Brevet FR2596538A1 — publié le 19871002

1. On a décrit dans le document FR-A-2 496 922 de la présente Demanderesse un procédé de réduction automatique du trainage de position d'un système copiant non linéaire pour une boucle de régulation, ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre. On rappellera que la vitesse d'une turbine est fonction d'au moins un paramètre. Par exemple, la vitesse d'une turbine PELTON est directement fonction d'au moins la position d'un injecteur qui ajuste le débit, et dont la vitesse de déplacement est relativement lente, de sorte que l'actionnement de cet organe de réglage ne permet pas une variation 0 rapide du débit, donc de la puissance, et par conséquent de la vitesse de la turbine. Par ailleurs, la vitesse de la turbine est aussi fonction d'un autre paramètre qui est, par exemple pour les turbines PELTON, la position des déflecteurs placés devant les injecteurs. Le document antérieur précité se réfère à un procédé propre à.5 permetre d'adapter le signal émis par le régulateur en fonction de l'écart de fréquence relevé entre la fréquence du courant produit et celle désirée, et la valeur réelle de la position de l'organe de réglage. Grace au procédé, on agit sur les deux seuils de saturation de l'un au moins des circuits d'action proportionnelle (P) intégrale (I) ou dérivée O!0 (D), les valeurs de ces deux seuils de saturation étant elles-mêmes déterminées en fonction de la position réelle de l'organe de réglage et de la somme des réponses des autres circuits d'action non concernés. Le document en question décrit aussi un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Bien que grace à cette invention, on ait réussi à diminuer dans de larges proportions le trainage de l'organe de réglage de la vitesse de la turbine ou analogue par rapport à la chute de sa vitesse (et de la fréquence du courant) due à une surcharge, le dispositif décrit dans le document en question est de construction relativement complexe qui 30 entraîne un prix de revient élevé. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à cet inconvénient et à permettre l'élaboration d'un procédé qui réponde encore mieux aux desiderata de la technique. La présente invention est aussi relative à un dispositif destiné à la mise 35 en oeuvre de ce procédé. Le procédé suivant l'invention consiste à agir sur le signal d'entrée du circuit d'action intégrale du régulateur proportionnellement à la différence entre la valeur réelle de la position de l'organe de réglage de la vitesse de la turbine et le signal global de position théorique de cet organe. Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend un comparateur établissant l'écart entre la valeur réelle de position de l'organe mobile de réglage et le signal global de position théorique de cet organe, ledit écart entrant dans un multiplicateur duquel sort un signal envoyé à un autre comparateur élaborant l'écart entre ce dernier signal et la différence entre la fréquence réelle et la consigne de friquence, afin que la sortie de ce comparateur soit introduite dans le circuit d'action intégrale du régulateur. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux 10 comperndre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer La figure unique du dessin est un schéma par blocs montrant un ensemble de régulation établi conformément à l'invention. On notera que les références choisies dans les présentes correspondent 15 pour plus de clarté à celles utilisées dans le document antérieur FI-A- 2 496 922. Le dispositif de régulation suivant l'invention, comportant comme expliqui plus loin un régulateur 1 du type PID et un circuit copiant 2, est destiné à régler de manière convenable la position de l'un des Iliments de réglage, par exemple l'injecteur 3 d'un groupe turbo- alternateur 4, dont la turbine est une turbine Pelton. Bien entendu, l'élément de réglage 3 pourrait être aussi dans ce cas l'ensemble des déflecteurs du fluide hydraulique. Le dispositif suivant l'invention comprend un régulateur 1, tout à 25 fait classique du type PID comportant un amplificateur diffétentiel 6 dont le signal de sortie tF est appliqué à la fois aux circuits à action proportionnelle 7, et dérivée 9. Le régulateur comprend encore un circuit d'action intégrale 8 qui, suivant l'invention, reçoit un signal d'entrée différent de ceux des deux autres circuits 7 et 9. Dans un r8gulateur classique 1, les signaux sortant des circuits 7-8-9 sont introduits dans un système 10 qui les additionne pour fournir un ordre d'action Y entrant dans un amplificateur différentiel 12 du circuit copiant 2. Dans ce dernier, le signal Y est comparé à la position réelle X de l'organe de réglage 3 dans ledit comparateur différentiel 12, 35 si bien que l'erreur de position E ainsi détectée est appliquée à l'organe actif 13 qui peut être un servo-moteur, par exemple destin6 à la coanande de l'aiguille de l'injecteur 3 du groupe turbo-alternateur 4 fournissant un courant de fréquence F. Comme indiqué dans le document antérieur FR-A 2 496 922, en régime établi, l'écart àF entre la consigne de fréquence CF et la fréquence F 3 2596538 de sortie du turbo-alternateur 4 est nulle, de sorte que Y et X sont constants et l'écart de position E est aussi nul. Généralement, et en particulier pour le cas de la régulation de turbines, le système copiant 2 est volontairement non linéaire. Si de grosses perturbations s'établissent sur le réseau, par exemple une demande