Регулятор для оптимизации управления

(54) РЕГУЛРАВЛЕНИЯ Я ОПТИМИЗАЦИИ УПЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ НИЕ И ОБР Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научноисследовательский институт энергетических систем и электрических сетей Энергосетьпроект(57) Изобретение может быть использовано для оптимизации управления частотами и перетоками активной мощностиэнергосистемы, а также объектами,имеющими аналогичное математическоеописание, проблема оптимизации которых сводится к решению соответствующей задачи квадратичного программирования. Введение в регулятор второгорешающего блока позволяет учитыватьотклонение регулируемых параметровот уставок и ограничения на величинурегулируемых параметров, что расширяет его функциональные возможности.Применение в решающих блоках трансформаторов переменного тока упрощаетконструкцию регулятора, уменьшает егогабариты и массу, 2 з.п. ф-лы, 4 ил.1 133Изобретение относится к областиуправления и может быть использовано,например, для оптимизации управлениячастотой и перетоками активной мощности энергосистемы.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей,Регулятор позволяет учитывать отклонения регулируемых параметров отуставок и ограничения на величинурегулируемых параметров, Кроме того,упрощена конструкция регулятора иуменьшены его габариты и вес.Регулятор, содержащий первый решающий блок, дополняется вторым решающим блоком. Кроме того, в решающихблоках регулятора электрическая цепьпостоянного тока заменяется на электрическую цепь переменного тока путемзамены трансформаторов постоянноготока трансформаторами переменноготока и замены диодов вентилями переменного тока. Помимо этого вводятсягенератор синусоидального напряжения,модуляторы входных величин и выпрямитель выходных величин, а также генератор прямоугольных импульсов дляуправления вентилями переменноготока.На Фиг. 1 изображена блок-схемарегулятора; на фиг, 2 и 3 - блок-схемысоответственно первого и второго решающих блоков; на Фиг, 4 - блок-схемавентиля переменного тока.Регулятор содержит первый и второй решающие блоки 1 и 2, генератор 3синусоидального напряжения, генератор 4 прямоугольных импульсов, первыймодулятор 5, второй модулятор 6, выпрямитель 7, резисторы 8- 1,З-п,8-1)1 и блок трансформаторов9-п-щ, образующих матрицу из М строки М столбцов, в которой трансформатор9 - и-щ принадлежит п - й строке и щ-мустолбцу (фиг, 2), вентили 10-1,10-и. 10 - М переменного тока, резисторы 11- 1, , 11-щ, , 11-М,четыре блока трансформаторов,. гдепервый блок трансформаторов содержиттрансФорматоры 12-1, , 12-щ,12-М, второй - трансформаторы 13-1.13-щ, , 13-М, третий - трансформаторы 14-1, , 14-щ 14-М,четвертый - трансформаторы 15-1,15-щ, , 15-М (Фиг, 3),Вентиль переменного тока (фиг. 4)содержит диоды 16 и 17, полевые транзисторы 18 и 19 с управляющими вхо 9492 20 15 20 2) 30 лупериоде, когда мгновенное значение синусоидального напряжения 0 положительно, т.е, положительные импульсы на первом выходе синфазны напряжению 0 . На другом парафазном выходе генератора прямоугольных импульсов .4 положительные импульсы противофаэны напряжению НВырабатываемые генератором 4 прямоугольные импульсы поступают на парафазный управляющий вход вентиля 1 О-щ переменного тока. При этом на управляющий вход 21 полевого транзистора 19 поступают прямоугольные импульсы, синфазные напряжению Ч, а на управляющий вход 20 полевого транзистора 18 - прямоугольные импульсы, противогазные напряжению Ч, Амплитуда этих импульсов такова, что при их появлении на управляющ)ем входе полевых транзисторов 18 и 20 последние закрываются.Между выходом 23 и входом 22 вентиля 10-щ переменного тока имеется 35 40 45 50 55 напряжение Ни протекает ток Если напряжение Нпротивофазно напряжению Н, то ток дпроходит попедами 20 и 21 соответственно, которыеявляются парафазным упраьляющимвходом вентиля переменного тока, вход22 этого вентиля и его выход 23.Регулятор работает следующимобразом,Электрическая цепь устройства питается от генератора 3 синусоидального напряжения Ч . Ввиду того, чтоэта электрическая цепь содержит только резисторы 8-п, 11-щ, вентили 10-щпеременного тока, имеющие либо нулевое, либо бесконечное сопротивление,и трансформаторы 9-п-щ, 12-щ, 13-щ,14-щ, 15-щ (т.