Modélisation d’un système composé d’une machine synchrone de forte puissance entraînée par un actuateur thermique

Noubissi, Achille Brice (2021). Modélisation d’un système composé d’une machine synchrone de forte puissance entraînée par un actuateur thermique. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans les centrales thermiques, le vieillissement des turbines ainsi que leurs systèmes de contrôle désuet ont un impact considérable sur le rendement économique de la machine thermique. Par conséquent, un besoin de maintenance ou de modernisation dans le système de commande et de contrôle est de plus en plus demandé par les entreprises productrices. Afin de combler ce marché, l’entreprise Andritz Hydro Canada Inc étudie les différentes possibilités de produire de l’énergie électrique à faible coût dans l’optimisation des différents procédés des systèmes de contrôle de production de l’énergie électrique. L’objectif principal de cette recherche est de modéliser un turboalternateur de forte puissance afin de déterminer les caractéristiques fréquentielles liant le degré d’ouverture des actuateurs à vapeur et la puissance injectée par la machine sur le réseau. La connaissance de ces réponses fréquentielles ainsi que les délais qui sont présents dans le système permettront de déterminer la structure de commande la plus appropriée pour ce type de système. La méthode de résolution consiste à modéliser individuellement le système de commande des actuateurs, l’actuateur, la turbine et l’alternateur. Puis grouper l’ensemble des modèles et les coupler à un modèle de production d’énergie. Par la suite, de déterminer les caractéristiques temporelles et fréquentielles de tout le système turboalternateur afin de concevoir les contrôleurs des valves pour l’injection de puissance au réseau en fonction des positions de valves. L’analyse des résultats a montré que la variation de vapeurs dans les sorties d’extraction est compensée par le contrôleur de la valve principale pour un turboalternateur contrôlé par une seule valve principale alors que pour un turboalternateur contrôler par les trois valves, la variation de vapeur dans les sorties d’extraction est compensée par chaque contrôleur des valves. De plus, le temps de réponse du système en boucle fermée avec les contrôleurs sur les trois valves est plus long que celui du système en boucle fermée avec un contrôleur sur la valve principale.

Titre traduit

Modeling a system composed of a synchronous machine of high power driven by a thermal actuator

Résumé traduit

In thermal power stations, the aging of turbines and their obsolete control systems have a considerable impact on the economic performance of the thermal machine. Consequently, a need for maintenance or modernization in the command and control system is increasingly demanded by producing companies. In order to fill this market, Andritz Hydro Canada Inc is studying the various possibilities of producing electrical energy at low cost in optimizing the different processes of the electrical energy production control systems. The main objective of this research is to model a high-power turboalternator in order to determine the frequency characteristics linking the opening’s degree of the steam actuators and the power injected by the machine into the network. The knowledge of these frequency responses as well as the delays which are present in the system will make it possible to determine the most appropriate control structure for this type of system. The resolution method consists of individually modeling the actuator control system, the actuator, the turbine and the alternator. Then group all the models and link them to an energy production model. Subsequently, to determine the temporal and frequency characteristics of the entire turbo-generator system in order to design the valve controllers for the injection of power into the network according to the valve positions. The analysis of the results showed that the variation of vapors in the extraction outlets is compensated by the controller of the main valve for a turboalternator controlled by a single main valve while for a turboalternator controlled by the three valves, the variation of steam in the extraction outlets is compensated by each valve controller. In addition, the response time of the closed loop system with the controllers on all three valves is longer than that of the closed loop system with a controller on the main valve.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie électrique". Comprend des références bibliographiques (pages 155-161).
Mots-clés libres:	turboalternateur, actuateur et commande, modélisation et simulation, analyse fréquentielle, régulateur, système de production
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Fortin Blanchette, Handy
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	27 oct. 2021 15:39
Dernière modification:	27 oct. 2021 15:39
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2762

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