регулятором как аппроксиматором этих возмущений

2 Нечетким регулятором обеспечивается асимптотическая устойчивость в целом и грубость нечеткой системы по отношению к ограниченной неопределенности объекта управления

Нечеткий регулятор является непрерывным оператором СД), где () совокупность

аргументов - переменные движения объекта управления и/или допустимые функции от них Возьмем нечеткую систему в виде Такаги-Сугено

х = А^+В0']?С,1у+9, р = ?<0,0 = 2>()ЛМ), АЦОНЛ-^+ф-ВоУг-гЪ,

где А0 ,В0, Ь - постоянные матрицы (в том числе с номинальными значениями), ограниченная неопределенность управляемого объекта выражена в приведенных к входу

возмущениях ср , т]к - внешние ограниченные возмущения, п- число нечетких правил, х = х(/) - конечномерный вектор состояния

На основе теоремы 2 методом функций Ляпунова для нечеткой системы устанавливаются

- асимптотическая устойчивость в целом нечетким стабилизирующим управлением, если

Ер и — Кх - стабилизирующий четкий закон, обеспечивающий

желаемое качество управления системе с матрицами без учета приведенных

- грубость, если зир||во+9>- С/г || < ег, что означает нечеткую компенсацию возмущений

Здесь е2 - точности аппроксимации

Отметим, что увеличение числа правил нечеткого условного логического вывода приводит к улучшению точности аппроксимации, но к ухудшению обобщающей способности или свойства грубости Поэтому предлагается построение нечетких регуляторов по пгкетной структуре, состоящей из объединения, в простом случае -суммы, нечетких регуляторов с небольшим числом указанных правил Увеличение числа нечетких регуляторов в пакетной структуре обеспечит необходимые точности (е,,£2) аппроксимации стабилизирующего регулятора и приведенных к входу системы возмущений При необходимости компенсации возмущений с большим радиусом предельного множества наращивается число нечетких регуляторов

Таким образом, при исследовснии интеллектуальных систем управления технических объектов с ограниченной неопределенностью в работе получены следующие результаты

- предложено применение квадрстичных неравенств и универсального аппроксиматора как платформы синтеза и исследования нечетких регуляторов для систем управления техническими объектами с ограниченной неопределенностью,

- показано, что свойства универсального алпроксиматора и обобщения придают системам с интеллектуальными (нечеткими, нейросетевыми, нейронечеткими) регуляторам качество грубых систем при управлении техническими объектами с неопределенностью,

- обосновано свойство нечетких регуляторов компенсировать ограниченную неопределенность параметров динамических объектов и способность нечетких комбивированных систем сохранять свойства оптимальности при действии ограниченных внешних возмущений на объект управления,

- праведен анализ устойчивости и грз'бости нечетких систем управления и синтез пакетных (с расширенной об пастью грубости) и комбинированных нечетких регуляторов, включающих традиционные регуляторы (для систем возбуждения - регулятор напряжения + системный стабилизатор),

- разработаны процедуры синтеза нечетких, нейросетевых и нейронечетких регуляторов

В четвертой главе отмечены проблемы оптимизации и повышения эффективности функционирования бесщеточных систем возбуждения и предложены пути их решения Обосновывается выбор коэффициента жесткой обратной связи по напряжению бесщеточного возбудителя Представлены результаты оптимизации стандартных регуляторов современных российских систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРМ-М Сформулирована методика синтеза интеллектуальных регуляторов бесщеточных систем возбуждений Анализ лруклся различные структуры нечетких регуляторов систем возбуждения Обосновывается выбор нечеткой системы Такаги-Сугено для синтеза нечетких регуляторов возбуждения бесщеточного генератора В соответствии с предложенной методикой выполняется синтез нечетких и нейросетевых регуляторов систем возбуждения бесщеточного генератора средствами пакета МаНаЬ Исследуется и

обосновывается выбор структуры, параметров и методов настройки нечетких регуляторов систем возбуждения Рассматриваются вопросы формирования обучающей выборки и пути повышения качества настройки и обучения нечетких регуляторов Выполняется сравнительное исследование в среде МаАаЬ разработанных нечетких регуляторов с нейросетевыми, стандартными и субоптималыгыми регуляторами систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора в составе энергосистемы Даны оценки качества вырабатываемой бесщеточным генератором электроэнергии, быстродействия систем возбуждения и энергозатрат на управление бесщеточным генератором в различных схемно-режимных условиях работы энергосистемы Даны практические рекомендации реализации нечетких регуляторов в современных системах возбуждения Представлен разработанный программный комплекс моделирования систем возбуждения в составе энергосистемы

Традиционно входящие в состав системы возбуждения блок форсировки, блок обеспечения минимального возбуждения, система ограничения и защиты определяются в основном предельно допустимыми параметрами чспольз) емого в энергосистеме силового оборудования, технологическими режимами работы синхронного генератора, электросетью и другими факторами, поэтому, как правито, эти подсистемы и их параметры выбираются заранее и не меняются в процессе эксплуатации системы возбуждения Применение интеллектуальных, в частное ги, нечетких регуляторов эффективно в регуляторах напряжения и системных стабилизаторах

Методика синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов (И Научный результат).

