FR2977911A1 - Systeme de commande multivariable d'une centrale thermique a flamme - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de commande pour la régulation multivariable d'une centrale thermique à flamme pour la génération d'électricité, ladite centrale comprenant une chaudière et une turbine, ledit système de commande comprenant : - un dispositif (22) de régulation multivariable robuste coordonnant la chaudière et la turbine et ayant une pluralité d'entrées (y ) et déterminant une pluralité de sorties (u ) sous forme de commandes d'actionneurs, - un module (23) d'anticipation de consigne agissant sur des entrées (y ) et des sorties (u ) du dispositif (22) de régulation multivariable robuste en fonction d'une consigne de puissance électrique (réfPeb).
Description
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
L'invention concerne un système de commande de centrale thermique à flamme pour la génération d'électricité à partir de combustible.
L'invention concerne plus précisément un système de commande pour la régulation multivariable d'une centrale thermique à flamme pour la génération d'électricité permettant de piloter de façon coordonnée les éléments de la centrale et présentant une bonne robustesse tout en permettant d'anticiper les variations de consigne.
L'invention pourra s'appliquer par exemple à une centrale thermique à charbon.
CONTEXTE DE L'INVENTION
Une centrale thermique à flamme permet de produire de l'électricité à partir d'une source de chaleur alimentée en combustible. Une telle centrale comporte en général au moins une source de chaleur pour fournir en énergie thermique un circuit de circulation d'un fluide de travail, ledit circuit comportant au moins - une chaudière faisant l'objet d'une alimentation en combustible pour servir de source de chaleur à un circuit de fluide de travail et alimentée par un débit de fluide de travail, - une turbine alimentée par ledit fluide de travail et mécaniquement reliée à un alternateur électrique produisant une puissance électrique, l'alimentation en fluide de travail de ladite turbine étant déterminée par l'ouverture de vannes d'admission.
A des fins d'illustration non limitatives, l'invention sera présentée dans le cadre d'une centrale à charbon à circulation forcée dont la Figure 1 présente une illustration schématique, avec de l'eau pour fluide de travail. 1 La source de chaleur 1 est donc principalement constituée par une chaudière où des brûleurs 2 brûlent un combustible, en l'occurrence du charbon broyé issu du broyage par un broyeur 3 de charbon, mélangé à de l'air. L'alimentation en charbon est commandée au moyen d'un actionneur 4 d'alimentation en charbon, généralement sous la forme d'un tapis convoyeur d'alimentation en combustible. Les brûleurs 2 chauffent des tubes chaudières 5 du circuit 6 de fluide de travail.
L'eau est pompée par une pompe d'alimentation 7 dans une bâche alimentaire ADG pour alimenter des réchauffeurs haute pression AHP. Elle est ensuite de nouveau réchauffée dans un économiseur 8 par récupération de la chaleur des fumées. Puis elle attaque les tubes chaudière 5 par le bas, tubes dans lesquels elle se vaporise sous l'effet de la combustion du charbon pulvérisé.
Au niveau d'un séparateur 9, une bonne partie des gouttelettes d'eau résiduelles sont captées. La vapeur est ensuite surchauffée dans des surchauffeurs 10 avant de pénétrer dans le corps d'une turbine haute pression 11, dont l'admission de vapeur est réglée par des vannes d'admission SR.
La vapeur détendue en sortie de la turbine haute pression 11 est resurchauffée dans des resurchauffeurs 12 et envoyée à une turbine basse pression 13. En sortie de la turbine basse pression 13, la vapeur est condensée dans un condenseur 14. La turbine haute pression 11 et la turbine basse pression 13 sont mécaniquement reliées à un alternateur 15 pour produire de l'électricité.
Un soutirage 17 depuis la turbine basse pression 13 vers les réchauffeurs basse pression ABP et un soutirage 18 depuis la turbine haute pression 11 vers les réchauffeurs haute pression AHP permettent un contrôle des pressions de vapeur dans le circuit 6 de fluide de travail.
