Система экстремального управления многонагрузочного магнитогидродинамического генератора

СИСТЕМА ЭКСТРЕМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОНАГРУЗОЧНОГО МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА , содеpжащая последовательно соединенные упpавляемые инвеpтоpные мосты и датчики тока, пpичем пеpвые входы инвеpтоpных мостов и пеpвые входы датчиков тока соединены с соответствующими входами МГД-генеpатоpа и пеpвыми и втоpыми входами соответствующих датчиков напpяжения, выходы котоpых соединены с входами соответствующих пеpвых полосовых фильтpов и пеpвых фильтpов низкой частоты, а выходы пеpвых полосовых фильтpов чеpез соответствующие блоки деления пеpеменных составляющих соединены с пеpвыми входами соответствующих блоков умножения, выходы датчиков тока чеpез втоpые полосовые фильтpы соединены с втоpыми входами блоков деления пеpеменных составляющих, а чеpез втоpые фильтpы низкой частоты с втоpыми входами соответствующих блоков умножения, пpичем втоpые входы инвеpтоpных мостов соединены с выходами соответствующих пеpвых сумматоpов чеpез соответствующие исполнительные элементы, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности pегулиpования системы, она содеpжит втоpой и тpетий сумматоpы и блок деления, пpичем выходы соответствующих блоков умножения и пеpвых фильтpов низкой частоты соединены с соответствующими входами втоpого сумматоpа, а выходы блоков деления пеpеменных составляющих - с соответствующими входами тpетьего сумматоpа, выходы втоpого и тpетьего сумматоpов соединены с соответствующими входами блока деления, выход котоpого соединен с пеpвыми входами пеpвых сумматоpов, втоpые входы котоpых соединены с выходами соответствующих втоpых фильтpов низкой частоты.

Изобретение предназначено для получения электроэнергии посредством магнитогидродинамического (МГД) метода преобразования энергии, оно относится к системе экстремального управления мощностью многонагрузочного МГД-генератора и может быть использовано в установках с МГД-генераторами.
Известна система экстремального управления многонагрузочного МГД-генератора, включающая управляемые инверторные мосты, входы которых соединены с электродами генератора, выходы через силовой трансформатор соединены с промышленной сетью, а первичная обмотка трансформатора соединена также и с измерительным преобразователем мощности в импульс, выход которого через блок определения разности двух ближайших импульсов и блок задания дискретных поисковых приращений угла зажигания инвертора соединен с входами управления инверторных мостов.
Известная система экстремального управления не учитывает изменения внутренних параметров по длине канала генератора. Кроме этого, существует возможность появления уравнительных токов в средней части канала, что снижает точность регулирования и надежность работы системы.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система экстремального управления многонагрузочного МГД-генератора, содержащая последовательно соединенные управляемые инверторные мосты и датчики тока, причем первые входы инверторных мостов и первые входы датчиков тока соединены с соответствующими входами МГД-генератора и первыми и вторыми входами соответствующих датчиков напряжения, выходы которых соединены с входами соответствующих первых полосовых фильтров и первых фильтров низкой частоты, а выходы первых полосовых фильтров через соответствующие блоки деления переменных составляющих соединены с первыми входами соответствующих блоков умножения, а выходы датчиков тока через вторые полосовые фильтры соединены с вторыми входами блоков деления переменных составляющих, а через вторые фильтры низкой частоты с вторыми входами соответствующих блоков умножения, причем вторые входы инверторных мостов соединены с выходами соответствующих первых сумматоров через соответствующие исполнительные элементы, первые входы которых соединены с выходами вторых фильтров низкой частоты, а вторые входы - с выходами блоков умножения.
Для пояснения принципа работы прототипа воспользуемся уравнениями вольт-амперных характеристик МГД-генератора, которые имеют следующий вид (число нагрузок выбрано равным 3):
, (1) где U₁, U₂, U₃ - напряжения между электродами генератора;
E₁, E₂, E₃ - ЭДС генератора;
R₁, R₂, R₃ - внутренние сопротивления генератора;
I₁, I₂, I₃ - токи инверторных мостов генератора.