très importante de courant et que ledit réseau soit de faible importance géographique, ces pertubations réagissent immédiatement puisqu'il n'y a aucune inertie d'un réseau g6néral important pour amortir cette perturbation. A partir de l'instant o nait cette perturbation, la 10 consigne de position Y augmente rapidement, alors que la position effective de l'organe de réglage 3 augmente selon sa vitesse maximale limitée. En effet, le servo-moteur 13 donne une vitesse de déplacement de l'organe 3 qui est constante et généralement faible par rapport à la variation de la consigne Y. Lorsque l'erreur de fréquence AF a suffisamment 15 décru, la position de l'organe de réglage 3 doit commencer sa stabilisation autour du régime permanent final. Or, la consigne de position Y a eu le temps de dépasser largement cette valeur X et ne peut y revenir instantanément. Il s'en suit que l'organe de réglage reste trop'ouvert pendant un temps qui peut être long, de telle sorte que pendant cette période, le groupe 20 turbo-alternateur 4 se trouve en survitesse. Conformément à l'invention, le procédé pour la réduction automatique au trainage consiste à agir proportionnellement à la différence entre la valeur X de la position de l'organe de réglage 3 du groupe 4 et le signal global de position de consigne Y sur l'entrée du circuit-à action intégrale 25 8 du régulateur 1. Ce dernier comporte un comparateur 20 des valeurs de X et de Y telles que définies ci-dessus. Dans le cas d'une turbine à deux organes de réglage, telle qu'une turbine Pelton, on choisit de toute façon un seul de ces organes, c'est-à-dire celui'dont la vitesse de variation 30 maximale X est la plus adaptée au réglage envisagé. Le signal (X - Y) sortant du comparateur 2 entre dans un multiplicateur 21 qui multiplie cet écart par un paramètre G fonction des caractéristiques de la machine hydraulique du turbo-alternateur 4 pour déterminer un signal e qui est envoyé dans un autre comparateur 22 recevant d'autre part la différence AF entre la consigne de fréquence et la fréquence du circuit. Ce comparateur émet une sortie qui est directement introduite dans le circuit d'action intégrale 8. Grâce à ce dispositif, la consigne Y ne s'écarte que trIs peu de la position effective de l'organe de réglage choisi lorsque celui-ci évolue selon sa vitesse maximale. Lorsque l'erreur de fréquence a suffisamment diminué, la vitesse de l'organe diminue et l'asservissement revient dans un mode de fonctionnement linéaire. Le passage du mode non linéaire (organe 3 à saturation de vitesse) au mode linéaire (X suivant Y de très près) se fait sans perte de temps, car Y demeure voisin de X également au mode non linéaire. On a ainsi réalisé un dispositif qui permet de diminuer le trainage tel que décrit dans le document antérieur précité de la présente Demanderesse et qui est d'un coût inférieur à celui-ci. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a 1 t0 donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine 10 de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. En particulier, l'invention est applicable dans le cadre d'une technologie analogique ou numérique. 1-5 2596538 RE VE N D I CATIONS 1. Procédé de réduction automatique du trainage de position d'un système copiant non linéaire, intégré dans une boucle de régulation d'une 5 grandeur caractéristique d'un système muni d'au moins un organe mobile de réglage, la boucle comportant: - un régulateur recevant la valeur réelle de la grandeur à réguler (F) et la valeur de consigne (CF) de cette même grandeur, et dans lequel le signal d'écart entre ces deux valeurs est appliqué à plusieurs LO circuits (7, 9, 8) d'action proportionnelle, dérivée ou intégrale, dont les réponses sont additionnées pour constituer un signal global (Y) de position de l'organe mobile de réglage (3); - un système copiant volontairement non linéaire recevant le signal (Y) du régulateur et la valeur réelle de position de l'organe 5 mobile de réglage (3), et dans lequel le signal d'écart (E) entre ces deux valeurs est appliqué à un mécanisme à servo-moteur de déplacement de l'organe mobile de réglage, la linéarité du système copiant n'étant prévue que pour une faible plage de l'écart (F) autour du zéro, l'écart (E) étant amené après traitement dans au moins l'un des circuits d'action 0 (7, 8, 9) du régulateur (1), caractérisé en ce qu'il consiste à agir sur le signal d'entrée du circuit d'action intégrale (8) proportionnellement à la différence (E) entre la valeur réelle (X) de position théorique de l'organe (3) et le signal global (Y) de position de consigne de cet organe (3). 2. Dispositif, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1. 3. Dispositif suivant la revendication 2, du genre comportant un régulateur (1) destiné à la constitution d'un signal global (Y) de position théorique de l'organe mobile de réglage (3), et un système copiant non linéaire (2) recevant le signal (Y) et la valeur réelle (X) de position dudit organe (3) pour émettre un signal d'écart (E) entre (X et Y), caractérisé en ce qu'il comprend un comparateur (20) établissant l'écart (X-Y) qui entre dans un multiplicateur (21), duquel sort un signal (e) envoyé dans un comparateur (22) élaborant l'écart entre ce signal (e) et la différence ( AF) entre la fréquence (F) et la consigne (CF) de fréquence de manière que la sortie de ce comparateur (22) soit introduite dans le circuit d'action intégrale (8) dudit système copiant (2).