Регулятор для оптимизации управления

 

Изобретение может быть использовано для оптимизации управления частотами и перетоками активной мощности энергосистемы, а также объектами, имеющими аналогичное математическое описание, проблема оптимизации которых сводится к решению соответствующей задачи квадратичного программирования . Введение в регулятор второго рещающего блока позволяет учитывать отклонение регулируемых параметров от уставок и ограничения на величину регулируемых параметров, что расширяет его функциональные возможности. Применение в решающих блоках трансформаторов переменного тока упрощает конструкцию регулятора, уменьшает его габариты и массу. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. § (Л оо со со 4:: ;о N5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 05 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3805878/24-24 (22) 23.10.84 (46) 23.09,87. Бюл. Ф 35 (71) Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научноисследовательский институт энергетических систем и электрических сетей

Энергосетьпроект (72) С.И.Хмельник (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1089698, кл . H 02 J 3/06, 1984 .

Деннис Дж.Б. Математическое программирование и электрические цепи.

-M. ИЛ, 1961, с. 114-116. (54) РЕГУЛЯТОР ДПЯ ОПТИМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для оптимизации управления частотами и перетоками активной мощности энергосистемы, а также объектами, имеющими аналогичное математическое описание, проблема оптимизации которых сводится к решению соответствующей задачи квадратичного программирования. Введение в регулятор второго решающего блока позволяет учитывать отклонение регулируемых параметров от уставок и ограничения на величину регулируемых параметров, что расширяет его функциональные возможности.

Применение в решающих блоках трансформаторов переменного тока упрощает д конструкцию регулятора, уменьшает его 9 габариты и массу. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1 133

Изобретение относится к области управления и может быть использовано, например, для оптимизации управления частотой и перетоками активной мощности энергосистемы.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей.

Регулятор позволяет учитывать отклонения регулируемых параметров от уставок и ограничения на величину регулируемых параметров, Кроме того, упрощена конструкция регулятора и уменьшены его габариты и вес.

Регулятор, содержащий первый решающий блок, дополняется вторым решающим блоком. Кроме того, в решающих блоках регулятора электрическая цепь постоянного тока заменяется на электрическую цепь переменного тока путем замены трансформаторов постоянного тока трансформаторами переменного тока и замены диодов вентилями переменного тока. Помимо этого вводятся генератор синусоидального напряжения, модуляторы входных величин и выпрямитель выходных величин, а также генератор прямоугольных импульсов для управления вентилями переменного тока.

На фиг. 1 изображена блок-схема регулятора; на фиг. 2 и 3 — блок-схемы соответственно первого и второго ре— шающих блоков; на фиг. 4 — блок-схема вентиля переменного тока.

Регулятор содержит первый и второй решающие блоки 1 и 2, генератор 3 синусоидального напряжения, генератор 4 прямоугольных импульсов, первый модулятор 5, второй модулятор G, выпрямитель 7, резисторы 8- 1, ... 8-п, 8-N и блок трансформаторов

9-n — m, образующих матрицу из N строк и М столбцов, в которой трансформатор

9 — и-m принадлежит п — и строке и m-му столбцу (фиг, 2), вентили 10-1, 10-n, ..., 10 †переменного тока, резисторы 11-1, ..., 11-m, ..., 11-М, четыре блока трансформаторов,. где первый блок трансформаторов содержит трансформаторы 12-1, ..., 12-m, 12-М, второй — трансформаторы 13-1.

13-m, ..., 13-М, третий — трансформаторы 14-1, ..., 14-ш, ..., 14-M четвертый — трансформаторы 15-1, 15 m, ..., 15-М (фиг. 3) .

Вентиль переменного тока (фиг. 4) содержит диоды 16 и 17, полевые транзисторы 18 и 19 с управляющими вхо94 92 2

2г

55 дами 20 и 21 соответственно, которые являются парафазным упраьляющим входом вентиля переменного тока, вход

22 этого вентиля и его выход 23.

Регулятор работает следующим образом.

