авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Динамические режимы работы автономного генераторного комлекса на основе машины двойного питания

На правах рукописи

Тарасов Иван Михайлович ДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ АВТОНОМНОГО ГЕНЕРАТОРНОГО КОМЛЕКСА НА ОСНОВЕ МАШИНЫ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород – 2010

Работа выполнена на кафедре "Электротехника и электрооборудование объектов водного транспорта" Волжской государственной академии водного транспорта (г. Нижний Новгород).

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Хватов Олег Станиславович Официальные оппоненты – Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Онищенко Георгий Борисович – кандидат технических наук Соловьев Алексей Валерьевич Ведущая организация – ОАО «Конструкторские бюро по проектированию судов «Вымпел»» (г. Нижний Новгород)

Защита состоится “26” ноября 2010 г. в 14 часов в аудитории № на заседании диссертационного совета Д 212.165.02 в Нижегородском государственном техническом университете им. Р.Е. Алексеева (603950, ГСП – 41, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24).

Отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, просим на править по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24, НГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.165.02 или по факсу (831) 436-93-79 или на электронную почту tarasov128@aqua.sci-nnov.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева.

” октября 2010 г.

Автореферат разослан “

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент Соколов В.В.

Актуальность работы. Более 85% населения России обеспечива ется электроэнергией из единой централизованной энергетической систе мы. Однако, еще около 10 млн. человек, живущих на Дальнем Востоке, в северных территориях и в некоторых других регионах, не присоединены к центральным электрическим сетям.

Указанные обстоятельства обусловили создание энергосберегающих технологий и освоение новых, в том числе нетрадиционных, возобновляемых источников энергии. К числу таких источников относятся малые реки, ветер, и соответственно, разработка и создание малых гидроэлектростанций и вет роэлектроустановок является актуальной задачей.

Особенно актуальны вопросы рациональной электроэнергетики на ав тономных объектах, в частности, на морских и речных судах, где применение валогенераторных установок приводит к существенному повышению эконо мической эффективности работы.

Вышеуказанные генераторные комплексы объединяет общая пробле ма, которая заключается в обеспечении постоянных параметров вырабаты ваемой электроэнергии (амплитуды и частоты генерируемого напряжения) при переменных, в общем случае, скорости вращения вала движителя, а так же величине и характере нагрузки.

Наиболее рациональный подход к решению данной проблемы состо ит в применении статических преобразователей частоты (ПЧ). В этом случае генераторный комплекс может быть выполнен на основе синхронного или асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором и ПЧ в статорной це пи, а также на основе асинхронного генератора с фазным ротором и ПЧ в ро торной цепи (генератор по схеме машины двойного питания (МДП - генера тор)).

Анализ показал, что в настоящее время автономная работа МДП - ге нератора изучена недостаточно. Особенно это относится к динамическим режимам работы, исследования которых выполнены при допущении незави симости контуров регулирования амплитуды и частоты генерируемого на пряжения, что приводит к неизбежным ошибкам. Поэтому МДП – генератор, работающий в автономном режиме, необходимо исследовать на основе мате матической модели, учитывающей нелинейности и перекрестные связи объ екта управления. Также недостаточно исследованы динамические режимы автономного МДП - генератора для различных вариантов реализации систе мы автоматического регулирования (САР) - с использованием неадаптивных, нечетких (FUZZY) и нейросетевых регуляторов.

Учитывая вышеизложенное, целью диссертационной работы являет ся исследование динамических режимов работы автономного генераторного комплекса на основе машины двойного питания при различных вариантах реализации системы регулирования.

Цель работы определяет задачи исследования:

1. Разработка математической модели автономного МДП – генератора с учетом перекрестных связей между контурами амплитуды и частоты на пряжения.

2. Разработка системы регулирования автономного МДП – генератора на основе неадаптивных, FUZZY и нейросетевых регуляторов.

3. Сравнительный анализ динамических режимов автономного МДП – генератора для трех вариантов реализации САР: с неадаптивными, FUZZY и нейросетевыми регуляторами.

4. Исследование влияния трансформаторной ЭДС статора на переход ные процессы в контурах амплитуды и частоты напряжения автономного МДП – генератора.