Une pompe d'extraction 16 permet d'alimenter les réchauffeurs basse pression ABP et la bâche alimentaire ADG avec le fluide de travail issu du condenseur 14, en l'occurrence l'eau.
Le débit d'extraction du fluide de travail, c'est-à-dire de l'eau, vers la bâche alimentaire ADG, est régulé grâce à des moyens de régulation du débit d'extraction du fluide de travail vers la bâche alimentaire ADG. Ces moyens de régulation prennent généralement la forme d'une vanne 20 intercalée entre la pompe d'extraction 16 et la bâche alimentaire ADG.
Le fonctionnement du cycle thermodynamique d'une telle centrale est principalement commandé par des consignes envoyées à différents actionneurs - une consigne réfQc de débit charbon injecté dans le broyeur 3 pour commander l'actionneur 4, - une consigne réfOHP d'ouverture des vannes SR d'admission alimentant la turbine haute pression 11, - une consigne réfQea de débit d'eau alimentaire pour commander la pompe d'alimentation 7.
Les grandeurs importantes du procédé à régler via ces actionneurs sont : - la puissance électrique brute Peb (fourniture de la base et de services système), mesurée en sortie de l'alternateur 15, - la pression de vapeur surchauffée Ps (grandeur chaudière importante), mesurée en amont des vannes d'admission SR, - la température de vapeur surchauffée basse température TSBT (grandeur chaudière importante), mesurée au niveau des surchauffeurs 10.
Les principales perturbations à prendre en compte sont : - la consigne réflb d'inclinaison des brûleurs 2, - la consigne réfQis d'injection de débit de désurchauffe de surchauffe.
Les techniques traditionnellement utilisées pour piloter de façon coordonnée la chaudière 1 et la turbine 11, 13 d'une centrale thermique à flamme sont à base de régulateur PID (Proportionnel-Intégral-Dérivé).
Relativement faciles à maintenir et à mettre en oeuvre, ces techniques présentent néanmoins les inconvénients suivants : - elles sont peu robustes en performance à des changements de dynamique du process dans le temps (que ce soit sur du court terme à cause de la qualité du combustible brûlé par exemple, ou sur du long terme à cause du vieillissement des équipements intervenant dans le cycle thermodynamique). - elles ne prennent en compte les couplages naturels du cycle thermodynamique qu'au travers de compléments de régulation tels que des tendances, c'est-à-dire l'addition à la sortie du PID de la mesure d'une grandeur représentative du couplage moyennant un filtre à régler manuellement. Cette prise en compte manuelle des couplages ne permet pas de garantir des performances optimales. - Le rejet de perturbations non mesurables n'est pas explicitement pris en compte : en effet, le comportement du régulateur PID dans ce cas-là résulte des choix de performance adoptés pour le suivi de consigne.
Un objectif de l'invention est donc de proposer un système de commande de centrale thermique permettant de pallier ces inconvénients. PRESENTATION DE L'INVENTION
A cet effet, on propose selon un premier aspect un système de commande pour la régulation multivariable d'une centrale thermique à flamme pour la 25 génération d'électricité, ladite centrale comprenant : - une chaudière faisant l'objet d'une alimentation en combustible pour servir de source de chaleur à un circuit de fluide de travail et alimentée par un débit de fluide de travail, - une turbine alimentée par ledit fluide de travail et mécaniquement 30 reliée à un alternateur électrique produisant une puissance électrique, l'alimentation en fluide de travail de ladite turbine étant déterminée par l'ouverture de vannes d'admission, ledit système de commande comprenant :20 - un dispositif de régulation multivariable robuste coordonnant la chaudière et la turbine et ayant une pluralité d'entrées et déterminant une pluralité de sorties sous forme de commandes d'actionneurs, - un module d'anticipation de consigne agissant sur des entrées et des sorties du dispositif de régulation multivariable robuste en fonction d'une consigne de puissance électrique.
