Regulátory jalového výkonu NOVAR

Regulátory jalového výkonu NOVAR

Ing. Milan Bleha, Závodný Elektro

Regulátory řady Novar (viz popis v [1]) si přes silnou zahraniční konkurenci ihned po začátku výroby získaly značnou oblibu a dnes zaujímají podstatnou část tuzemského trhu v tomto oboru. Za dva a půl roku bylo vyrobeno několik tisíc kusů regulátorů (včetně typů NOVAR 5, NOVAR 5RQ, NOVAR 314 RS).

Historie
Po ukončení vývoje a vykonání zkoušek ověřovací série byla na přelomu roku 1999/2000 zahájena sériová výroba typů NOVAR 106/114/206/214 (obr. 1). Tato řada získala několik ocenění na tuzemských výstavách (čestné uznání na veletrhu Amper 2000, nominace na Zlatou medaili MSV Brno 2000, ocenění Zlatý výrobek na akci Elektrotechnika Ostrava 2000). Postupně byly na trh uvedeny ekonomické verze NOVAR 5, NOVAR 5RQ a verze s tranzistorovými výstupy pro rychlou kompenzaci NOVAR 314 RS.

Od začátku sériové výroby byly regulátory dodávány s programovým vybavením (firmware) verze 1.6. Na základě získaných provozních zkušeností a podle požadavků zákazníků je firmware postupně upravován – popis úprav je uveden v tab. 1.

Tab. 1. Historie verzí regulátorů NOVAR106/114/206/214

Od začátku letošního roku jsou regulátory typu 106/114/206/214 dodávány s firmwarem 1.9, který obsahuje optimalizovanou verzi regulačního algoritmu, zaměřenou na zrovnoměrnění a dosažení minimálního počtu přepínání kompenzačních stupňů při zachování kvality regulačního procesu a dodržení požadovaného účiníku.

Popis regulačního procesu
Během regulace se regulátor snaží změnit jalový proud v síti tak, aby při okamžitém činném proudu bylo dosaženo požadované nastavené hodnoty účiníku s maximální přesností. V praxi to znamená udržet vektor proudu uvnitř tzv. regulačního pásma. Minimální dosažitelná šířka regulačního pásma je určena hodnotou nejmenšího regulačního stupně (C/k_min).

Na obr. 2 je zjednodušený tvar regulačního pásma regulátoru Novar. Při středním zatížení (část pásma „B“) je jeho šířka konstantní a odpovídá hodnotě C/k_min – pásmo sleduje směrnici nastaveného účiníku s rozestupem ±(C/k_min)/2. Při vysokém zatížení se pásmo (oblast „C“) rozšiřuje tak, aby jeho krajní meze odpovídaly maximální hodnotě odchylky ±0,005 od nastavené hodnoty účiníku. Omezením zbytečně přesné regulace při vysokých zatíženích se tak eliminuje počet regulačních zásahů. Při nízkém zatížení je regulační pásmo „ohnuto“ (oblast „A“) tak, aby nedocházelo k nežádoucímu překompenzování.

Strategie přepínání
Jestliže se vektor proudu dostane mimo regulační pásmo, provede regulátor po uplynutí doby, která je závislá na nastavené hodnotě regulační doby a na regulační odchylce, regulační zásah. Postup při výpočtu regulačního zásahu v regulátorech Novar: regulátor provede výpočet všech kombinací výstupů, které lze zapnout nebo vypnout. Z těchto kombinací vybere jednu nebo více kombinací takto:

• jestliže byly nalezeny kombinace, které spadají do regulačního pásma, postupují všechny tyto kombinace do dalšího „užšího výběru“,

• jestliže nelze žádnou z vypočítaných kombinací dosáhnout regulačního pásma, postupují do „užšího výběru“ všechny kombinace s minimální regulační odchylkou (obvykle to bude jediná kombinace, ale může existovat více kombinací, kterými se dosáhne stejné cílové regulační odchylky).