Электрическая цепь устройства питается от генератора 3 синусоидального напряжения V . . Вв.иду того, что эта электрическая цепь содержит только резисторы 8-п, 11-m, вентили 10-тп переменного тока, имеющие либо нулевое, либо бесконечное сопротивление, и трансформаторы 9-n-m, 12-m, 1 З-m, 14-тп, 15-m (т.е. не содержит реактансов), то потенциал g любой ее точки синусоидален и либо синфазен напряжению V либо противофазен этому напряжению, Будем называть действующее значение потенциала положительным, если он синфазен напряжению V и отрицательным, если он противофазен этому напряжению. Аналогично будем говорить о положительном и отрицательном действующих значениях напряжения и тока в этой цепи.

Генератор 4 прямоугольных импульсов вырабатывает на своем парафазном выходе прямоугольные импульсы. На одном из парафазных выходов положительный потенциал присутствует в том полупериоде, когда мгновенное значение синусоидального напряжения U положительно, т. е. положительные импульсы на первом выходе синфазны напряжению U . На другом парафазном выходе генератора прямоуг ол ьных импульсов .4 положительные импульсы противофаэны напряжению U

Вырабатываемые генератором 4 прямоугольные импульсы поступают на парафазный управляющий вход вентиля

i0-m переменного тока. При этом на управляющий вход 21 полевого транзистора 19 поступают прямоугольные импульсы, синфазные напряжению V, а на управляющий вход 20 полевого транзистора 18 — прямоугольные импульсы, противофаэные напряжению Ч . Амплитуда этих импульсов такова, что при их появлении на управляющем входе полевых транзисторов 18 и 20 последние закрываются.

Между выходом 23 и входом 22 вентиля 10-m переменного тока имеется напряжение 0 и протекает ток

Если напряжение U противофазно напряжению U, то ток i проходит попе35

:3 13394 ременно через диод 16 и полевой транзистор 18 или через диод 17 и полевой транзистор 19. Если же напряжение U синфазно напряжению U, то ток i не

5 проходит, так как в каждой из параллельных цепочек вентиля 10-m переменного тока в каждый полупериод заперт либо диод 16(17), либо полевой транзистор 18 (19). Таким образом, для напряжения U, синфазного напряжению

U, вентиль 10-m переменного тока представляет разомкнутую цепь, а для напряжения U, противофазного напряжению U — короткозамкнутую цепь 15 (сопротивлением диодов и полевых транзисторов можно пренебречь) . Вентиль 10-ш переменного тока не может оказ аться в условиях, когда напряжение П.,„на нем не синфазно или противофазно напряжению U . .Следовательно, вентили 10-m переменного тока в данной электрической цепи ведут себя относительно действующих (положительных или отрицательных) значений напряжения п и тока i так же, как диоды в цепи постоянного тока.

На управляющие входы модуляторов

5 и б подаются постоянные напряжения, пропорциональные регулируемым величинам и уставкам. Эти напряжения модулируют синусоидальное напряжение на выходах указанных модуляторов, в . результате чего на этих выходах об- разуются синфазные синусоидальные напряжения, у которых действующие значения пропорциональны регулируемым величинам и уставкам соответственно.

Эти синусоидальные напряжения подаются на первый и второй входы второ- 4О

ro решающего блока 2, По аналогии можно показать, что действующие значения напряжений и токов электрической цепи решающих блоков 1 и 2 являются решением следующей задачи квадратного программирования: г — ди. гональная матрица с элементами г„, равными сопротивлениямм резисторов 8-п;

Х вЂ” вектор действующих значений напряжений на выходе модулятора 5 и на первом входе второго решающего блока 2; о

Х вЂ” то же, на выходе модулятора 6 и на втором входе второго решающего блока 2;

Х вЂ” вектор действующих значений напряжений на выходах вентилей 10-m переменного тока;

U — вектор дей"твующих значений напряжений на выходе решающего блока 1;

Т вЂ” знак транспонирования.

Таким образом, устанавливаются такие напряжения Х и U которые являются решением указанной задачи при данных напряжениях Х и Х . Вычисленные напряжения U возникают на выходе первого решающего блока 1, поступают на вход выпрямителя 7 и в виде постоянных напряжений снимаются с выхода . регулятора как искомые управляющие воздействия.

