CONTROL OF ELECTRIC POWER GENERATORS AND THEIR SYNCHRONIZATION
Date
2017-01-07
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
We present a simulation based study focusing on the application of a nonlinear
control technique to stabilize and control the terminal voltage and power angle of a
small synchronous generator driven by a steam turbine engine. The control technique
is based on integrator back-stepping techniques which is an application of the second
method of Lyapunov to the states of a nonlinear dynamical system one-by-one
recursively. The theory is applied to two cases. The first one is the combined control
of power angle and terminal voltage of a single generator. The second one is the
synchronization of the power angles and terminal voltages of multiple generators
(two or more). Upon obtaining a successful and stable generator control system for a
main generator, we replicated the controller for another generator and feed the
second generator’s reference inputs from the first generator’s outputs (power angle
and terminal voltage of the main generator). The second generator has the same
controller design. The same approach is applied to a three generator case. All the
generators are assumed identical and same controller designs can be applied.
Simulations are presented to verify the approaches developed in this research.
Results showed that the control algorithms work satisfactorily in both single
generator and multiple generator cases. In the synchronization of multiple generators,
the second and later generators have a very small delay.
Description
ÖZ: Bu çalışmada buhar türbini ile çalışan küçük senkronize alternatif akım
jeneratörleri için doğrusal olmayan denetim yöntemleri geliştirilmektedir. Söz
konusu denetimin amacı rotor açısı (ya da güç açısı) ve uçbirim (terminal) gerilimini
istenen düzeyde tutmaktır. Bu amaçla geri adımlamalı denetim yöntemine
başvurulmuştur. Bu metod, Lyapunov’un ikinci kararlılık yönteminin bir uzantısı
olup modeldeki her durum değişkenini teker teker kararlaştırmayı amaçlar. Teorik
olarak geliştirilen yaklaşımlar, iki değişik probleme uygulanmaktadır. Bunlardan
birincisi tek bir üretecin rotor açısı ve uçbirim geriliminin kontrol edilmesi diğeri ise
birden çok üretecin bir ana üretecin rotor açısı ve uçbirim gerilimini takip etmesini
sağlamaktır. İkinci problemde tüm üreteçlerin aynı olduğu varsayılmıştır. Bu nedenle
her bir üreteç için aynı denetleç tasarımları kullanılabilmektedir. Çalışmanın
performansını inceleyebilmek için benzetimler yapılmış ve sonuçlar göstermiştir ki
ister tek üreteç olsun ister senkronizasyon amaçlı olsun tasarımlar oldukça başarılı
olarak görevlerini yerine getirmektedirler. Çoklu üreteçlerin birbirini takibinde çok
az bir gecikme söz konusu olmakla beraber bu uygulama açısından herhangi bir
sorun teşkil etmemektedir.
Keywords
electrical & electronics engineering