е. не содержит реактансов), то потенциаллюбой ее точкисинусоидален и либо синфазен напряжению Ч, либо противофазен этому напряжению, Будем называть действующеезначение потенциала положительным,если он синфазен напряжению Ч, и отрицательным, если он противофазенэтому напряжению. Аналогично будемговорить о положительном и отрицательном действующих значениях напряжения и тока в этой цепи,Генератор 4 прямоугольных импульсов вырабатывает на своем парафазномвыходе прямоугольные импульсы, На одном из парафазных выходов положительный потенциал присутствует в том по:3 13394ременно через диод 16 и полевой транзистор 18 или через диод 17 и полевойтранзистор 19. Если же напряжение Бсинфазно напряжению Б, то ток 1 не5проходит, так как в каждой из параллельных цепочек вентиля 10-ш переменного тока в каждый полупериод запертлибо диод 16(17), либо полевой транзистор 18 (19). Таким образом, длянапряжения Пщ, синфазного напряжениюБ, вентиль 10-ш переменного токапредставляет разомкнутую цепь, а длянапряжения Б , противофазного напряжению Ц, - короткозамкнутую цепь 15(сопротивлением диодов и полевыхтранзисторов можно пренебречь). Вентиль 10-ш переменного тока не можетоказаться в условиях, когда напряжение Бна нем не синфазно или противофазно напряжению П, Следовательно,вентили 10-ш переменного тока в данной электрической цепи ведут себяотносительно действующих (положительных или отрицательных) значений напряжения п и тока 1,п так же, как диоды в цепи постоянного тока,На управляющие входы модуляторов5 и б подаются постоянные напряжения,пропорциональные регулируемым величинам и уставкам. Эти напряжения модулируют синусоидальное напряжениена выходах указанных модуляторов, врезультате чего на этих выходах об-разуются синфазные синусоидальныенапряжения, у которых действующиезначения пропорциональны регулируемымвеличинам и уставкам соответственно.Эти синусоидальные напряжения подаются на первый и втоРой входы втоРо Ого решающего блока 2,По аналогии можно показать, чтодействующие значения напряжений и то"ков электрической цепи решающих блоков 1 и 2 являются решением следующейзадачи квадратного программирования:(Х-Х ) В. " (Х-Х )+Б г "П =виХ=Х +НБ,где Н " матрица коэффициентов итрансформации трансформаторов 9-и-т;К - диагональная матрица с элементами К, равными сопротивлениям резисторов 11-ш,г - ди гональная матрица с элементами г, равными сопротивлениямм резисторов 8-п;Х - вектор действующих значенийнапряжений на выходе модулятора 5 и на первом входе второго решающего блока 2;оХ - то же, на выходе модулятора 6и на втором входе второгорешающего блока 2;Х - вектор действующих значенийнапряжений на выходах вентилей 10-ш переменного тока;Б - вектор дей"твующих значенийнапряжений на выходе решающего блока 1;Т - знак транспонирования.Таким образом, устанавливаются такие напряжения Х и У, которые являются решением указанной задачи при данных напряжениях Х и Х. Вычисленные напряжения Б 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-и-ш 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 энерго. системе. Эта задача сводится к задаче, решаемой регулятором, если принять, что вектор измерений частоты и перетоков активной мощности; - вектор уставок по частоте иперетокам активной мощности; - матрица коэффициентов влия"ния генерируемых активных мощностей на активные мощ" ности перетоков;матрицы весовых коэффициентов в показателе качества регулирования;вектор управляющих воздействий, т.е. заданий на измене 5 13394ние генерируемой активноймощности электростанций.Формула изобретения1. Регулятор для оптимизации управления, содержащий первый решающийблок, состоящий из И резисторов иблока трансформаторов, образующихматрицу иэ И строк и М столбцов, вкоторой первичные обмотки всех трансформаторов каждой строки матрицы соединены параллельно между собой и содним из резисторов и соединены с выходом решающего блока, а вторичныеобмотки всех трансформаторов каждогостолбца матрицы соединены последовательно и соединены с входом первогорешающего блока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей регулятора, в него введены второй решающийблок, 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 трансформаторыпеременного тока, причем выход генератора синусоидального напряжениясоединен с управляющими входами первого и второго модуляторов и входомгенератора прямоугольных импульсов,соединенного парафазным выхоцом спарафаэным управляющим входом второго решающего блока, первый вход которого соединен с выходом первого модулятора, второй вход - с выходом второго модулятора, а выход через первыйрешающий блок соединен с входом выпрямителя, выход которого являетсявыходом регулятора,452, Регуляторпоп, 1, отличаю щ и й с я тем, что второй решающий блок содержит М вентилей перемен 926ного тока, М резисторов, четыре блока трансформаторов, содержащих по М 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 ш-х трансформаторов первого, второго и третьего блоков трансформаторов соединены последовательно в замкнутый контур, первичные обмотки ш-х трансформаторов третьего и четвертого блоков трансформаторов соединены последовательно с гп-м резистором в замкнутый контур, а параллельно вторичной обмотке ш-го трансформатора третьего блока трансформаторов включен ш-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 щ и й с я 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 г ов Корректор " Демчи Петраш Редакто ж 86 4218 Подписно а БНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий130 35, Москва, Ж - 35, Раушская наб д,Составитель 1 О, С Техред М,Ходанич 1 роизводственно-полиграфическое предприятие,Ужгород, ул, Проектная, 4