5. Анализ динамических режимов работы автономного МДП – генера тора с учетом и без учета влияния величины трансформаторной ЭДС статора.

Диссертационная работа выполнялась в рамках:

- разработки технического проекта морского грузопассажирского па рома проекта 00650 в ЗАО «Электродвижение судов», г. Санкт-Петербург;

- региональной программы «Использование местных, нетрадиционных и возобновляемых энергоресурсов на период 2001 – 2010 г. в Нижегородской области».

Научная новизна:



1. Разработана математическая модель автономного МДП - генератора, позволяющая исследовать динамические режимы работы с учетом перекре стных связей между контурами амплитуды и частоты напряжения.

2. Синтезированы двухканальные САР амплитуды и частоты напряже ния автономного МДП – генератора, реализованные на основе FUZZY и ней росетевых регуляторов.

3. Проведены исследования динамических режимов работы автоном ного МДП – генератора с учетом перекрестных связей между контурами ам плитуды и частоты напряжения.

4. Исследовано влияние трансформаторной ЭДС статора на переход ные процессы в контурах амплитуды и частоты напряжения автономного МДП – генератора.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в сле дующем:

1. Разработана методика расчета динамических режимов работы авто номного МДП – генератора с учетом перекрестных связей между контурами амплитуды и частоты напряжения.

2. Проведен сравнительный анализ динамических режимов работы ав тономного МДП – генератора для трех вариантов реализации САР: с неадап тивными, FUZZY и нейросетевыми регуляторами.

3. Создан опытный образец автономного МДП – генератора мощно стью 5.5 кВт.

Реализация результатов работы Результаты работы использованы:

- при разработке технического проекта морского грузопассажирского парома проекта 00650 в ЗАО «Электродвижение судов», г. Санкт-Петербург;

- в проекте модернизации судовых валогенераторных установок на судах типа «Речной» и «РТ» в ОАО «Нижегородский порт» (г. Нижний Нов город);

- в учебном процессе при подготовке в Волжской государственной академии водного транспорта (ВГАВТ) (г. Нижний Новгород) инженеров специальности 18.04.04 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» по дисциплине «Основы судового электропривода» в разделах «Динамические режимы судового электропривода переменного то ка», по дисциплине «Моделирования судового электрооборудования и средств автоматизации» в разделе «Судовой автоматизированный электро привод переменного тока», в курсовом проектировании по дисциплине «Ос новы судового электропривода» и дипломном проектировании;





- в учебном процессе Нижегородского государственного технического университета (НГТУ) (г. Нижний Новгород) при подготовке инженеров и магистров специальностей 14.06.04 «Электропривод и автоматика промыш ленных установок и технологических комплексов» по курсам «Теория элек тропривода», «Моделирование электромеханических систем» и 14.06. «Электрооборудование и автоматика судов» по курсу «Судовые электроэнер гетические установки».

В работе автор защищает:

1. Структуры САР автономного МДП – генератора с неадаптивными, FUZZY и нейросетевыми регуляторами.

2. Математическую модель автономного МДП – генератора, учиты вающую влияние трансформаторной ЭДС статора на переходные процессы в контурах амплитуды и частоты напряжения.

3. Методику расчета динамических режимов автономного МДП – ге нератора, учитывающую перекрестные связи между контурами амплитуды и частоты напряжения.

4. Результаты сравнительного анализа динамических режимов работы автономного МДП – генератора для трех вариантов реализации САР: с не адаптивными, FUZZY и нейросетевыми регуляторами.

5. Результаты сравнительного анализа динамических режимов работы автономного МДП – генератора с учетом и без учета трансформаторной ЭДС статора.

Публикации и апробация работы По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 работы в журналах, реферируемых ВАК. Получен патент на полезную модель.

Основные положения, результаты и выводы диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях:

- ежегодных XII, XIII, XIV Нижегородских сессиях молодых ученых.

Технические науки. Н.Новгород: 2007-2009;

- международной научно-технической конференции XV Бенардосов ские чтения. ИГЭУ. Иваново: 2009;

- ежегодной региональной научно-технической конференции «Акту альные проблемы электроэнергетики». НГТУ. Н.Новгород: 2007.