L'invention selon le premier aspect est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possible : - les sorties du dispositif de régulation multivariable robuste coordonnant la chaudière et la turbine comprennent : - une consigne d'alimentation en combustible, - une consigne d'ouverture des vannes d'admission, - une consigne de débit d'eau d'alimentation de la chaudière; - les entrées du dispositif de régulation multivariable robuste coordonnant la chaudière et la turbine comprennent : - une puissance électrique, - une pression de vapeur, - une température de vapeur surchauffée; - les sorties du dispositif de régulation multivariable robuste sur lesquelles agit le module d'anticipation de consigne comprennent : - la consigne d'alimentation en combustible, - la consigne d'ouverture des vannes d'admission, - la consigne de débit d'eau d'alimentation de la chaudière; - les entrées du dispositif de régulation multivariable robuste sur lesquelles agit le module d'anticipation de consigne comprennent : - la pression de vapeur, - la température de vapeur surchauffée - la puissance électrique; - le dispositif de régulation multivariable robuste coordonnant la chaudière et la turbine et ayant une pluralité d'entrées et de sorties met en oeuvre une loi de commande basée sur la méthode H-infini; le module d'anticipation de consigne comprend : un modèle de référence prenant en entrées des consignes et déterminant des grandeurs représentatives du comportement a priori de la centrale en fonction de la variation des consignes, un modèle nominal prenant en entrée des commandes d'anticipation d'actionneurs et déterminant des grandeurs représentatives du comportement a priori de la centrale en fonction de la variation des commandes d'anticipation d'actionneurs, une fonction de transfert prenant en entrée les consignes d'entrée du modèle de référence et déterminant les commandes d'anticipation d'actionneurs; le module d'anticipation de consigne agit sur les sorties du dispositif de commande multivariable au moyen des commandes d'anticipation 15 d'actionneurs, et agit sur les entrées du dispositif de commande multivariable au moyen de grandeurs représentatives du comportement a priori de la centrale en fonction de la variation des consignes déterminées par le modèle de référence; - le système de commande comprend au moins un ordinateur pour réaliser le 20 dispositif de régulation multivariable et le module d'anticipation de commande.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose également une centrale thermique à flamme pour la génération d'électricité comprenant : - une chaudière faisant l'objet d'une alimentation en combustible pour servir de source de chaleur à un circuit de fluide de travail et alimenté par un débit de fluide de travail, - une turbine alimentée par ledit fluide de travail et mécaniquement reliée à un alternateur électrique produisant une puissance électrique, l'alimentation en fluide de travail de ladite turbine étant déterminée par l'ouverture de vannes d'admission, ladite centrale comprenant en outre un système de commande selon le premier acpect de l'invention. 10 25 30 Selon un troisième aspect, l'invention propose également un procédé de commande pour la régulation multivariable d'une centrale thermique à flamme pour la génération d'électricité, ladite centrale comprenant : - une chaudière 1 faisant l'objet d'une alimentation en combustible pour servir de source de chaleur à un circuit 6 de fluide de travail et alimentée par un débit de fluide de travail, - une turbine 11 alimentée par ledit fluide de travail et mécaniquement reliée à un alternateur 15 électrique produisant une puissance électrique, l'alimentation en fluide de travail de ladite turbine 11 étant déterminée par l'ouverture de vannes d'admission SR, ledit procédé de commande étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes selon lesquelles : - la chaudière 1 et la turbine 11 sont coordonnées par un dispositif de régulation multivariable robuste ayant une pluralité d'entrées et déterminant une pluralité de sorties sous forme de commandes d'actionneurs, - un module d'anticipation de consigne agit sur des entrées et des sorties du dispositif de régulation multivariable robuste en fonction d'une consigne de puissance électrique.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit. L'invention sera aussi mieux comprise en référence à cette description considérée conjointement avec les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1, déjà commentée, est un schéma synthétique d'une centrale thermique à charbon que le système de commande selon l'invention est destiné à commander ; - la figure 2 présente un schéma illustratif du système de commande selon l'invention ; - La figure 3 est un schéma de principe illustrant la structure du module d'anticipation de consigne.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'invention est décrite dans le cadre non limitatif d'une centrale à charbon, avec de l'eau pour fluide de travail. Le terme "centrale" vise à désigner une ou plusieurs tranches de production électrique.
