ПЗ (1228604), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

– время задержки.

Параметры блока Delay изображены на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 – Параметры блока Delay

Как видно из рисунка задержка (delay) составляет 0,02 с (20 мс), что является временем одного шага регулятора .

Элемент Summation вычитает из текущего предыдущего значение , а на выходе блока образуется .

4.2.3 Работа блока Signum relay

Выходной сигнал с элемента Summation поступает на вход Signum relay. Задача этого реле заключается в осуществлении выбора следующего шага поиска.

Сигнум (от лат. signum – знак) – функция от действительного числа, равная 1 для положительных значений x, равная нулю при x=0 и равная -1 для отрицательных значений x. Обозначается эта функция символом sign x или F(y).

Таким образом, функция задаётся формулой 4.5

, (4.5)

где F(y) – сигнум функция;

y – входное воздействие (сигнал).

На рисунке 4.7 изображена сигнум функция.

Рисунок 4.7 – Функция поляризованного реле

Промежуток от до – зона нечувствительности функции.

Так как блок Signum relay является субсистемой, то необходимо показать структуру данного блока, которая изображена на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8 – Структура субсистемы Signum relay

Как видно из рисунка 4.8 структура состоит из блока Dead Zone и элемента Sign Function.

Dead Zone – реализует мёртвую зону функции, то есть зону нечувствительности , которая задается параметрами «start of dead zone » и «end of dead zone ». Настройки параметров элемента можно увидеть на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 – Параметры блока Dead Zone

Как видно из рисунка 4.9, зона нечувствительности равна .

Элемент Sign Function – реализует функцию, которая возвращает 1, если входное значение больше 0, возвращает 0, если входное значение равно 0, и возвращает -1, если значение на входе меньше 0.

4.2.4 Организация системы вольтодобавки

На выходе блока Signum relay образуется сигнал -1, либо +1, а на компенсатор реактивной мощности, для изменения напряжения на конденсаторе, необходимо подать сигнал в виде добавочного напряжения . Следовательно, нужно создать такую систему, которая бы в процессе своей работы превращала сигнал -1, либо +1 с выхода Signum relay в напряжение вольтодобавки - , либо + соответственно. Созданная система, выполняющая такие функции состоит из блока вольтодобавки U_vd, блока Sin Uvd, который выполняет превращения из численного значения напряжения вольтодобавки в синусоиду с тем же значением напряжения, а также блоком Detect Zero Crossing.

Блок U_vd позволяет получить численное значение вольтодобавки, которое в дальнейшем преобразуем в напряжения.

Блок является субсистемой, его структура показана на рисунке 4.10.

Рисунок 4.10 – Структура блока вольтодобавки U_vd

Из рисунка видно, что структура блока состоит из логических элементов и двух блоков памяти: память для запоминания приращения вольтодобавки memory delta_Uvd и память для запоминания самой вольтодобавки memory U_vd.

Сигнум функция (Signum Function), поступает с выхода Signum relay через вход Numeric in на логический элемент Greater Than 0?. Если поступило значение больше 0 (в нашем случае +1), то на выходе элемента Greater Than 0? Образуется сигнал True, если же на вход поступило значение меньше нуля (в нашем случае -1), то на выходе образуется сигнал False.

Далее сигнал с элемента Greater Than 0? поступает на вход Select, на этом элемента происходит выбор, если на вход поступил True, то с элемента delta U_vd value in, через элемент Select 2 поступает положительное численное значение вольтодобавки + , а если на вход поступил False – отрицательное значение вольтодобавки - . На элементе delta U_vd value in выставляем значение вольтодобавки равное В.

На выходе элемента Select образуется значение вольтодобавки , которое при помощи блока Add (сумматор) и блока памяти memory U_vd суммируется, либо вычитается, в зависимости от предыдущего значения шага системы.

Таким образом на выходе элемента Add образуется числовое значение вольтодобавки, которое зависит от изменения показателя качества (коэффициента мощности).

Так как необходимо на КРМ подать напряжение вольтодобавки в виде синусоиды, а не численного значения, необходимо это число умножить на синусоиду, данную задачу выполняет блок sin U_vd.

Блок sin U_vd является субсистемой, его структура показана на рисунке 4.11.

