Sincronización del PID en el Modelo del Regulador de velocidad de Coca Codo Sinclair realizado en clase

Deber No. 04: Sincronización del PID en el

Modelo del Regulador de velocidad de Coca Codo Sinclair realizado en clase

10 de febrero de 2022

María Sol Sanchez Freire

maria.sanchez01@epn.edu.ec

Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Escuela Politécnica Nacional

Dinámica De Maquias Eléctricas – GR1

Quito, Ecuador

Abstract- Este informe detallará el proceso de cómo se realizó y se encontró en mejor caso de sintonización del PID del sistema, los cambios que se realizaron, criterios a considerar y el análisis final de las formas de onda resultantes.

Palabras Claves: PowerFactory, Control de velocidad, Common Model, Método de Ziegler-Nichols.

1. INTRODUCCION

        Para lograr una buena sintonización en el PID de la modelación se optó por utilizar el Método de Ziegler-Nichols, el cual nos permite ajustar o sincronizar de manera empírica, sin necesidad de conocer las ecuaciones del sistema, este método es uno de los más utilizado. Los valores propuestos por este método intentan conseguir en el sistema realimentado una respuesta al escalón con un sobre-pulso máximo del 25% [1].

        Este método también permite definir las ganancias proporcional, integra y derivada, en este caso se trata de ,a partir de la respuesta del sistema en lazo cerrado.[pic 1]

        Tomando como referencia los rangos numéricos de los parámetros de la TABLA I [2], se procedió a realizar el método de prueba y error para encontrar los valores adecuados para la sincronización del PID.

TABLA I

Parámetros Característicos Suministrados Por El Fabricante Del Regulador De Velocidad

[pic 2]

1. DESARROLLO

Para la sintonización del PID se tomó como referencia la respuesta de un evento de variación del Wref de un valor de 1.00 [pu] a 1.05 [pu] como se muestra en la Fig. 1.

[pic 3]

Fig. 1 Detalle del caso a simular la modelación.

La respuesta obtenida con los parámetros especificados en la Fig. 3 (Caso inicial) se muestra a continuación en la Fig. 2. Se observa una respuesta oscilatoria considerable donde el amortiguamiento de la señal de frecuencia tarda un tiempo considerable, lo cual representa una respuesta inadecuada por parte del PID a pesar de que se estabiliza en el valor deseado ya que ante una perturbación real (aumento o perdida de generación o carga) la respuesta oscilatoria de la frecuencia puede llevar a la actuación de protecciones.

[pic 4]

Fig. 2 Respuesta oscilatoria del regulador de velocidad caso 1 [Elaboración Propia]

[pic 5][pic 6]

Fig. 3 Caso original de valores en el CM del control de velocidad [Elaboración Propia].

Basándose en los rangos establecido en la tabla I, se procedió a modificar en el Common Model del control de velocidad del sistema los valores  (Correspondientes al PID), donde mediante el método de prueba y error se iba logrando la respuesta más estable del PID teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: [pic 7]

• El parámetro Kp1, parte proporcional, determina la amplitud del pico de respuesta del regulador (Overshoot), un mayor valor significa un mayor pico. Así mismo tienen injerencia en la parte integral.
• El parámetro Tn1 parte integral, determina la velocidad de respuesta del regulador de velocidad, un valor alto significa una respuesta rápida. El parámetro kp1 influye en la respuesta integral del PID.
• Los parámetros Kv y T1, parte derivativa, anticipan el error, por tanto, sus valores numéricos determinan la forma de onda de la respuesta del PID.

A continuación, se presenta 2 ejemplos en la variación de los parámetros del PID para obtener la respuesta adecuada ante la variación de la Wref a 1.05 [pu].

Se presenta en color rojo la respuesta del regulador con los parámetros originales en el PID mientras que en color azul se presenta las respuestas luego de la sintonización.

• Ejemplo 1

Valores modificados:

[pic 8][pic 9]

Fig. 4 Ejemplo 1 de valores en el CM del control de velocidad [Elaboración Propia].

Teniendo las siguientes formas de onda:

[pic 10]

Fig. 5 Formas de onda con los valores del ejemplo 1 [Elaboración Propia].

• Ejemplo 2

Valores modificados:

[pic 11][pic 12]

Fig. 6 Ejemplo 2 de valores en el CM del control de velocidad [Elaboración Propia]. 

[pic 13]

Fig. 7 Formas de onda con los valores del ejemplo 2 [Elaboración Propia].

      Para comprobar la valides de los resultados se presenta la respuesta sintonizada del PID ante una variación de Wref de 1.0 [pu] a 1.02 [pu].

[pic 14]

Fig. 8 Formas de onda ante la variación de 1.02 del Wref [Elaboración Propia].

      Finalmente, para corroborar la sintonización del PID y que el regulador de velocidad alcance el valor de 1.05 [Pu] del Wref, se estableció la banda muerta en 0 como se observa en la Fig. 9.

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