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 113 наименований. Основная часть диссертации изложена на 134 страницах, содержит 65 рисунков и 8 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе рассматриваются принципы стабилизации параметров электроэнергии в системе "МДП - генератор - нагрузка", разработана матема тическая модель автономного МДП – генератора с учетом и без учета пере крестных связей между контурами амплитуды (U1) и частоты (f1) напряже ния. На основе полученных моделей проведен сравнительный анализ наибо лее характерных переходных процессов подключения и отключения нагрузки с учетом ее величины и cosнаг.

Стабилизация параметров электроэнергии (амплитуды и частоты на пряжения) в системе «МДП – генератор – нагрузка» обеспечивается поддер жанием баланса активных и реактивных мощностей средствами управления ПЧ и источником реактивной мощности (ИРМ). Изменение параметров на грузки или скорости вращения вала приводного двигателя нарушает баланс мощностей и при отсутствии управления со стороны МДП – генератора, при водит к изменению параметров генерируемой электроэнергии (амплитуды и частоты напряжения).

Показано, что необходимым условием стабилизации параметров элек троэнергии в системе «МДП - генератор – нагрузка» является регулирование величин активной и реактивной составляющих мощности, генерируемой МДП – генератором, в соответствии с изменением величины и характера на грузки либо скорости вращения вала движителя. Регулирование заключается в возможности управления амплитудой, фазой и частотой тока в роторе МДП - генератора с помощью ПЧ.

На рис. 1 представлена функциональная схема автономного МДП генератора с учетом различных вариантов реализации САР: с неадаптивны ми, FUZZY и нейросетевыми регуляторами.

Математическая модель автономного МДП - генератора основана на уравнениях Парка-Горева в системе синхронно вращающихся координат «X Y», опорный вектор которой вращается с частотой поля статора 1 (1).

Взаимосвязь МДП – генератора и нагрузки отражена системой уравнений (2) d + j1 1 ;

u1 = r1 i1 + P = PГЕН PНАГ ;

dt d (2) (1) 1 ЭТ = ;

d + j1 s 2 ;

u 2 = r2 i2 + dt dt P ;

1 = L1 i1 + Lm i2 ;

( I рген I рнаг ) K СВ U 1, 2 = Lm i1 + L2 i2 ;

где: Pген, Pнаг – соответственно, активные мощности МДП - генератора и нагрузки;

ЭТ – эталонное значение частоты напряжения статора МДП генератора;

– изменение фазы вектора напряжения статора МДП - генера тора;

Iрген, Iрнаг – соответственно, реактивные составляющие токов МДП - ге нератора и нагрузки;

U1 – изменение величины напряжения статора МДП генератора;

KСВ – коэффициент связи.

По уравнениям (1-2) разработана двухканальная САР стабилизации амплитуды и частоты напряжения. Первый канал содержит внешний контур регулирования частоты напряжения (с неадаптивным, FUZZY или нейросете вым регулятором частоты напряжения), которому подчинен контур активно го тока ротора. Второй канал САР содержит внешний контур регулирования амплитуды напряжения (с неадаптивным, FUZZY или нейросетевым регуля тором амплитуды напряжения), которому подчинен контур реактивного тока ротора. Структурная схема автономного МДП – генератора представлена на рис. 2.

Левая часть структурной схемы соответствует САР МДП - генератора, центральная - представляет собой модель МДП - генератора, а правая являет ся моделью электрической нагрузки.

Для исследования переходных процессов в системе «МДП – генератор - нагрузка» использован модуль Simulink в пакете программ “MATLAB”.

При моделировании динамических режимов в автономном МДП - ге нераторе исследованы процессы подключения (100%) и отключения (50%) нагрузки при различных cosнаг. Результаты моделирования с учетом и без учета перекрестных связей между контурами амплитуды и частоты напряже ния, а также при настройке регуляторов тока на различное рабочее скольже ние генератора (sнастр) представлены на рис. (3-7).

f t U t а) f t U 21 t б) Рис. 3 Зависимости U1(t) и f1(t) при подключении нагрузки Sном=Pном(cosнаг=1), t=0.1c;

Sном=Qном(cosнаг=0), t=0.3c;

(1 – sнастр=0.2, – sнастр=0.5, 3 – sнастр=1);

а) без учета перекрестных связей;

б) c учетом перекрестных связей.