Následuje „užší výběr“ z kombinací, které postoupily z „prvního kola“. Je-li jich více než jedna, bude se dále vybírat podle těchto kritérií:

1. Vyhodnotí se součet celkových počtů sepnutí jednotlivých stupňů (od instalace regulátoru) pro všechny stupně, které se mají přepnout. Zvolí se kombinace, která má tento součet nejnižší (toto kritérium je tedy zaměřeno na rovnoměrnost používání výstupů).
   Jestliže podmínky prvního kritéria splňuje více kombinací, nastupuje druhé kritérium:

2. Vyhodnotí se celkový počet přepnutí (tzn. součet počtu stupňů, které se mají vypnout, a počtu stupňů, které se mají zapnout), jenž je nutný k dosažení dané kombinace. Přitom se vyberou takové kombinace, které mají tento součet nejnižší (kritérium je zaměřeno na dosažení minimálního celkového počtu přepnutí všech výstupů)
   Jestliže by i druhým kritériem prošlo více kombinací než jedna, rozhodne kritérium třetí (poslední):

3. Vyhodnotí se součet dob od posledního vypnutí všech výstupů, které se při dané kombinaci musí přepnout. Přitom se vybere taková kombinace, která má tento součet nejvyšší. Cílem tohoto kritéria je dosažení rovnoměrnosti využívání všech výstupů.
   Po výběru optimální kombinace zmíněným způsobem se regulační zásah uskuteční a celý regulační cyklus se opakuje.

Srovnávací měření
V průběhu roku 2001 byla uskutečněna série zkušebních měření. Na základě jejich výsledků vznikla současná verze firmwaru 1.9. Z hlediska optimalizace regulačního cyklu se liší od předchozích verzí jednak v aplikaci již popsané strategie přepínání, jednak v rozšíření aplikace regulačního pásma podle obr. 2 při vyhodnocování regulačního zásahu. V předchozí verzi byl kladen větší důraz na přesnost regulace a při vyhodnocování regulačního zásahu byly uvažovány pouze takové kombinace výstupů, které vyhovovaly regulačnímu pásmu poloviční velikosti, tedy s odchylkou ±(C/k_min)/4 od nastaveného účiníku. Měření prokázalo, že rozšířením regulačního pásma nenastalo zhoršení kvality regulace, avšak při výpočtu regulačního zásahu vzrostl počet použitelných kombinací a tím se výrazněji projevil vliv algoritmu strategie přepínání na celkovou přepínací bilanci.

V tab. 2 je uvedeno jedno z porovnávacích měření, vykonané se shodně nastavenými regulátory NOVAR114 s firmwarem 1.8 a 1.9. Jde o měření, kde se snížení počtu přepínání projevilo nejvýrazněji. Dosažené omezení přepínání závisí na charakteru odběru a nastavení regulátoru; v průměru lze podle provedených měření počítat při použití regulátoru s touto novou verzí firmwaru s poklesem počtu přepínání přibližně na polovinu.

Tab. 2. Srovnávací měření regulátorů Novar s verzemi firmwaru 1.8 a 1.9

Závěr
Uvedená optimalizace regulačního procesu je od tohoto roku implementována ve všech typech regulátorů Novar (u regulátorů NOVAR5 a NOVAR5 RQ od verze firmwarue 1.7, u regulátoru NOVAR314RS již v základní verzi 1.0).

Dosažené zrovnoměrnění a snížení počtu přepínání výstupů při zachování kvality regulace má příznivý vliv na spolehlivost a životnost celého kompenzačního systému.

Poděkování: Autor děkuje firmě Elbek Česká Skalice za spolupráci při provádění měření.

Závodný ELEKTRO
Lhotka 162
739 47 Kozlovice okres Frýdek.Místek,
tel.: 0658/68 64 88, 0606/72 31 50
fax: 0658/68 64 89
e-mail: zavodny@zavodny.cz