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Passivity 기반 동기 발전기의 여자기 및 조속기 시스템의 제어 기법
Passivity-based Control Approach of Exciter and Governor Systems for Synchronous Electric Generators 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.67 no.4, 2018년, pp.561 - 568  

조현철 (Dept. of Electrical Engineering, Ulsan College)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Passivity theory is significantly applied to analyze stability of nonlinear dynamic systems and construct its stable control systems. This paper presents a passivity based control design approach for exciters and governors which are employed to regulate the terminal voltage and the rotor velocity of...

주제어

#Passivity   #control system   #synchronous generators   #IEEE type 1 exciters   #GT governors  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 passivity 이론을 적용한 동기 발전기의 여자기와 조속기 제어 시스템의 설계 기법을 제안한다. 잘 알려진 바와 같이, 대규모 동기 발전기 시스템을 구성하는데 있어 여자기는 발전기의 출력 전압을 정격으로 제어하는 목적으로 사용되며 조속 기는 회전자의 회전 속도 또는 동기 속도로 일정하게 유지하는데 사용된다[10].

가설 설정

  • 3333px;">t는 식 (33)과 같이 두었다. 여자기와 조속기 제어 시스템은 발전기의 출력 전압과 회전 속도가 각각의 정격 전압과 동기 속도를 추정하여야 하며 이 두 정격에 대한 설정값은 각각 vr=500[V] 및 wr=720[rpm]로 두었다. 그리고 이 두 제어 시스템에 대한 제어 성능의 조건은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 논문에서 제안한 passivity 이론을 적용한 동기 발전기의 여자기와 조속기 제어 시스템의 설계 기법을 통해 어떤 결과를 얻을 수 있는가? 본 논문은 passivity 이론을 적용한 동기 발전기의 여자기와 조속기 제어 시스템의 설계 기법을 제안한다. 잘 알려진 바와 같이, 대규모 동기 발전기 시스템을 구성하는데 있어 여자기는 발전기의 출력 전압을 정격으로 제어하는 목적으로 사용되며 조속 기는 회전자의 회전 속도 또는 동기 속도로 일정하게 유지하는데 사용된다[10]. 따라서 이 두 제어 시스템의 바람직한 설계를 통해 발전기의 효율적인 출력 특성을 기대할 수 있다. 시뮬레이션을 실시하였으며 발전기의 출력 파형을 분석하여 제어 특성을 검증하였다.
여자기의 역할은 무엇인가? 본 논문은 passivity 이론을 적용한 동기 발전기의 여자기와 조속기 제어 시스템의 설계 기법을 제안한다. 잘 알려진 바와 같이, 대규모 동기 발전기 시스템을 구성하는데 있어 여자기는 발전기의 출력 전압을 정격으로 제어하는 목적으로 사용되며 조속 기는 회전자의 회전 속도 또는 동기 속도로 일정하게 유지하는데 사용된다[10]. 따라서 이 두 제어 시스템의 바람직한 설계를 통해 발전기의 효율적인 출력 특성을 기대할 수 있다.
강인 제어 기법은 어떤 문제점을 해결하기 위해 개발되었는가? 예를 들어, 네트워크 기반 제어 시스템의 경우 통신 네트워크의 시간 지연, 데이터 패킷의 누락, 트래픽의 혼잡 등과 같은 특성들이 시스템의 전체 안정성을 결정하는데 크게 좌우되며, 이를 극복하기 위한 강인 제어 기법이 개발되었다[5]. 또한 대규모 동적 시스템을 가상 물리 시스템으로 간주하고 이를 수학적 방정식 으로 모델링을 실시한 후 무선 통신 네트워크를 통해 플랜트를 제어하기 위한 제어 토폴로지에도 기존의 passivity 이론을 적용 하였으며, 이를 통해 전체 시스템의 안정성을 분석하였으며 관련 제어 규칙을 개발한 사례도 발표되었다[6].
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참고문헌 (13)

  1. A. H. J. de Ruiter, "Some applications of passivity-based control and invariance principles," IET Control Theory Appl., vol. 7, no. 7, pp. 1039-1048, 2013. 

  2. J. Hespanha, P. Naghshtabrizi, and Y. Xu, "A survey of recent results in networked control systems," Proc. of the IEEE, vol. 95, no. 1, pp. 138-162, 2007. 

  3. R. Rajkumar, I. Lee, L. Sha, and J. Stankovic, "Cyberphysical systems: The next computing revolution," Proc. 47th Design Automation Conf., pp. 731-736, 2010. 

  4. T. Sheridan, "Telerobotics," Automatica, vol. 25, no. 4, pp. 487-507, 1989. 

    상세보기

  5. N. Kottenstette, J. Hall III, X. Koutsoukos, J. Sztipanovits, and P. Antsaklis, "Design of networked control systems using passivity," IEEE Trans. on Control Systems Technology, vol. 21, no. 3, pp. 649-665, 2013. 

  6. P. Antsaklis, B. Goodwine, V. Gupta, M. McCourt, Y. Wang, P. Wu, M. Xia, H. Yu, and F. Zhu, "Control of cyberphysical systems using passivity and dissipativity based methods," European J. of Control, vol. 19, pp. 379-388, 2013. 

  7. D. Sun, F. Naghdy, and H. Du, "Neural network-based passivity control of teleoperation system under timevarying delays," IEEE Trans. on Cybernetics, vol. PP, no. 99, pp. 1-15, 2016. 

  8. S. Atashzar, M. Shahbazi, M. Tavakoli, and R. Patel, "A passivity-based approach for stable patient-robot interaction in haptics-enabled rehabilitation systems: modulated time-domain passivity control," IEEE Trans. on Control Systems Technology, vol. 25, no. 3, pp. 991-1006, 2017. 

  9. M. Xia, P. J. Antsaklis, V. Gupta, and F. Zhu, "Passivity and dissipativity analysis of a system and its approximation," IEEE Trans. on Automatic Control, vol. 62, no. 2, pp. 620-635, 2017. 

  10. H. C. Cho, "A development of real-time monitoring techniques for synchronous electric generator systems," Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 66P, no. 4, pp. 182-187, 2017. 

  11. H. K. Khalil, Nonlinear systems, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 2002. 

  12. P. M. Anderson, A. A. Fouad, Power system control and stability, Wiley Inter-Science, New Jersey, 2003. 

  13. Operation Technology Inc., ETAP(R) 12.6 user guide, 2014. 

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