СТА 3/2018

В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА задачи становятся статические компенсаторы неактивных со- ставляющих (СКНС). На рис. 2 приведён вариант упрощённой структурной схе- мы СКНС. Питающая система 1 нагружена электротехниче- ской установкой 2, например, трёхфазным регулятором мощ- ности. Выход компенсатора 4, представляющего собой мо- стовой трёхфазный инвертор на IGBT-транзисторах, включа- ется через развязочные (разделительные) трансформаторы 3 параллельно между питающей сетью и нагрузкой. Информа- ция о мгновенных значениях тока нагрузки i н , компенса- ционного тока i к , тока питающей сети i а с помощью датчиков тока DT 1, DT 2, DT 3 поступает в НСУ. Электромагнитные про- цессы в этой схеме отражает дифференциальное уравнение: где u c ( t ) – мгновенное значение напряжения питающей се- ти; u вых ( t ) – мгновенное выходное напряжение компенса- ционного источника питания 4. Ток нагрузки состоит из активной составляющей тока на- грузки и пассивной составляющей, представляющей ток гар- монических составляющих, который может определяться [1] как: , где U c – действующее значение напряжения сети, P н – активная мощность нагрузки. Условием полной компенсации пассивной составляющей тока нагрузки i п ( t ) является: . Тогда . Данное выражение и определяет напряжение компенса- ционного источника, при котором обеспечивается требуемое u t u t L di dt c вых к ( ) ( ) , = − i t i t i t i t S U u t ϕ i t P U u t п н a н н c c н н н c c ( ) ( ) ) ( ( )cos ( ( ) = = = 2 2 i t i t к n ( ) ( ) = − u t L di t dt L P du t U dt u t вых н н c c c ( ) ( ) ( ) ( ) = + + 2 значение компенсационного тока при заданных параметрах силовой схемы: активной мощности нагрузки P н , действую- щего напряжения сети U c , индуктивности вторичной обмот- ки разделительного трансформатора L . Р ЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ КОМПЕНСАЦИИ НЕАКТИВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЛГОРИТМА НЕЧЁТКОГО УПРАВЛЕНИЯ Если в реальном времени производить вычисление выход- ного напряжения u вых ( t ) и формировать аналоговый сигнал управления ШИМ-модулятора, то для этого потребуются значительные вычислительные ресурсы, что и определяет вы- сокую цену. Как будет выглядеть решение с использованием алгоритма нечёткого управления? Переменной, характеризующей состояние системы, яв- ляется значение пассивной составляющей i п , которое опре- деляется НСУ в каждом цикле, исходя из измеренных теку- щих значений тока нагрузки i н и напряжения сети U c . Для управления выходным напряжением u вых ( t ) компенсацион- ного источника НСУ используются значения ошибки компенсации δ к = i к – i п и производной δ к . Уровень активной мощности нагрузки P н также опреде- ляется в каждом цикле по замеренным мгновенным значе- ниям напряжения сети U c и тока нагрузки i н . В данном случае просматриваются два правила: ● если ошибка δ к и её производная δ к  не равны нулю, то управляющий сигнал u y в компенсационном источ- нике также не равен нулю, то есть, если δ к ≠ 0 и δ к  ≠ 0 , то u y ≠ 0 ; ● если ошибка δ к и её производная δ к  равны нулю, то управ- ляющий сигнал u y в компенсационном источнике также равен нулю, то есть, если δ к = 0 и δ к  = 0 , то u y = 0 . СТА 3/2018 77 www.cta.ru i a i н = i a + i n i к ≈ i n 1 + – 3 5 4 2 r HA r HB r HC U c ( t ) U вых ( t ) НСУ DT 1 DT 2 DT 3 ∼ Условные обозначения: 1 – питающая система; 2 – электротехническая установка; 3 – блок развязывающих трансформаторов; 4 – компенсационный источник напряжения; 5 – нечёткая система управления; U c – напряжение питающей сети; U вых – выходное напряжение источника питания; i а – активная составляющая тока нагрузки; i к – компенсационный ток; i п – пассивная составляющая тока нагрузки; i н – ток нагрузки; r НА , r НB , r НC – сопротивление электротехнической установки по каждой фазе; DT 1, DT 2, DT 3 – датчики тока Рис. 2. Структурная схема статического компенсатора неактивных составляющих