Сравнительный анализ показал, что величины первоначального прова ла амплитуды и частоты напряжения не зависят от учета перекрестных свя зей. Величина перерегулирования в обоих контурах с учетом перекрестных связей увеличивается, причем в контуре амплитуды в среднем на (2-3)%, а контуре частоты в среднем на (12-16)%.

0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,06 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,02 0, 0, 0, 0,2 0,5 1 0,2 0,5 0,25 1, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 0,2 0,5 1 0,2 0,5 Изменение подключаемой нагрузки с учетом ее величины и характера влияет одновременно на оба контура регулирования, что качественно отлича ется от результатов моделирования без учета перекрестных связей.

При увеличении cosнаг подключаемой нагрузки уменьшается провал амплитуды напряжения и увеличивается провал частоты напряжения. На пример, при увеличении cosнаг от 0.7 до 0.9 провал амплитуды напряжения уменьшается в среднем на 2%, а провал частоты напряжения увеличивается на (10 - 15)%.

Показано, что при увеличении |s| величина перерегулирования в кон турах амплитуды и частоты напряжения увеличивается. Например, при уве личении |s| от 0.2 до 1 перерегулирования в контуре амплитуды напряжения увеличивается в среднем на 6%, а в контуре частоты напряжения на (15– 17)%.

Установлено, что увеличение cosнаг приводит к уменьшению перере гулирование в контуре амплитуды напряжения и увеличению перерегулиро вания в контуре частоты напряжения. Например, при увеличении cosнаг от 0.7 до 0.9 перерегулирование в контуре амплитуды напряжения уменьшается на 0.5%, а в контуре частоты напряжения увеличивается на 2.5%.

При увеличении |s| время переходного процесса в контурах амплитуды и частоты напряжения увеличивается. Например, при увеличении |s| от 0.2 до 1 время переходного процесса в контуре амплитуды напряжения увеличива ется на (0.1–0.15) сек, а в контуре частоты напряжения на (1.2–1.25) сек. На рис. (4-7) представлены зависимости времени переходного процесса в конту ре амплитуды (tппU1) и частоты (tппf1) напряжения от |s| для различных значе ний cosнаг и sнастр.

Оптимальной с точки зрения характера переходных процессов при ра боте в диапазоне скольжения |s|=0.5–1 является настройка регулятора тока в точке |s|настр=1.

Во второй главе рассмотрены различные методы синтеза FUZZY – ре гуляторов автономного МДП - генератора и проведен сравнительный анализ переходных процессов в контурах амплитуды и частоты напряжения авто номного МДП – генератора с неадаптивными и FUZZY – регуляторами.

Используемый в данной работе FUZZY - регулятор работает на основе нейро-нечеткой сети Adaptive Network Based Fuzzy Inference System (ANFIS). ANFIS является пятислойной нейронной сетью прямого распро странения сигнала с реализованной системой нечеткого вывода Сугено. Узел первого слоя представляет терм с колоколобразной функцией принадлежно сти. Каждый терм сети соединен с входом сети x, (в используемом регулято ре три входа: напряжение статора (U1), реактивная составляющая мощности нагрузки (Qн), рабочее скольжение МДП – генератора (s)). Выходом узла яв ляются степень принадлежности значения входной переменной соответст вующему нечеткому терму (3) r (xi ) =, (3) 2b x c 1+ i a где a, b и c - настраиваемые параметры функции принадлежности. Каждый узел второго слоя соответствует одному нечеткому правилу и соединен с уз лами первого слоя, которые формируют антецеденты соответствующего пра вила. Выходом узла является степень выполнения правила, которая рассчи тывается как произведение входных сигналов. Выходы узлов второго слоя обозначены r. Каждый узел третьего слоя рассчитывает относительную сте пень выполнения нечеткого правила (4).

r r* =. (4) j j =1, m Каждый узел четвертого слоя соединен с одним узлом третьего слоя, а также со всеми входами сети. Узел четвертого слоя рассчитывает вклад одно го нечеткого правила в выход сети (5), где r - номер нечеткого правила, y – выход узла. Пятый слой содержит единственный узел, который суммирует вклады всех правил (6), где Y – выход FUZZY - регулятора. Количество узлов во втором, третьем и четвертом слое одинаково и равняется m.