Предлагаемый регулятор решает задачу управления дискретным линейным процессом с квадратичным показателем качества. При этом компоненты матрицы

Н могут быть как положительными, так и отрицательными числами. В последнем случае одна из обмоток трансформатора

9-n-m должна быть включена в противоположном направлении.

Примером задачи управления, для решения которой может быть использован регулятор, является задача автоматического регулирования частоты и перетоков активной мощности в энергосистеме. Эта задача сводится к задаче, решаемой регулятором, если принять, что

Х

50

Х 0, R r

U (Х-Х ) R-" "(Х-X )+U r "U = и

+ H U9 где Н вЂ” матрица коэФфициентов и„„, трансформации трансформаторов 9-n-m;

R — диагональная матрица с элементами R„, равными сопротивлениям резисторов 11-m вектор измерений частоты и перетоков активной мощности; — вектор уставок по частоте и перетокам активной мощности;

- матрица коэффициентов влияния генерируемых активных мощностей на активные мощности перетоков; матрицы весовых коэффициентов в показателе качества регулирования; вектор управляющих воздействий, т.е. заданий на иэмене5 13394 ние генерируемой активной мощности электростанций.

Формула изобретения

1. Регулятор для оптимизации управления, содержащий первый решающий блок, состоящий из N резисторов и блока трансформаторов образующих матрицу иэ N строк и М столбцов, в которой первичные обмотки всех трансформаторов каждой строки матрицы соединены параллельно между собой и с одним из резисторов и соединены с вы- 15 ходом решающего блока, а вторичные обмотки всех трансформаторов каждого столбца матрицы соединены последовательно и соединены с входом первого решающего блока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей регулятора, в него введены второй решающий блок, генератор синусоидального напряжения, генератор прямоугольных импульсов, первый модулятор, вход которого является входом регулятора, второй модулятор, вход которого является задающим входом регулятора, выпрямитель, а в качестве трансформаторов использованы трансформаторы переменного тока, причем выход генератора синусоидального напряжения соединен с управляющими входами первого и второго модуляторов и входом генератора прямоугольных импульсов, соединенного парафазным выхоцом с парафаэным управляющим входом второго решающего блока, первый вход которого соединен с выходом первого модулятора, второй вход — с выходом второго модулятора, а выход через первый решающий блок соединен с входом выпрямителя, выход которого является выходом регулятора.

2. Регулятор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что второй решаю— щий блок содержит М вентилей перемен92

6 ног о тока, N резисторов, четыре блока траHсфopматopoв р содержа!гих по трансформаторов переменного тока с единичным коэффициентом трансформации, причем первичные обмотки трансформаторов первого блока трансформаторог. соединены с выходом второго решанг щего блока, первичные обмотки трансформаторов второго блока трансформаторов соединены с первым входом второго решающего блока, вторичные обмотки трансформаторов четвертого блока трансформаторов соединены с вторым входом второго решающего блока, вторичные обмотки m-x трансформаторов первого, второго и третьего блоков трансформаторов соединены последовательно в замкнутый контур, первичные обмотки m-х трансформаторов третьего и четвертого блоков трансформаторов соединены последовательно с m-м резистором в замкнутый контур, а параллельно вторичной обмотке m-го трансформатора третьего блока трансформаторов включен m-й вентиль переменного тока, парафазный управляющий вход которого является парафазным управляющим входом второго решающего блока.

3. Регулятор по и. 2, о т л и ч аю шийся тем, что в нем каждый вентиль переменного тока содержит первый и второй полевые транзисторы, первый и второй диоды, причем эмиттер первого полевого транзистора соединен с катодом первого диода, коллектор второго полевого транзистора соединен с анодом второго диода, коллектор первого полевого транзистора и эмиттер второго полевого транзистора соединены и являются выходом вентиля переменнбго тока, анод первого диода и катод второго диода соединены и являются входом вентиля, а базы первого и второго транзисторов соединены с парафазным управляющим входом вентиля переменного тока.

1339492

У f1Ì авиа, Г

1339492

Составитель IO. Сагалов

Редактор В. Петраш Техред М.Ходанич Корректор " .. Демчик

Заказ 4218/36 Тираж 863 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4