10 Comme indiqué plus haut, l'objectif est de piloter de façon coordonnée des actionneurs pour régler les grandeurs en présence des perturbations mesurées. Et ce, avec des objectifs de performance de suivi de consigne de puissance électrique refPeb tout en gardant un impact minimal sur la chaudière.
15 L'invention vise alors à : - s'appuyer sur les couplages et le comportement naturel du cycle thermodynamique de la centrale sans essayer de le contrarier; - Utiliser des méthodes de l'automatique multivariable à base de techniques robustes pour piloter de façon coordonnée le plus 20 efficacement possible les paramètres principaux; - Elaborer un régulateur le plus indépendant possible de l'état du cycle thermodynamique.
De préférence, et dans un but d'illustration, le système de commande met en 25 oeuvre une loi de commande basée sur la méthode H-infini. En effet, la méthode H-infini permet d'obtenir : - une robustesse en performance, - un pilotage multivariable coordonné des actionneurs avec une prise en compte des couplages naturel des éléments intervenant dans le cycle 30 thermodynamique de la centrale, - un rejet de perturbation efficace.5 La synthèse H-infini est une technique de commande robuste avancée qui repose sur la modélisation du comportement du procédé dans son environnement. En particulier, cette modélisation prend en compte les perturbations affectant le procédé. Ainsi, la synthèse de la commande passe par une étape de construction du modèle de synthèse. Le calcul de la commande se fait par minimisation de l'effet de tous les bruits perturbateurs de façon à atteindre des spécifications de performance et de robustesse. L'objectif du régulateur ainsi construit est de suivre la demande de puissance électrique tout en stabilisant la pression et la température en sortie du surchauffeur haute température. Les objectifs de commande peuvent être définis de la manière suivante : - les objectifs de suivi de puissance et de stabilisation des pression et température surchauffeur haute température sont traduits par des pondérations qui sont des fonctions fréquentielles de type intégrateur. - l'objectif de robustesse vis-à-vis de retards parasites et bruits est traduit par les pondérations qui définissent la plage où les erreurs de modélisation sont importantes. L'optimisation revient à minimiser sur le domaine fréquentiel le gain vis-à-vis des perturbations les plus défavorables. Afin de mettre au point la nouvelle régulation coordonnée chaudière turbine, un modèle dynamique chaudière/turbine d'une tranche de centrale thermique est nécessaire. Au moins un modèle dynamique linéraire décrivant les comportements chaudière/turbine est construit aux moyen de données recueillies lors d'essais spécifiques en boucle ouverte (procédé hors régulation) sur la centrale à commander. Il s'agit de modèles sous forme de représentations d'état (c'est-à-dire décrits par un quadruplet de matrices).
De préférence, deux modèles sont identifiés à deux niveaux de charge représentatifs de l'excursion de charge en fonctionnement et un modèle nominal de synthèse est construit à partir de ces deux modèles. Les deux modèles identifiés ont ensuite été utilisés pour valider le comportement du régulateur autour de différents points de fonctionnement.
Un régulateur H. est donc synthétisé sur la base de ce modèle nominal de synthèse. Lors de la synthèse du régulateur, il est possible de spécifier des performances dynamiques sur Peb, Ps et TSBT. Par ailleurs, les techniques H. sont robustes en performance et permettent de désensibiliser le process à des changements dans les conditions d'exploitation, et garantissent stabilité et performance en présence d'incertitudes comme les dynamiques non modélisées.
Du fait de la variabilité des modèles que doit stabiliser le régulateur Hoc synthétisé, celui-privilégie la robustesse sur la performance de suivi de consigne. Pour obtenir cette dernière, le système selon l'invention procure une anticipation au moyen d'un module d'anticipation de consigne basé sur un modèle nominal de référence » (MNR). Le MNR élabore une tendance anticipative à partir de la variation de consigne de puissance électrique.
