【摘要】：水力發(fā)電系統由壓力引水管道、水輪發(fā)電機組和機組輔助設備組成,其穩(wěn)定性既依賴于各獨立子系統的行為,又不完全取決于各獨立子系統的行為。從時間角度考慮,水電站穩(wěn)定性問題可分為高速振蕩電磁過程、中速振蕩調節(jié)過程和緩慢振蕩水力過程,可認為電磁振蕩、機械動作和水力過程三部分在大時間尺度的依賴性問題上不能唯一確定。因此,引入分數階微積分理論,分別針對當前被普遍認可的軸系模型、剛性模型、彈性模型、單機單管含調壓井模型和共用管道模型,建立相應的分數階系統模型,嘗試從非線性動力學角度分析水電站動力穩(wěn)定性問題。論文主要內容安排如下:(1)從軸系受力角度出發(fā),以水輪發(fā)電機組軸系系統為研究對象,基于轉軸平行不對中、發(fā)電機轉子質量偏心以及水輪機轉輪質量偏心,引入分數階油膜力和分數階阻尼,建立相應的分數階數學模型;首先,研究不同分數階階次下發(fā)電機轉速和軸心坐標等參數的非線性動力學特征;其次,探討混沌區(qū)間和分岔點隨分數階階次的變化規(guī)律;最后,利用分數階分岔圖、分數線相圖和分數階頻譜圖等描述軸系動態(tài)參數的響應特征。(2)從系統角度出發(fā),以水輪機調節(jié)系統為研究對象,針對水力、機械和電磁三個組成部分分別引入分數階微分算子,建立相應的水輪機調節(jié)系統分數階模型。首先,給出不同分數階階次對PID調速器參數所對應的分岔點和混沌區(qū)間的影響規(guī)律;其次,對比不同分數階系統下分岔點和穩(wěn)定域的的移動速率,得出不同分數階系統下移動速率不同的結論,這從側面反映出三模塊在大時間尺度下依賴性性上的區(qū)別性;依據分數階穩(wěn)定性理論,邏輯演繹出高維微分方程組不同分數階階次下任意兩參數通用關系表達式;最后,以彈性水擊下水輪機調節(jié)系統的分數階模型為例,應用上述研究成果給出不同調節(jié)參數系統穩(wěn)定域變化情況。(3)從能量角度出發(fā),以一管多機水力發(fā)電系統為研究對象,利用哈密頓正交分解法將其表示為廣義哈密頓系統形式;對建立的一管多機水輪機調節(jié)系統哈密頓模型耗散結構矩陣和能量變化特征進行分析;其次,通過數值仿真表明所建立的哈密頓模型包含水力發(fā)電系統在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)工況下的動態(tài)信息;進一步地,通過引入高斯函數和階躍函數,分析系統在隨機沖擊負荷擾動下的動力穩(wěn)定性問題。最后,在證明哈密頓建模方法正確性基礎上,針對伺服系統機械動作與電信號的時滯性和時間依賴性,引入時滯項和分數階微分算子,研究分數階階次和時滯取值對水輪機流量、發(fā)電機轉速和導葉開度等動態(tài)參數影響規(guī)律。
【圖文】：

position of the coordinates for the shaft of a hydro-turbine gene：2 1 1 2 12 1 1 2 11 1 11 1 12 2 22 2 2cos cossin sincossincossinccccx x o o x ry y o o y rx x ey y ex x ey y e 為零勢能點，則軸系動能和勢能可以分別表示為：2 2 22 2 22 2 2 2 21 1 1 1 2 2 2 2 2 2 22 2 2 22 1 1 1 2 1 1 11( )212 sin 2 cos ) ( 2 sin 21 1( ) ( 2 c2 2J m r ex e y e m x y e x e O k x y k x y rx 21os 2 ry sin r) 用拉格朗日方程，水輪發(fā)電組軸系系統運動微分方2 2 2 1 1 2 2 2 2) ( ) cos cos cosx um k x m e m e k r m r F

章關注一管多機水力發(fā)電系統和單管單機水力發(fā)電系統的哈密頓建模時滯對系統動態(tài)參數的影響。首先，通過將一管多機水力發(fā)電系統模型頓理論框架下，通過隨機沖擊負荷擾動等情況下的模擬仿真，驗證哈密；其次，考慮到液壓隨動系統的信號傳輸與主接力器的機械動作具有一賴性，將時滯項和分數階微積分引入到液壓隨動系統中，提出了具有分有調壓井的單機單管的水輪機調節(jié)系統的數學模型。分別分析了時滯和統動態(tài)參數的影響，給出了其對動態(tài)參數過調節(jié)值的變化規(guī)律。在此基數階微積分和時滯的聯系與區(qū)別，并根據仿真結果對分數階微積分的物。最后，上述分析對水電站安全穩(wěn)定運行提供一定的參考。管多機下水輪機系統的哈密頓建模輪機系統的哈密頓建模階段大部分水電站廣泛以一管多機方式布置，即一條長壓力管道通過多水力發(fā)電機組，，其結構簡圖如圖 4-1 所示。
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TV734.2

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前3條

1 李歡歡;水力發(fā)電系統大波動暫態(tài)建模與動態(tài)特性研究[D];西北農林科技大學;2018年

2 韓青爽;不同激勵下抽水蓄能電站穩(wěn)定性研究[D];西北農林科技大學;2018年

3 黃孫華;分數階水輪機調節(jié)系統的穩(wěn)定性控制研究[D];湖南大學;2018年

本文編號：2523044