Рисунок 4.11 – Структура блока Sin U_vd

Численное значение вольтодобавки подаётся на элемент Absolute Value, где берётся модуль значения и поступает на элемент перемножения Multiply.

Так же численное значение вольтодобавки подаётся на элемент Greater Than 0?, на выходе может быть либо True, либо False.

Если на логический вход элемента Select приходит сигнал True, то на выход этого элемента поступает синусоида с амплитудой равной 1, а если с элемента Greater Than 0? поступает сигнал False – синусоида с амплитудой -1 (инверсная, обратная). Необходимость применения инверсной синусоиды, обуславливается вольтодобавкой, которая может быть, как положительная, так и отрицательная.

С выхода элемента Select синусоида поступает на вход элемента Multiply, где перемножается с модулем значения вольтодобавки.

Таким образом, на выходе блока Sin U_vd образовывается синусоида (напряжение), с амплитудой равной численному значению вольтодобавки.

На рисунке 4.12 показана работа вольтодобавочного устройства.

Рисунок 4.12 – График напряжения вольтодбавки

Стоит отметить, что на графике отчётливо видно, как работает элемент Delay , задержка составляет мс.

Напряжение вольтодобавки по каналу обратной связи поступает на вход U_vd (см. рисунок 4.4), через данный вход поступает на компенсатор реактивной мощности электровоза (см. рисунок 4.3). Добавляя к напряжению на обкладках конденсатора, если напряжение вольтодобавки положительное + , либо отнимая – если напряжение вольтодобавки отрицательное – , регулируется общее напряжение КРМ и тем самым меняется реактивная мощность компенсатора.

Краткий вывод по разделу: в программной среде LabView разработана и реализована система управления, позволяющая одновременно с изменением реактивной мощности электровоза, изменять реактивную мощность компенсатора.

5 АНАЛИЗ РАБОТЫ КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ РАЗРАБОТАННОГО НА ОСНОВЕ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛЯТОРА

То, насколько эффективен внедренный компенсатор реактивной мощности оценим путём сравнения показателя качества (коэффициента мощности электровоза) до применения КРМ и после, ведь коэффициент мощности является одним из главных энергетических показателей электровоза.

Для выполнения данной задачи используем NI LabView 2014 с использованием ранее разработанных моделей электровоза и КРМ.

5.1 Анализ работы экстремального регулятора

Назначение системы управления компенсатором сводится к регулированию напряжения вольтодобавки U_vd, таким образом, чтобы коэффициент мощности будет максимален и поддерживаться на постоянном уровне.

Структурная схема системы управления компенсатором и экстремальный регулятор в частности показаны на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Структурная схема экстремального регулятора

Работа экстремального регулятора происходит следующим образом: показатель качества (коэффициент мощности) в виде сигнала x с выхода объекта исследования (в данном случае – электровоз с КРМ) поступает на блок памяти (П), на рисунке 4.4 обозначен как Delay , позволяющий осуществить задержку сигнала x на время мс (время одного шага регулятора) [1].

На элементе сравнения (ЭС) происходит вычитание предыдущего значения из текущего и на выходе элемента образуется разность , которая поступает на вход сигнум-реле (СР), который в зависимости от входного сигнала выбирает направление следующего шага поиска.

Выходной сигнал сигнум-реле поступает на исполнительный механизм, который состоит из системы вольтодобавки, на нем организуется и изменяется вольтодобавочное напряжение, в зависимости от показателя качества. В последствии напряжение поступает на объект регулирования.

Таким образом можно сделать вывод, что работа системы управления заключается в том, чтобы сравнить показатель качества (коэффициент мощности) на текущем шаге и предыдущем . Исходя из формулировки принципа работы регулятора можно записать выражение

, (5.1)

где – приращение напрядения вольтодобавки на i-ом шаге, В;

– напряжение вольтодобавки, В;

– значение коэффициента мощности на i-1 шаге;

– значение коэффициента мощности на i-ом шаге.

Так как сигнум-реле выбирает направление шага поиска, то при направление приращения напряжения выбирается таким же, как и на i-1 шаге, а при приращение выбирается в обратном направлении.

Характеристики

Список файлов ВКР