Методика позволяет выполнять оптимизацию стандартных регуляторов и синтезировать интеллектуальные регуляторы статических тиристорных и бесщеточных диодных систем возбуждения, а именно нечеткие, нейросетевые и нейронечеткие регуляторы напряжения и системные стабилизаторы, а также интегрированные регуляторы, сочетающие в одном блоке функции регулятора напряжения и системного стабилизатора. Методика объединяет все этапы проектирования, оптимизации, моделирования, испытания и реализации бесщеточной системы возбуждения

1 На основе технической документации и математических моделей основных составных компонентов электроэнергетической системы составляются модели синхронного генератора, бесщеточного возбудителя (если предполагается его использование) и системы возбуждения, а также формируется система мониторинга и оценки энергосистемы Все составляющие согласуются и интегрируются в рамках единой модели энергосистемы, учитывающей все особенности используемого оборудования, в том числе его резервирование Выбирается базовая система возбуждения, для которой проектируется регулятор

2 Выбираются режимы работы энергосистемы Рассчитываются параметры модели синхронного генератора в исследуемых режимных точках, выбранных в рабочей области

3 С помощью пользовательского интерфейса или файла инициализации задаются все необходимые параметры и ограничения силового и регулирующего оборудования, выбирается тип системы возбуждения и предполагаемые Еозмущающие воздействия, которые должен эффективно отрабатывать стандартный или интеллектуальный регул.ггор

4 Выполняется моделирование энергосистемы и данные мониторинга используются для формирования базы данных измерений и расчета показателей качества В соответствии с установленными требованиями, предъявляемыми к работе системы формируется функционал эффективности работы энергосистемы, по которому будет выполняться оптимизация коэффициентов усиления стандартного регулятора Например, с помощью КСБ-оптимизации или другого алгоритма Рассчитанные таким образом коэффициенты могут быть непосредственно использованы в базовой системе возбуждения в блоках регулятора напряжения и системного стабилизатора

5 Если требуется разработка ингеллектуалыгаго регулятора, то сначала выбирается его вид нечеткий, нейронечеткий или нейросетевой Для нечеткого регулятора выбирается его тип согласно используемом)' механизму нечеткого логического вывода (Мамдани, Цукамото, Сугено), формируется структура и настраиваются параметры, а затем регулятор включается в соответс гвующий блок системы возбуждения Нейронечеткие и нейросетевые регуляторы после формирования структуры настраиваются в процессе обучения в соотвегствии с предъявляемой обучающей выборкой, которая формируется из базы данных мониторинга, и также включаются в состав системы возбуждения

6 Выполняется моделирование энергосистемы с разработанными регуляторами и оценивается эффективность их работы, например, по сравнению со стандартными или зарубежными регуляторами Анализируется устойчивость и грубость энергосистемы Решается вопрос об оптимизации структуры регулятора возбуждения, использования интегрированных, пакетных или комбинированных структур интеллектуальных регуляторов

7 После окончания итерационною процесса синтеза регулятора возбуждения с помощью средств программирования или в автоматическом режиме формируются управляющие программы для микроконтроллеров систем возбуждения Далее следуют завершающие этапы реализации и испытаний системы возбуждения

В качестве оптимальною режима выбрана работа энергосистемы с регуляторами системы возбуждения, рассчитанными на основе алгоритма ЫСО-оптимизации В соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству вырабатываемой основным генератором электроэнергии с учетом ограничений параметров силового оборудования, для каждой из базовых систем во!буждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М рассчитаны субоптимальные коэффициенты усиления регулятора в восьми исследуемых рабочих точках при изменении режимов работы бесщеточного синхронного генератора и внешнего реактивного сопротивления электросети

В работе показано, что нечеткий регулятор Сугено 1-го порядка сочетает хорошие аппроксимирующие свойства и способность к обучению с помощью адаптивной нейро-нечеткой сети, поэтому он использован как основа для построения нечетких регуляторов систем возбуждения Выполнены исследования и обоснован выбор треугольной формы функций принадлежности и их количества на каждый вход нечетких регуляторов, а также сформированы обучающие наборы данных для настройки параметров функций принадлежности и заключений нечетких правил нечетких регуляторов

В соответствии с разработанной методикой синтезированы нечеткие регуляторы напряжения и нечеткие системные стабилизаторы для трех базовых систем

возбуждения (1П Научный_результат) При построении систем возбуждения

исследовались различные варианты включения блоков нечеткого регулятора возбуждения Два основных блока системы во)буждения (регулятор напряжения (РН) и системный стабилизатор (СС)) определяют следующие исследуемые структуры регуляторов систем возбуждения, представленные на рисунке 1 Интеграция в одном регуляторе системного стабилизатора и регуляторе напряжения приводит к увеличению входов нечеткого регулятора, количества правит управления к лавинообразному увеличению настраиваемых параметров Благодаря построению пакетных и комбинированных нечетких регуляторов и упрощена структура нечетких регуляторов возбуждения, сокращено количество правил управления Все нечеткие регуляторы имеют одинаковый тип Сугено 1-го порядка для входов выбрана треугольная форма функций принадлежности, выходами являются синглтоны, метод дефаззификации - центр тяжести Количество функций принадлежности на каждый вход различно по 2 функции принадлежности для нечеткою регулятора напряжения (НРН), по 3 функции принадтежности для нечетких системных стабилизаторов по каналу частоты и произвол-