水轮机控制策略分析与研究论文：
水轮机微机调速器控制策略分析与研究
摘要水轮机调速器分为机械液压型、电气液压型和微机调速器
前两种只能采用常规PI或PID控制策略难以满足和提高大型水轮机组或孤立电网带负荷机组调节系统的控制品质和要求因此变参数PID调节、自适应控制、模糊控制等复杂和更高级的控制策略只能依靠计算机来完成由于水轮机调节系统是一个具有非线性、时变性的非最小相位系统采用线性理论分析和设计的调速器无法得到满意的结果因此对微机调速器的结构和控制策略进行对比分析从中找出较合适的控制结构和策略。关键词水轮机微机调速器控制策略非线性智能控制1水轮机调节系统组成
水轮机调速器的基本任务就是根据电力系统负荷的变化来调节导叶开度y使水轮机调整出力mt进而调整发电机组的有功功率输出并维持机组转速x频率在规定的范围内。水轮机调节系统主要由调速器和被控对象组成。被控对象由水轮机组段系统和发电机系统组成水轮机组段系统除了水轮机本体外还包括水力系统如有压引水道、调压井及尾水等发电机系统包括机械惯性、电压调节和电气3部分组成。因此控制系统是一个集水力、机械、电气为一体的复杂系统1。在实际工程中系统数学模型的建立可以合并和忽略一些不重要的参数当把水击作为刚性水击考虑时引水系统为单机单管不考虑水流摩擦损失时水轮机组段的传递函数为2
fGtsey1eTws1eqhTws1TsLQrgHrSeeqyeheyeqh式中Tw为水流惯性时间常数ey、eh为接力器行程、水头对力矩的传递系数eqy、eqh为接力器行程、水头对流量的传递系数。调速器电液机构传递函数为Gys1Tys12式中Ty为接力器时间常数。发电机系统常用的数学模型有一阶、二阶、三阶和高阶在分析水轮机调节系统时可以采用一阶模型其传递函数为Gss1Tase
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2r3580Pregmgx式中Ta为机组惯性时间常数GD2为水轮发电机飞轮力矩kNm包括发电机转子、水轮机转轮和大轴、水轮机转轮区水流三部分的力矩eg为发电机负荷自调整系数ex为机组转速对力矩的传递系数。调速器的传递函数根据其器件以及校正、反馈环节的不同大致划分为三类分别为辅助接力器型、中间接力器型和并联PID型调速器。微机调速器一般采用并联PID型其传递函数为GrsYsEsKDs2KpsKIbpKDs2Kp1bpsKITys14式中KP、KI、KD为PID调节系数bp为永态转差系数。由系统传递函数可知水轮机调节系统由于水轮机组段传递函数分子中有正零点故为非最小相位系统并且由r