Cette tendance est distribuée de façon coordonnée sur les entrées et sorties du dispositif de régulation multivariable robuste en adéquation avec les dynamiques du fonctionnement de la centrale. En d'autres termes, le MNR aide le régulateur H. en anticipant les variations de consigne directement sur des actionneurs tout en indiquant au régulateur l'existence de cette aide en filtrant des entrées du régulateur.
La figure 2 présente un schéma illustratif du système de commande selon l'invention. Le système commande le fonctionnement des éléments 21 du cycle thermodynamique de la centrale en agissant sur des actionneurs au moyen de consignes ucT commandant les actionneurs intervenant dans le contrôle dudit cycle thermodynamique.
Bien que d'autres consignes et d'autres actionneurs peuvent être pris en compte, ces consignes ucT comprennent de préférence : - une consigne réfQc d'alimentation en combustible, c'est-à-dire de débit de charbon injecté dans le broyeur 3, pour commander l'actionneur 4, - une consigne réfOHP d'ouverture des vannes d'admission SR de la turbine haute pression 11, - une consigne réfQea de débit d'eau alimentaire pour commander la pompe d'alimentation 7.
Le système de commande comprend un dispositif 22 de régulation multivariable robuste coordonnant la chaudière 1 et au moins une turbine 11 et ayant une pluralité d'entrées yreg de régulation et déterminant une pluralité de sorties sous forme de commandes de régulation ureg d'actionneurs. Ce dispositif 22 de régulation multivariable est le régulateur H-infini dont la synthèse a été explicitée plus haut.
De préférence, les entrées yreg de régulation du dispositif 22 de régulation multivariable comprennent : - une puissance électrique Pebreg de régulation, - une pression de vapeur Psreg de régulation, - une température de vapeur surchauffée TSBTreg de régulation.
De préférence, les sorties ureg du dispositif 22 de régulation multivariable 20 comprennent : - une consigne de régulation réfQcreg d'alimentation en combustible, - une consigne de régulation réfOHPreg d'ouverture des vannes d'admission SR, - une consigne de régulation réfQeareg de débit d'eau d'alimentation de 25 la chaudière 1.
Le système de commande selon l'invention comporte également un module 23 d'anticipation de consigne agissant sur des entrées yreg et des sorties ureg du dispositif 22 de régulation multivariable robuste en fonction d'une consigne 30 réfPeb de puissance électrique. De préférence, les entrées w du module 23 d'anticipation de consigne comprennent également une consigne réfPs de pression de vapeur et une consigne réfTSBT de température. Il s'agit des grandeurs à réguler.
Le module 23 d'anticipation a pour sorties d'une part des grandeurs ymnr représentatives du comportement a priori de la centrale en fonction de la variation de consignes w en entrée du module 23 d'anticipation de consigne, et d'autre part des commandes d'anticipation umnr d'actionneurs.
De préférence, et ainsi qu'illustré à titre d'exemple non limitatif, ces grandeurs ymnr représentatives du comportement a priori de la centrale en fonction de la variation de consignes w comprennent : - une anticipation de puissance électrique Pebmnr, - une anticipation de pression de vapeur Psmnr, - une anticipation de termpérature TSBTmnr-
De préférence, et ainsi qu'illustré à titre d'exemple non limitatif, ces commandes d'anticipation umnr d'actionneurs comprennent : - une consigne d'anticipation réfQcmnr d'alimentation en combustible, - une consigne d'anticipation réfOHPmnr d'ouverture des vannes d'admission SR, - une consigne réfQeamnr de débit d'alimention de la chaudière 1 en fluide de travail, en l'occurrence ici de l'eau.
Les consignes ucT envoyées aux actionneurs de la centrale pour en réguler le cycle thermodynamique sont déterminées en prenant en compte les commandes d'anticipation umnr d'actionneurs déterminées par le module 23 d'anticipation et les commandes de régulation ureg d'actionneurs déterminées par le dispositif 22 de régulation multivariable, en respectant l'homogénéité des dimensions respectives des grandeurs les constituant. Dans l'exemple illustré par la figure 2, les commandes d'anticipation umnr d'actionneurs déterminées par le module 23 d'anticipation et les commandes de régulation ureg d'actionneurs déterminées par le dispositif 22 de régulation multivariable sont additionnées.
