基于模糊自适应PID的换流阀冷却控制系统

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1、学兔兔www.xuetutu.com骞、I訇a／,化基于模糊自适应PID的换流阀冷却控制系统ConverterralvecoolingcontrolsystembasedonfuzzyadaptivePID刘大铭，马克军LIUDa—ming．MAKe-jun(宁夏大学物理电气信息学院，银川750021)摘要：针对直流换流阀在使用的过程中出现因其发热量大，导致温度过高而造成器件性能恶化以致损坏的问题，本文提出了基于参数自适应模糊PID的直流换流阀水冷系统的设计。通过从热平衡理论的角度建立了直流换流阀冷却系统的数学建模；并对比常规PID控制和模糊自适应PID控制对系统进行

2、了仿真研究。理论分析和仿真结果表明：基于模糊自适应PID的直流换流阀冷却系统比常规PID系统响应速度快，稳定性好。关键词：直流换流阀；模糊自适应PID；数学模型中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1009-0134(2012)12(上)-ol33-03Doi：10．3969／1．issn．1009-0134．2012．12(卜=)．420引言1．1加热器的数学模型假设加热器内部水的质量为m。(kg)；水的热换流阀是直流输电工程的核心设备⋯，而晶比容为C(J／(Kg-℃))；进出加热器的水流速为闸管是换流阀的核心部件，其功率密度高，发热a(kg／s)；加热器散

3、热系数为k；加热器外表面面量大，并且电热耦合特性较强，为了保持温度均积为A；加热器加热功率为P。(J)，为环境温度。衡和稳定，保证换流阀稳定可靠的工作，在换流则经过时间时，加热器内的水吸收的热量为：阀控制系统中都使用了制冷和加热装置，从而保m。ca(一To)，流经加热器的水带走的热量为：Jc(T~一证其高效率、安全的运行。’)，加热器表面散失的热量为：ktA(一To)at，加从直流换流阀冷却系统的温度控制结构来看，热器加热量为：Pdt。由于存在制冷和加热两个不同的过程，所以必然由电加热器的热平衡方程得：是一个非线性时变系统，采用常规PID难于适应其控制要求。本文基于模

4、糊控制理论对PID控制m0ca(r,一To)+jc(T,一T3')dt+4(一To)dr=Pldt(1)参数进行自整定，建立模糊自适应PID控制器，当环境温度相对稳定时，对上式进行拉普拉进而对换流阀的冷却水的温度进行控制，能够克斯变换得到加热器的数学模型为：服其非线性的影响，使系统的响应速度加快，稳：丝(2)定性变好，并提高了整个系统的鲁棒性。mocs+Jc+E1A11直流换流阀冷却系统数学模型的且令：Pl=Kj×U1建立其中：为加热器的功率；U为控制量。直流换流阀冷却系统是由换流阀(晶闸管阀)、1．2散热器的数学模型加热器、散热器以及连接这三部分的管路和管路假设散热

5、器中水的质量为m(kg)；岛为散热器中冷却水共同构成的水循环温度控制系统，当换的散系数；为散热器的外表面面积。则时间后，流阀出口温度高于设定温度时，散热器启动，开散热器内的水吸收的热量为：mcd(一)，流经散始降温过程。当换流阀出口温度低于给定时，则热器的水带走的热量为：Jdh一’)dt，散热器的散加热器启动，开始升温过程。最终就使得换流阀热量为：3(一To)dr。的温度稳定在一个有利于其高效、安全运行的范由管式换热器的热平衡方程：围内。m1cd(T3一to)+J~(T3一)at+(r3一To)dt=0(3)收稿日期：2012-09-17基金项目：宁夏自然科学基金项目

6、：基于神经网络的离心式压缩机节能优化控制研究(NZll51)作者简介：刘大铭(1969一)，男，宁夏中卫人，副教授，硕士，主要从事智能仪器与过程控制工程研究。第34卷第12期2012—12(上)[133l学兔兔www.xuetutu.com务I訇化当环境温度相对稳定时，对上式进行拉普拉出口时的温度，当温度偏差大于零时，控制器控斯变换后，得到散热器的数学模型为：制加热器动作；当偏差小于零时，控制器控制散热器动作。因此，设E为温度误差e的语言变量，JcT2(s)+A3To(s)=(4)mcS+Jc+k1AEC为温度误差变化率ec的语言变量。KP为比例且：A3：B+K2u1

7、系数的语言变量，KI为积分系数岛的语言变其中，为常数；为比例系数；U为控制量。量，KD为微分系数的语言变量。采用NB(负大)，NM(负中)，NS(负小)，zo(零)，PS(正1．3换流阀数学模型小)，PM(正中)，PB(正大)7个语言变量值来描假设：可换流阀的热功率为P(J)，换流阀的述E、EC、KP、KI、KD。隶属度函数均为三角形，散热系数为，换流阀的外表面面积为。则时清晰化算法采用的是加权平均法。间后，换热器内部的水吸收的热量为：m，cd(．实际中温度误差变化范围为：[一10，10]，)，流经换热器的水带走的热量为：Jc(r~-’，换误差e的论