Характеристика суммарной мощности генератора описывается следующим выражением:
P = E₁I₁ + E₂I₂ + E₃I₃ - R₁I₁² - R₂I₂² - R₃I₃².
Оптимальному режиму P = P_макс соответствует следующее условие:
I_опт= = = , (2) т. е. оптимальные значения тока нагрузки равны. Это обусловлено спецификой нагружения канала МГД-генератора, а подключение средних электpодов к нагрузке обеспечивает равномерное распределение потенциалов электродов по длине канала генератора.
Известная система экстремального управления из-за неточного измерения сопротивлений генератора (сигналы на выходе блоков деления переменных составляющих) R₁ = R₁ R₁; R₂ = R₂ R₂; R₃ = R₃ R₃имеет ошибку определения оптимальных токов, т. е. I_1опт I_2опт I_3опт. Это уменьшает точность регулирования, так как P₁ P_макс.
Целью изобретения является повышение точности регулирования.
Поставленная цель достигается тем, что в известную систему экстремального управления многонагрузочного МГД-генератора введены второй и третий сумматоры и блок деления, причем выходы соответствующих блоков умножения и первых фильтров низкой частоты соединены с соответствующими входами второго сумматора, а выходы блоков деления переменных составляющих - с соответствующими входами третьего сумматора, выходы второго и третьего сумматоров соединены с соответствующими входами блока деления, выход которого соединен с первыми входами первых сумматоров, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих вторых фильтров низкой частоты.
На чертеже приведена функциональная схема системы экстремального управления, в которую входят электроды МГД-генератора 1, инвеpторные мосты 2, датчики 3 тока, датчики 4 напряжения, первые полосовые фильтры 5, первые фильтры 6 низкой частоты, блоки деления переменных составляющих, блоки 8 умножения, вторые полосовые фильтры 9, вторые фильтры 10 низкой частоты, исполнительные элементы 11, первые сумматоры 12, второй сумматор 13, третий сумматор 14 и блок 15 деления.
Система экстремального управления работает следующим образом. Сигналы с первых полосовых фильтров 5 и вторых полосовых фильтров 9 поступают на входы блоков 7 деления переменных составляющих, на выходе которых будут сигналы, равные R₁ = R₁ R₁; R₂ = R₂ R₂; R₃ = R₃ R_3, т. е. содержат точное значение внутреннего сопротивления R₁, R₂, R₃ и погрешность R₁, R₂, R₃. Далее на выходах блоков 8 умножения будут сигналы, равные произведению сигналов с выходов блоков 7 деления переменных составляющих и вторых фильтров 10 низкой частоты, т. е. R₁I₁; R₂I₂; R₃I₃. На выходе второго сумматора 13 сигнал равен сумме сигналов с выходов блоков 8 умножения и первых фильтров 6 низкой частоты, т. е. R₁I₁ + R₂I ₂+ + R₃I₃ + U₁ + U₂ + U₃ = E . На выходе третьего сумматора 14 сигнал равен сумме сигналов с выходов блоков 7 деления переменных составляющих, т. е. R₁ + R₂ + R₃ R₁ R₂ R₃= R . При этом погрешности противоположных знаков взаимно уничтожаются. Далее на выходе блока 15 деления будет сигнал, равный E /2R = I_опт . Сигналы с выхода блока 15 деления и выходов вторых фильтров низкой частоты поступают на входы первых сумматоров 12, которые через исполнительные элементы 11 устанавливают экстремальный режим работы МГД-генератора.
Предлагаемая система экстремального управления обладает техническим и экономическим эффектом по сравнению с прототипом. Технический эффект выражается в том, что одновременное изменение токов в инверторах МГД-генератора исключает возможность длительного уравнительного тока в средней части канала, что повышает надежность работы системы, так как при этом сохраняется равномерное распределение потенциала по длине канала генератора, а измерение параметров генератора по секциям канала МГД-генератора дает возможность частично скомпенсировать погрешности противоположных знаков, и это повышает точность регулирования по мощности на 1-2% по сравнению с точностью базового объекта (3-5% ).
Экономический эффект оценивается с учетом повышения точности регулирования, так как при этом увеличивается мощность, выдаваемая МГД-генератором в промышленную сеть.