y = t r * ( b 0, r + b 1, r x1 +... + b n, r x n ). (5) Y = y 1 +... + y r +... + y m. (6) Обучение FUZZY - регулятора производится на основе статистических данных, полученных с помощью модели автономного МДП – генератора с неадаптивными регуляторами. Обучение разделено на следующие этапы:

сбор статистических данных и подготовку их для использования программой ANFIS;

начальное формирование структуры FUZZY - регулятора (выбор формы и количества терм, количества правил, метода обучения, указание максимально допустимой ошибки);

процесс обучения;

тестирование, т.е. ана лиз поведения обученного FUZZY - регулятора и сопоставление с имеющи мися статистическими данными. Зависимость выходного сигнала обученного FUZZY - регулятора (Y) от U1 и s представлена на рис. 8. Анализ показал, что при использовании FUZZY – регуляторов перерегулирование в контурах амплитуды и частоты напряжения меньше в 1.5-2 и 3-4 раза соответственно, чем при использовании неадаптивных регуляторов.

При увеличении cosнаг в x10- системе с FUZZY Y регуляторами перерегу лирование в контуре амплитуды напряжения уменьшается, а в контуре частоты напряжения увеличивается. Например, при увеличении cosнаг от 0.7 до 0. перерегулирование в контуре амплитуды напряжения U1, в уменьшается на (1.5- 2)%, а в контуре частоты напряжения Рис. 8 Зависимость величины выходной увеличивается на (3.5- 4)%.

переменной Y обученного FUZZY регулятора от На время переходного U1 и s. процесса изменение cosнаг в системе с FUZZY – регуляторами практического влияния не оказывает.

Увеличение скольжения |s| вызывает уменьшение перерегулирования в обоих контурах регулирования. Время переходного процесса в системе с FUZZY - регуляторами в контурах амплитуды и частоты напряжения равно наименьшему времени переходного процесса системы с неадаптивными ре гуляторами и практически не зависит от текущего скольжения, т.к. FUZZY регулятор настраивается на рабочее значение |s|.

На рис. (9-10) представлены зависимости времени переходного про цесса в контурах амплитуды и частоты напряжения от |s| для разных значе ний cosнаг.

0, 0, 0, 0, 0, 0,015 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,2 0,5 0,2 0,5 Использование нечеткой логики в системе автоматического управле ния автономного МДП – генератора позволяет улучшить качество переход ного процесса в контурах амплитуды и частоты напряжения.

В третьей главе рассмотрены принципы работы нейросетевого регу лятора с предсказанием и синтез данного регулятора для автономного МДП – генератора. Проведен сравнительный анализ переходных процессов в конту рах амплитуды и частоты напряжения автономного МДП – генератора с FUZZY – регуляторами и нейросетевыми регуляторами с предсказанием.

Регулятор с предсказанием, реализованный в Neural Network Toolbox, использует модель нелинейного управляемого процесса в виде нейронной сети с целью предсказывать его будущее поведение.

Регулятор вычисляет сигнал управления МДП - генератором на задан ном интервале времени.

Особенность настройки нейросетевых регуляторов состоит в том, что необходимость в построении математической модели объекта управления отсутствует. Это в большинстве случаях значительно упрощает синтез сис темы управления, особенно когда математическая модель сложная или ее создание в принципе невозможно.

На рис. (11 - 12) представлены зависимости времени переходного про цесса в контурах амплитуды и частоты напряжения от |s| для разных значе ний cosнаг в системе с нейросетевыми регуляторами.

0,018 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 0,2 0,5 1 0,2 0,5 Показано, что в системе с нейросетевыми регуляторами увеличение cosнаг на время переходного процесса практически не оказывает влияния.

Установлено, что по сравнению с системой с FUZZY - регуляторами, перерегулирование по амплитуде напряжения увеличивается в 1.2-1.5 раза, а по частоте в 1.5-2 раза.

Показано, что время переходного процесса практически не зависит от скольжения, аналогично системе с FUZZY – регуляторами, быстродействие системы приблизительно равно быстродействию системы с FUZZY - регуля торами.