Ainsi, la consigne réfQc de débit charbon injecté dans le broyeur 3 pour commander l'actionneur 4 est déterminée par l'addition de la consigne d'anticipation réfQcmnr d'alimentation en combustible, et de la consigne de régulation réfQcreg d'alimentation en combustible, selon réfQc = réfQcmnr + réfQcreg.
La consigne réfOHP d'ouverture des vannes d'admission turbine haute pression est déterminée par l'addition de la consigne d'anticipation réfOHPmnr d'ouverture des vannes d'admission SR et de la consigne de régulation réfOHPreg d'ouverture des vannes d'admission SR, selon réfOHP = réfOHPmnr + réfOHPreg.
La consigne réfQea de débit d'eau alimentaire pour commander la pompe d'alimentation 7 est déterminée par l'addition de la consigne réfQeamnr de débit d'alimention de la chaudière 1 en fluide de travail et de la consigne de régulation réfQeareg de débit d'eau d'alimentation de la chaudière 1, selon réfQea = réfQeamnr + réfQeareg.
Le module 23 d'anticipation de consigne agit ainsi sur des sorties du dispositif de régulation multivariable robuste afin d'anticiper les variations de consigne, dans la mesure où les sorties ureg du dispositif de régulation 22 sont additionnées avec des sorties du module 23 d'anticipation de consigne. Ainsi, toute variation dans les commandes umnr d'anticipation d'actionneur est répercutée sur les sorties ureg du dispositif de régulation 22. Le module 23 d'anticipation de consigne est ainsi adapté pour agir sur des sorties du dispositif de régulation multivariable robuste afin d'anticiper les variations de consigne.
Les entrées yreg du dispositif 22 de régulation multivariable sont déterminées au moyen de mesures ycT de grandeurs physiques du cycle thermodynamique et de grandeurs ymnr représentatives du comportement a priori de la centrale déterminées par le module 23 d'anticipation de consigne.
De préférence, et ainsi qu'illustré à titre d'exemple non limitatif, ces mesures YcT de grandeurs physiques du cycle thermodynamique comprennent : - une puissance électrique Peb, - une pression de vapeur Ps, - une température de vapeur surchauffée TSBT.
Dans l'exemple illustré par la figure 2, les mesures YCT sont soustraites aux grandeurs ymnr représentatives du comportement a priori de la centrale déterminées par le module 23 d'anticipation de consigne, en respectant l'homogénéité des dimensions respectives des grandeurs les constituant de la même façon qu'explicité auparavant dans le cas de la détermination des consignes ucT envoyées aux actionneurs pour contrôler le cycle thermodynamique de la centrale.
Le module 23 d'anticipation de consigne agit donc sur des entrées du dispositif 22 de régulation multivariable robuste. , dans la mesure où les entrées yreg du dispositif de régulation 22 sont déterminées en fonction de sorties du module 23 d'anticipation de consigne. Ainsi, toute variation dans les grandeurs ymnr représentatives du comportement a priori de la centrale en fonction de la variation des consignes w est répercutée sur les entrées yreg du dispositif de régulation 22. Le module 23 d'anticipation de consigne est ainsi adapté pour agir sur des entrées du dispositif 22 de régulation multivariable robuste
La figure 3 est un schéma illustrant la structure du module 23 d'anticipation de consigne. Le module d'anticipation de consigne comprend : un modèle de référence 31 prenant en entrées des consignes w et déterminant les grandeurs ymnr représentatives du comportement a priori du cycle thermodynamique de la centrale en fonction de la variation des consignes w, un modèle nominal 32 prenant en entrée des commandes d'anticipation umnr d'actionneurs et déterminant des grandeurs z représentatives du comportement a priori du cycle thermodynamique de la centrale en fonction de la variation des commandes d'anticipation umnr d'actionneurs, une fonction de transfert Qf prenant en entrée les consignes w d'entrée du modèle de référence 31 et déterminant les commandes d'anticipation u,,,nr d'actionneurs.
