Integrierte Regelung eines Gasturbosatzes unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten und veränderlichen Netzparametern:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 8]
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| adam_text | Titel: Integrierte Regelung eines Gasturbosatzes unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten und veränd
Autor: Kutzner, Rüdiger
Jahr: 1997
FORTSCHRITT-^ BERICHTE Dipl.-Ing. Rüdiger Kutzner, Erlangen Integrierte Regelung eines Gasturbosatzes unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten und veränderlichen Netzparametern Reihe 8 : Meß-, Steuerungsund Regelungstechnik Nr. 639
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis Symbolverzeichnis X 1 Übersicht 1 2 Einleitung 2 2.1 Stand der Technik .............. 2 2.2 Ziele der Arbeit......................... 4 3 Modell des Gasturbosatzes 5 4 Echtzeitsimulation 10 4.1 Gasturbosatz-Simulator .................... 10 4.2 Netzsimulator.......................... 12 4.2.1 Netzelemente...................... 14 4.2.1.1 Gasturbosatz................. 14 4.2.1.2 Vereinfachte Kraftwerksmodelle....... 16 4.2.1.3 Passive RL-Lasten.............. 17 4.2.1.4 Asynchronmaschine ............. 18 4.2.1.5 Leitungen................... 19 4.2.1.6 Starres Netz.................. 21 4.2.2 Kopplung der Komponenten.............. 22
VI Inhaltsverzeichnis 4.2.2.1 Jacobimatrizen der Netzelemente...... 24 4.2.2.2 Modifiziertes Verfahren von Cholesky ... 25 4.2.3 Numerische Integration................. 27 4.2.3.1 Ausgewählte Integrationsverfahren..... 28 4.2.3.2 Eigenschaften der Integrations verfahren . . 30 4.2.4 Anfangs Wertberechnung ................ 32 4.2.4.1 Gasturbosatz................. 33 4.2.4.2 Vereinfachte Kraftwerksmodelle....... 34 4.2.4.3 Asynchronmaschine ............. 35 4.2.4.4 Lastflußrechnung............... 36 4.2.5 Hardware-Konstellation ................ 37 5 Integrierte Turbosatzregelung 40 5.1 Streckendifferenzen....................... 42 5.2 Entwurf robuster H ^-Regler.................. 45 5.2.1 Normen......................... 46 5.2.2 Übertragungsfunktionen im Regelkreis........ 49 5.2.3 Modellabweichungen.................. 51 5.2.4 Wichtungsfunktionen......... 52 5.2.5 Entwurfsproblem.................... 56 5.3 Robuster Turbosatzregler.................... 57 5.3.1 Formulierung der Entwurfsaufgabe .......... 57 5.3.2 Analyse der aktuellen Regler.............. 60 5.3.3 Wahl der Wichtungsfunktionen............ 63 5.3.4 Optimierungsergebnis.................. 64 5.3.5 Simulationen ...................... 67 5.4 Zusammenfassung........................ 77
Inhaltsverzeichnis VII 6 Begrenzungskonzept 78 6.1 Stellgrößenbegrenzungen .................... 79 6.1.1 Gegenmaßnahmen ................... 80 6.1.2 Formale Analyse linearer AW -Maßnahmen...... 81 6.1.3 Untersuchung gängiger A IF-Maßnahmen....... 85 6.1.3.1 Integratornachführung............ 86 6.1.3.2 High Gain Conventional anti-windup .... 87 6.1.3.3 Regler in Zustandsreglerstruktur...... 90 6.1.3.4 Erweiterung der Conditioning Technique . . 94 6.1.3.5 Weitere Verfahren .............. 96 6.1.4 Diskreter AW-Regler.................. 98 6.1.5 Turbosatzregler mit anti-windup ............ 99 6.1.5.1 Sollwertsprung................100 6.1.5.2 Kurzschluß im Netz .............102 6.1.5.3 Lastabwurf auf Leerlauf...........103 6.2 Begrenzungsregelung......................108 6.3 Regierumschaltung.......................110 7 Regelung eines Modellkraftwerks 117 7.1 Aufbau des Netzmodells....................118 7.2 Prozeßerfassung und Prozeßsteuerung.............118 7.3 Identifizierung des Modellkraftwerks..............121 7.3.1 Modellbildung......................122 7.3.2 Parameterschätzung ..................126 7.4 Regelung des Modellkraftwerks ................135 7.4.1 Herkömmliche Kraftwerksregelung...........135 7.4.2 Integrierte Regelung..................137
VIII Inhaltsverzeichnis 7.4.3 Vergleich der Reglerkonzepte..............141 7.5 Zusammenfassung........................146 8 Zusammenfassung 150 A Daten des Turbosatzreglers 152 A.l Linearisierte Streckenmodelle .................152 A.l.l Starres Netz.......................152 A.l. 2 Lastinsel.........................153 A.l.3 Entfernte Netzknoten..................154 A.1.4 Lange Leitung......................155 A.2 TSR-Wichtungsfunktionen...................157 A.2.1 Starres Netz.......................157 A.2.2 Lastinsel.........................157 A.2.3 Entfernte Netzknoten..................157 A.2.4 Lange Leitung......................158 A.3 Matrizen des Turbosatzreglers.................158 B Optimierungsstrategie 159 C Modellkraftwerk 164 C.l Maschinendaten.........................164 C.l.l Mechanik........................164 C.l.2 Steller..........................164 C.1.3 Gleichstrommotor....................164 C.l.4 Vierpolige Schenkelpol-Synchronmaschine ......165 C.l.5 Leitungsnachbildung..................165 C.2 Linearisierte Streckenmodelle .................165 C.2.1 Starres Netz.......................166
Inhaltsverzeichnis IX C.2.2 Lastinsel.........................167 C.3 Wichtungsfunktionen......................168 C.3.1 Starres Netz.......................168 C.3.2 Lastinsel.........................168 C.4 Integrierter Regler .......................169 Literaturverzeichnis 170
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