Использование нейросетевого регулятора позволяет создать гибкую систему регулирования, которая позволит регулятору подстраиваться под изменяющиеся параметры как нагрузки, так и МДП – генератора.

В четвертой главе на основе математической модели автономного МДП - генератора исследованы переходные процессы подключения и отклю чения нагрузки с учетом трансформаторной ЭДС статора, влиянием которой в большинстве случаев пренебрегают.

Показано, что пренебрежение трансформаторной ЭДС статора может быть допустимо при работе генераторного комплекса лишь параллельно с другими источниками электроэнергии, мощность которых в 5-10 и более раз превосходит мощность МДП - генератора. Для получения реального характе ра переходных процессов в автономном режиме работы МДП - генератора учет трансформаторной ЭДС является необходимым.

Установлено, что с увеличением cosнаг провалы амплитуды напряже ния возрастают, а частоты снижаются. Например, с увеличением cosнаг от 0.7 до 0.9 величина U1 увеличивается на (2-3)%. Характер зависимостей U и f1 от cosнаг, полученных при учете трансформаторной ЭДС статора, каче ственно отличаются от аналогичных зависимостей модели МДП - генератора, не учитывающей трансформаторную ЭДС статора.

Рис. 14 Осциллограмма прямого пус ка АД с короткозамкнутым ротором Рис. 13 Внешний вид эксперимен мощностью 0.55 кВт от автономного тальной установки мощностью 5, МДП – генератора мощностью 5. кВт.

кВт.

Экспериментальная часть исследований работы проводилась на экспе риментальной установке мощностью 5.5 кВт, рис. 13. На рис. 14 приведена осциллограмма напряжения при автономной работе МДП – генератора мощ ностью 5.5 кВт в режиме пуска АД с короткозамкнутым ротором мощностью 0.55 кВт.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ Проведенные исследования расширяют представления о динамических режимах работы МДП – генератора. В работе представлен ряд новых поло жений, касающихся использования интеллектуальных систем регулирования для управления МДП – генератором. Синтезированы САР на основе неадап тивных регуляторов, нечеткой логики (FUZZY - регуляторов), регуляторов на основе нейронных сетей. Исследовано влияние трансформаторной ЭДС статора на характер переходных процессов автономного МДП – генератора.

В итоге проведенных исследований получены следующие результаты:

1. Разработана математическая модель динамических режимов авто номного МДП - генератора с учетом перекрестных связей между контурами амплитуды и частоты напряжения. Для рассматриваемой модели синтезиро ваны САР стабилизации амплитуды и частоты генерируемого напряжения с неадаптивными, FUZZY и нейросетевыми регуляторами.

2. Проведен сравнительный анализ переходных процессов в автоном ном МДП – генераторе с учетом и без учета перекрестных связей между кон турами амплитуды и частоты напряжения. Установлено, что величина перво начального провала амплитуды и частоты напряжения не зависит от учета перекрестных связей при моделировании. Величина перерегулирования в контуре амплитуды напряжения с учетом перекрестных связей увеличивается в среднем на (2.5-3)%, а в контуре частоты на (13-14)% по сравнению с вели чиной перерегулирования без учета перекрестных связей. Дана количествен ная оценка степени влияния перекрестных связей на переходные процессы в контурах регулирования.

3. Определены показатели качества регулирования в динамике для ав тономного МДП — генератора с САР на базе неадаптивных, FUZZY и нейро сетевых регуляторов. Сравнительный анализ динамических режимов авто номного МДП – генератора с FUZZY - регуляторами и с неадаптивными ре гуляторами показал, что и использование FUZZY - регуляторов снижает пе ререгулирование в контуре амплитуды напряжения в 2-2.5 раза, а в контуре частоты в 3.5-4 раза. При использовании FUZZY - регуляторов время пере ходных процессов в контурах амплитуды и частоты напряжения равны наи меньшим временам переходных процессов в соответствующих контурах при использовании неадаптивных регуляторов. Установлено, что время переход ного процесса в системе с нейросетевыми регуляторами приблизительно рав но времени переходного процесса системы с FUZZY - регуляторами. Исполь зование нейросетевых регуляторов увеличивает перерегулирование, относи тельно системы с FUZZY - регуляторами, в контуре напряжения в среднем в 1.2-1.5, в контуре частоты в среднем в 1.5-2 раза.