Le module d'anticipation peut prendre la forme d'une représentation d'états construite sur la base de cette composition.
La fonction transfert Q, est déterminée par la minimisation de l'effet de tous les bruits perturbateurs de façon à atteindre des objectifs z de performance et de robustesse. L'optimisation revient à minimiser sur le domaine fréquentiel le gain vis-à-vis des perturbations les plus défavorables. Les perturbations sont constituées ici par les consignes w en entrée du modèle de référence 31 , c'est-à-dire les consignes de puissance réfPeb, de pression réfPset de température de vapeur surchauffée TBST.
Les objectifs de commande apparaissent dans le vecteur z et sont définis de la façon suivante : ^ les objectifs de suivi du comportement a priori du triplet puissance, pression, température par le modèle sont respectivement traduits par les pondérations Wpeb, WPs, WTBST ^ les objectifs de robustesse vis-à-vis des retards parasites et des bruits sont traduits par les pondérations w4C, WOHP, WQea qui définissent la plage où les erreurs de modélisation sont importantes.
La représentation d'états constituant le module d'anticipation de consigne reliant directement les consignes w aux sorties du modèle nominal est alors calculée en mettant en série la fonction de transfert Qf et le modèle nominal 32.
Le système de commande comprend au moins un ordinateur pour réaliser le dispositif de régulation multivariable et le module d'anticipation de commande.
Selon le troisième aspect, l'invention propose également un procédé de commande pour la régulation multivariable d'une centrale thermique à flamme pour la génération d'électricité, ladite centrale comprenant : - une chaudière 1 faisant l'objet d'une alimentation en combustible pour servir de source de chaleur à un circuit 6 de fluide de travail et alimentée par un débit de fluide de travail, - une turbine 11 alimentée par ledit fluide de travail et mécaniquement reliée à un alternateur 15 électrique produisant une puissance électrique, l'alimentation en fluide de travail de ladite turbine 11 étant déterminée par l'ouverture de vannes d'admission SR, ledit procédé de commande comprenant les étapes selon lesquelles : - la chaudière 1 et la turbine 11 sont coordonnées par le dispositif 22 de régulation multivariable robuste ayant une pluralité d'entrées yreg et déterminant une pluralité de sorties sous forme de commandes ureg d'actionneurs, - un module 23 d'anticipation de consigne agit sur des entrées yreg et des sorties ureg du dispositif 22 de régulation multivariable robuste en fonction d'une consigne de puissance électrique.20
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Système de commande pour la régulation multivariable d'une centrale thermique à flamme pour la génération d'électricité, ladite centrale comprenant : - une chaudière (1) faisant l'objet d'une alimentation en combustible pour servir de source de chaleur à un circuit (6) de fluide de travail et alimentée par un débit de fluide de travail, - une turbine (11) alimentée par ledit fluide de travail et mécaniquement reliée à un alternateur (15) électrique produisant une puissance électrique, l'alimentation en fluide de travail de ladite turbine (11) étant déterminée par l'ouverture de vannes d'admission (SR), ledit système de commande étant caractérisé en ce qu'il comprend : - un dispositif (22) de régulation multivariable robuste coordonnant la chaudière (1) et la turbine (11) et ayant une pluralité d'entrées (yreg) et déterminant une pluralité de sorties (ureg) sous forme de commandes d'actionneurs, - un module (23) d'anticipation de consigne agissant sur des entrées (yreg) et des sorties (ureg) du dispositif (22) de régulation multivariable robuste en fonction d'une consigne de puissance électrique (réfPeb).
- 2. Le système de commande selon la revendication 1, dans lequel les sorties (ureg) du dispositif (22) de régulation multivariable robuste coordonnant la chaudière (1) et la turbine (11) comprennent : - une consigne (réfQcreg) d'alimentation en combustible, - une consigne (réfOHPreg) d'ouverture des vannes d'admission (SR), - une consigne (réfQeareg) de débit d'eau d'alimentation de la chaudière (1).
