Методика проектування пристроїв синхронізації (стр. 2 из 6)

Розглянемо з позицій викладений процес проектування пристрою автоматичної точної синхронізації. Для визначення значення елементів множин А, В, С, D вершини графа розглянемо, як змінюється модель у процесі проектування, тобто в просторі станів, яким відповідають рубежі розв'язуваних завдань (підзавдань). Будемо виходити з того, що точне моделювання процедур рішення підзавдань проектування у вузлах графа неможливо, у зв'язку із чим варто розділити завдання, розв'язувані людиною, і завдання, розв'язувані комп'ютером. До компетенції людини в розглянутому випадку ставиться формулювання мети, завдань і підзавдань. Комп'ютер повинен проводити вибір з відомого набору альтернатив, здійснення обраної дії, оцінку ситуації й вибір наступного кроку. При виборі альтернатив вирішальним правилом є можливість досягнення мети, порівнюючи при цьому ступінь зменшення деяких небажаних ефектів і виходячи з необхідності рішення вартого завдання або під - завдання. У процесі рішення варто враховувати накопичений досвід і прагнути до пошуку ключової дії, виходячи з аналізу ситуації й крім нездійсненного варіанта.

При оцінці ситуації, з огляду на те, що завдання й підзавдання визначені, необхідно оцінити кількість зусиль, затрачуваних на рішення завдання (підзавдання), використовуючи для цього чисельні оцінки за математичними критеріями або їх верхні й нижні границі (наприклад, вартісні оцінки або інші оцінки очікуваного виграшу).

При виборі наступного кроку необхідно виходити з останньої породженої ситуації й рішення шукати шляхом компромісу між глибиною пошуку й складністю оцінки ситуації. Стосовно до проектування синхронізатора цілями можуть служити точність роботи пристрою, обумовлений кутовою помилкою, помилкою визначення частоти ковзання й помилкою визначення моменту формування команди на включення вимикача генератора, а також технічна складність реалізації пристрою і його вартість.

1.3 Визначення способів вирішення завдань для досягнення мети побудови пристрою синхронізації

Виходячи з введеного поняття мети, першочерговими під задачами є: вибір способу синхронізації, вибір способу виміру початкових параметрів синхронізації й способу формування команди на включення вимикача генератора. Наступними підзадачами при цьому будуть: формування імпульсних послідовностей, жорстко прив'язаних до вхідних синусоїдальних напруг, зсув імпульсних послідовностей на необхідні кути, пропорційні швидкості ковзання часу включення, визначення знака швидкості ковзання, фіксація моменту збігу зрушених по фазі імпульсних послідовностей, подача команди на включення вимикача генератора.

Перераховані підзадачі, у свою чергу, залежно від їхньої складності розбиваються на відповідні складові. Так, зокрема, під задача зрушення імпульсних послідовностей на необхідні кути розбивається на допоміжні підзадачі одержання необхідних кутів зрушення фаз, виміру цих кутів і їхнього наступного переносу для забезпечення затримки імпульсних послідовностей.

1.4 Вибір способу синхронізації, способу виміру параметрів синхронізації та спосіб подачі команди на включення вимикача генератора

З огляду на накопичений досвід і виходячи із сформульованої мети, що складається в забезпеченні вимог точності роботи синхронізатора, при проектуванні вибирається спосіб точної синхронізації, параметри синхронізації визначаються прямим способом виміру, а команда на включення формується з постійним часом випередження.

При цьому ключовою процедурою є вибір моменту подачі команди на включення вимикача генератора. При виборі тих або інших рішень підзадач проектування й пошуку ключової процедури будемо виходити з наступних міркувань. У запропонованому розгалуженому графі вершина

являє собою завершення процедури якої-небудь проектної підзадачі " n", що входить до складу безлічі всіх процедур проектуванняП. Весь процес проектування описується наступними співвідношеннями:

(1.4)

Уведемо в розгляд функцію f_n, за допомогою якої відобразимо зв'язок множин вершин графа t_i, t_k з процедурами n:

(1.5)

Введеної функції (1.4.2) властиві наступні обмеження:

при фіксованих n, i, k; (1.6)

для будь-якого n. (1.7)

Обмеження (1.4.3) полягає в тому, що на ту саму вершину не може надходити сигнал від різних процедур "n".

