Aufgabe 5 - Institut für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe ...

Universität
Stuttgart
Institut für Leistungselektronik
und Elektrische Antriebe
Prof. Dr.-Ing. J. Roth-Stielow
Übungen in Regelungstechnik I
Aufgabe 5
Spannungsregelung eines Synchrongenerators
Für einen Synchrongenerator mit bürstenlosem Erregersystem soll eine
Spannungsregelung entworfen werden. Bild 1 zeigt die Regelstrecke der Anlage.
Die Anordnung besteht aus dem Synchrongenerator G 1, dessen
Ausgangsspannung U A geregelt werden soll, dem Erregergenerator G 2 mit
umlaufendem Gleichrichter SR I sowie dem steuerbaren Stromrichter SR II . Die
Erregermaschine G 2 ist im Gegensatz zum Synchrongenerator als Außenpol-
Synchronmaschine ausgeführt. Über die Steuerspannung U S von SR II kann nun
die Erregung bzw. die zu regelnde Ausgangsspannung von G 1 eingestellt werden.
Die dabei erforderliche Erregerleistung von G 2 wird aus einem Fremdnetz
bezogen.
Für diese Regelstrecke kann nun ein Blockschaltbild entsprechend Bild 2
abgeleitet werden. Dabei ist die Ankerspannung des Erregergenerators G 2 über
das Proportionalglied V 1 berücksichtigt.
Geben Sie die Einstellparameter des Regel-Rechen-Geräts K, K 1 und K 2 als
* * *
Funktionen der Eigenschaftsparameter K W , T und q 2 sowie der
Streckenparameter der Regelstrecke an.
2. Ergänzen Sie das Regelsystem aus Frage 1 um einem Bypass-I-Regler und
ermitteln Sie die resultierende Führungsübertragungsfunktion F(p) 2 des
Regelsystems mit Bypass-I-Regler in der Form
x 1
F(p) 2
w 2 2
1 pT q2p T
Bestimmen Sie die Einstellparameter K, K 1, K2
des Regelsystems so, dass
sich für die Führungsübertragungsfunktion F(p) 2 eine SÜF mit T = 1,2 s ergibt.
Fragen:
3. Ermitteln Sie für das Regelsystem mit Bypass-I-Regler aus Frage 2 den hierzu
äquivalenten Regler.
Bestimmen Sie dessen Einstellwerte.
1. Entwerfen Sie für die Regelstrecke nach Bild 2 ein Regel-Rechen-Gerät,
welches nach dem Prinzip der Rückführung eines vollständigen Satzes von
Zustandsvariablen arbeitet.
Ermitteln Sie die Führungsübertragungsfunktion F(p) 1 des Regelsystems in
der Form
x * 1
F(p) 1 K
* W
* * 2 *2
w 1pT q2p T
Übungen RT1 Aufgabe 5
Blatt 1
Übungen RT1 Aufgabe 5
Blatt 2

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Bild 1:
Regelstrecke der Anlage
O K I
E
A
K A E A K N
F 6
F 6
8
6 I 6 & I 8 !
Bild 2:
Blockschaltbild der Regelstrecke
Übungen RT1 Aufgabe 5
Blatt 3