- 3. Le système de commande selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les entrées (yreg) du dispositif de régulation multivariable robuste coordonnant la chaudière (1) et la turbine (11) comprennent : - une puissance électrique (Pebreg), - une pression de vapeur (Psreg), - une température de vapeur surchauffée (TSBTreg).
- 4. Le système de commande selon la revendication 2, dans lequel les sorties (ureg) du dispositif (22) de régulation multivariable robuste sur lesquelles agit le module d'anticipation (23) de consigne comprennent : - la consigne (réfQc) d'alimentation en combustible, - la consigne (réfOHP) d'ouverture des vannes d'admission (SR), - la consigne (réfQea) de débit d'eau d'alimentation de la chaudière (1).
- 5. Le système de commande selon la revendication 3, dans lequel les entrées (yreg) du dispositif (22) de régulation multivariable robuste sur lesquelles agit le module d'anticipation (23) de consigne comprennent : - la pression de vapeur (Psreg), - la température de vapeur surchauffée (TSBTreg), - la puissance électrique (Pebreg).
- 6. Le système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif (22) de régulation multivariable robuste coordonnant la chaudière (1) et la turbine (11) et ayant une pluralité d'entrées et de sorties met en oeuvre une loi de commande basée sur la méthode H-infini.
- 7. Le système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module (23) d'anticipation de consigne comprend : un modèle de référence (31) prenant en entrées des consignes (w) et déterminant des grandeurs (ymnr) représentatives ducomportement a priori de la centrale en fonction de la variation des consignes (w), un modèle nominal (32) prenant en entrée des commandes d'anticipation (umnr) d'actionneurs et déterminant des grandeurs représentatives du comportement a priori de la centrale en fonction de la variation des commandes d'anticipation (u) d'actionneurs, une fonction de transfert (Qf) prenant en entrée les consignes (w) d'entrée du modèle de référence et déterminant les commandes d'anticipation (umnr) d'actionneurs.
- 8. Le système de commande selon la revendication précédente, dans lequel le module d'anticipation (23) de consigne agit sur les sorties du dispositif (22) de commande multivariable au moyen des commandes d'anticipation (umnr) 15 d'actionneurs, et agit sur les entrées du dispositif (22) de commande multivariable au moyen de grandeurs (ymnr) représentatives du comportement a priori de la centrale en fonction de la variation des consignes (w) déterminées par le modèle de référence (31). 20
- 9. Le système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit système de commande comprend au moins un ordinateur pour réaliser le dispositif (22) de régulation multivariable et le module (23) d'anticipation de commande. 25
- 10. Centrale thermique à flamme pour la génération d'électricité comprenant : - une chaudière (1) faisant l'objet d'une alimentation en combustible pour servir de source de chaleur à un circuit (6) de fluide de travail et alimentée par un débit de fluide de travail, - une turbine (11) alimentée par ledit fluide de travail et 30 mécaniquement reliée à un alternateur (15) électrique produisant une puissance électrique, l'alimentation en fluide de travail de ladite turbine (11) étant déterminée par l'ouverture de vannes d'admission (SR), 10ladite centrale étant caractérisée en ce que la centrale comprend en outre un système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes.
- 11. Procédé de commande pour la régulation multivariable d'une centrale thermique à flamme pour la génération d'électricité, ladite centrale comprenant : - une chaudière (1) faisant l'objet d'une alimentation en combustible pour servir de source de chaleur à un circuit (6) de fluide de travail et alimentée par un débit de fluide de travail, - une turbine (11) alimentée par ledit fluide de travail et mécaniquement reliée à un alternateur (15) électrique produisant une puissance électrique, l'alimentation en fluide de travail de ladite turbine (11) étant déterminée par l'ouverture de vannes d'admission (SR), ledit procédé de commande étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes selon lesquelles : - la chaudière (1) et la turbine (11) sont coordonnées par un dispositif (22) de régulation multivariable robuste ayant une pluralité 20 d'entrées et déterminant une pluralité de sorties sous forme de commandes d'actionneurs, - un module (23) d'anticipation de consigne agit sur des entrées et des sorties du dispositif (22) de régulation multivariable robuste en fonction d'une consigne de puissance électrique. 15 25
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