Обмеження (1.4.4) полягає в тому, що на вхід вершини t_n і з її виходу повинен надходити хоча б один сигнал. Уведемо функцію приналежності

, що розуміє як суб'єктивну міру виконання процедури n (t_i, t_k). Оскільки безліч П звичайно, остільки функція приналежності μ цієї безлічі являє собою матрицю:

(1.8)

де індекси рядків відповідають індексам вхідних вершин графа t_i, а індекси стовпців - вихідним вершинам графа t_k.

Викладений матеріал дозволяє сформулювати методику проектування синхронізатора, відповідно до якої процес проектування полягає в перетворенні вихідної інформації, що отримується у вхідних синусоїдальних напругах:

заданих обмеженнях по початкових параметрах синхронізації δ_доп, ω_sдоп, ΔU_доп і часу включення вимикача генератора t_вкл, у кінцеву інформацію, на підставі якої приймається рішення про формування команди пристроєм синхронізації.

пристрій синхронізація автоматична генератор

Першим етапом пропонованої методики є етап введення вихідних даних і визначення критерію (мети), до якого треба прагнути. Далі послідовно приймаються рішення про спосіб синхронізації, способі виміру кута між синхронізуємими напругами, способі виміру кутової частоти ковзання й способі формування команди на включення вимикача генератора. Після рішення цих завдань складається структурна схема синхронізатора й формуються часні підзадачі, пов'язані з одержанням імпульсних послідовностей зі зсувом по фазі синхронізуємих напруг, затримкою імпульсних послідовностей, їхнім переносом, фіксацією моменту збігу фаз, контролем частоти ковзання й вибором моменту подачі команди на включення вимикача генератора. При рішенні цих підзадач аналізуються альтернативні варіанти.

Набір альтернатив являє собою набір матриць (1.8). Просування по представленому графі здійснюється залежно від поставлених умов.

Розглянемо більш докладно рішення приватних завдань проектування.

2. Вибір способу формування команди на включення генератора способом точної синхронізації

Відповідно до умов точної синхронізації команда на включення вимикача генератора повинна бути подана з попередженням таким чином, щоб до моменту замикання контактів вимикача кут між синхронізуємими напругами дорівнював би нулю. У загальному випадку кут випередження δ_вип, тобто кут, при досягненні якого подається команда на включення вимикача генератора, визначається з наступного співвідношення:

, (2.1)

де t_вкл - час включення, рівний часу спрацьовування синхронізатора й часу замикання контактів вимикача генератора;

ω_s, ξ_s - швидкість і прискорення ковзання.

2.1 Вибір способу подачі команди

На практиці прискоренням ковзання при створенні пристроїв синхронізації найчастіше зневажають і команду на включення вимикача генератора подають або з постійним кутом випередження δ_вип=const, або з постійним часом випередження t_вип=const. У першому випадку кут випередження δ_вип вибирається постійним і рівним:

, (2.2)

де

- розрахункова швидкість ковзання, обрана рівно половині припустимої швидкості ковзання ω_sдоп. У другому випадку кут випередження δ_вип залежить від швидкості ковзання, а його величина визначається зі співвідношення:

, (2.3)

де час включення t_вкл постійний й дорівнює часу випередження t_вип.

Основним показником, по якому ми будемо порівнювати синхронізатори, є величина кутової помилки. Саме кутова помилка є основною причиною виникнення збурювань у процесі синхронізації й саме через неї з'являються провали напруги й кидки струму, неприпустимі як для генераторів, що властиво включають, так і для електроприймачів системи електропостачання. Як критерій при виборі пристрою синхронізації варто прийняти мінімальну величину кутової помилки δ_пом. Виходячи з обраного критерію, перевагу варто віддати синхронізаторам з постійним часом випередження, у яких можна домогтися того, щоб звести кутову помилку δ_пом до нуля, тоді як у більш простих, у схемному рішенні синхронізаторів з постійним кутом випередження величина кутової помилки визначається різницею між дійсною й розрахунковою швидкостями ковзання й дорівнює: