Структурний синтез системи автоматичного управління оборотних гідроагрегатів, які працюють зі змінною частотою обертання

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – автоматизація процесів керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена удосконаленню системи автоматичного управління оборотними гідроагрегатами, які працюють зі змінною частотою обертання. На підставі аналізу універсальних характеристик сучасних оборотних гідроагрегатів, доведено можливість суттєво підвищити їх енергоефективність при роботі зі змінною частотою обертання. Досліджено способи отримання синхронної частоти напруги на шинах енергоблоку при несинхронній частоті обертання ротора. Обґрунтовано оптимальний склад оборотного гідроагрегату для його роботи зі змінною частотою обертання. Синтезовано перспективну систему автоматичного управління (САУ) оборотним гідроагрегатом гідроакумулюючої електростанції (ГАЕС), до складу якого входять радіально-осьова гідротурбіна та асинхронізований синхронний генератор-двигун. Розроблено математичну модель, яка дає можливість дослідити роботу синтезованої САУ в режимі роботи з синхронною частотою обертання і в режимі корекції ККД турбіни при зміні напору на станції та навантаження генератора. Запропоновано шляхи практичної реалізації САУ, розраховано очікуваний економічний ефект від її впровадження на ГАЕС України.

The thesis for the degree of technical sciences candidate Ьу specialty 05.13.07 - process control automation. - National Technical University "Kharkiv Politechnic Institute", Kharkiv, 2015. The thesis is devoted to the development of an automatic control system for pumped-storage variable-speed hydropower units. The existing methods of operating efficiency improvement for pumped-storage variable-head hydroelectric units and their control systems have been analyzed. On the basis of analysis of modern reversible pump turbines universal characteristics, the feasibility of significantly increasing their efficiency under operation at variable speed is proved. Methods of obtaining synchronous voltage on the hydro-unit buses under the turbine rotor nonsynchronous speed are studied. The optimal reversible pump turbine configuration has been substantiated. А new control system for а pumped-storage hydro-unit with а Francis turbine and an asynchronized synchronous generator-motor is synthesized. А mathematicalmodel of the pumped-storage hydro-unit control system is worked out to research into the synthesized control system operation both in the synchronous speed mode and under the turbine efficiency conection due to changing the head available to the hydroplant and the generator load. Proposals as for the designed control system implementation on the basis of state-of-the-art microprocessor devices are given. The economic potential of the developed system application in Ukrainian pumped-storage hydroplants is calculated.