4. Проанализировано влияние величины и характера нагрузки подклю чаемой к автономному МДП - генератору на величину первоначального про вала напряжения статора при учете трансформаторной ЭДС статора.

5. Результаты выполненных исследований использованы при разра ботке технического проекта морского грузопассажирского парома проекта 00650 в ЗАО «Электродвижение судов» (г. Санкт-Петербург), в проекте мо дернизации судовых валогенераторных установок в ОАО «Нижегородский порт» (г. Нижний Новгород), а так же в учебном процессе в виде инженерных методик расчета динамических режимов работы МДП - генераторов и МДП приводов в Волжской государственной академии водного транспорта и НГТУ (г. Нижний Новгород).

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации по перечню ВАК:

1. Хватов О.С., Тарасов И.М., Тарпанов И.А. Система автоматического управления на базе нечеткой логики автономным генератором по схеме ма шины двойного питания / Приводная техника. Выпуск № 3. – Москва: 2009. С. 25-28.

2. Хватов О.С., Дарьенков А.Б., Тарасов И.М. Дизель-генераторная электростанция с переменной частотой вращения вала / Вестник Ивановского государственного энергетического университета. Выпуск № 2. - Иваново:

2010. – С. 53-56.

Патенты и свидетельства о регистрации:

3. Патент на полезную модель № 83668 U1, Н02Р 9/42. Валогенератор ная установка / Хватов О.С., Тарасов И.М, Тарпанов И.А., заявители и право обладатели. – Заявл. 17.11.2008;

зарег. в Государственном реестре полезных моделей РФ 17.11.2008;

опубликовано: 10.06.2009 Бюл. № 16.

Остальные публикации:

4. Хватов О.С., Бурмакин О.А., Тарасов И.М. Динамические режимы автономной судовой валогенераторной установки на основе генератора по схеме машины двойного питания / Вестник ВГАВТ. Выпуск № 20. – Н.Новгород: 2006. – С. 101-106.

5. Тарасов И.М. Динамические режимы асинхронных вентильных валогенераторов / XII Нижегородская сессия молодых учёных (технические науки). Сб. тезис. докладов. – Н.Новгород: 2007. – С. 133-134.

6. Хватов О.С., Тарасов И.М. Динамические режимы судовых асин хронно – вентильных валогенераторов / Материалы научно-методической конференции «Транспорт – XXI век». ВГАВТ. - Нижний Новгород: 2007. – С. 445-446.

7. Хватов О.С., Тарасов И.М. Динамические режимы судовых асин хронно - вентильных валогенераторов / Материалы 26-й межвуз. НТК «Ак туальные проблемы электроэнергетики». НГТУ. – Н.Новгород: 2007. – С. 22.

8. Тарасов И.М. Динамические режимы работы асинхронных вентиль ных валогенераторов при изменении нагрузки / XIII Нижегородская сессия молодых учёных (технические науки). Сб. тезис. докладов. – Н.Новгород:

2008. – С. 141.

9. Тарасов И.М. Автоматизированное обучение нейро-нечеткого FUZZY регулятора МДП – генератора / XIV Нижегородская сессия молодых учёных (технические науки). Сб. тезис. докладов. – Н.Новгород: 2009. – С.

95-96.

10. Хватов О.С., Бурда Е.М., Тарасов И.М. Динамические режимы рабо ты судовой валогенераторной установки на основе МДП-генератора / Вест ник ВГАВТ. Выпуск № 27. – Н.Новгород: 2009. – С. 139-143.

11. Хватов О.С., Тарпанов И.А., Тарасов И.М. Судовая гибридная про пульсивная установка / Междунар. науч.-технич. конф. XV - Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии». ИГЭУ. – Иваново: 2009. – С. 40.

12. Хватов О.С., Тарасов И.М., Тарпанов И.А. Динамические режимы автономного МДП-генератора / Междунар. науч.-технич. конф. XV - Бенар досовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии».

ИГЭУ. – Иваново: 2009. – С. 41.

Личный вклад соискателя. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат: математические модели /1, 2, 4, 5, 6, 7, 8/, постановка задачи /1, 9/, обобщение результатов /10, 11, 12/.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.