【摘要】：水力機組控制系統(tǒng)主要是水輪機調(diào)速系統(tǒng)和發(fā)電機的勵磁系統(tǒng),而它們又受到機組轉(zhuǎn)速和機端電壓的影響,同時因為在水力機組控制的動態(tài)過程中機組的轉(zhuǎn)速和機端電壓是互相影響的,存在著嚴重的耦合關系,使水力機組的控制不能達到最優(yōu)的效果。為了使整個控制系統(tǒng)的效果優(yōu)化,就要對水輪機調(diào)速系統(tǒng)和發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)進行綜合協(xié)調(diào)解耦控制,不能單獨的設計控制器,而是把它們當作一個整體進行設計。因此,本文主要是在傳統(tǒng)的復合控制基礎上,運用P規(guī)范的解耦理論進行解耦,對水力機組的控制系統(tǒng)進行解耦研究。首先,詳細的分析了水輪機和發(fā)電機的工作原理,建立了調(diào)速系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)的數(shù)學模型,考慮兩個模型之間的聯(lián)系,在此基礎上,建立水力機組的綜合控制數(shù)學模型。其次,因為水輪機調(diào)速和發(fā)電機勵磁之間存在耦合關系,所以運用錢學森方法設計前饋補償器對系統(tǒng)進行解耦,并在上面復合控制數(shù)學模型的基礎上建立解耦的數(shù)學模型。最后,運用MATLAB,在Simulink環(huán)境下,利用其中的模塊庫,搭建仿真平臺,建立復合控制模型和解耦后的復合控制模型,合理的選擇仿真對象進行仿真實驗,并將各種情況的仿真結(jié)果進行對比分析。通過仿真結(jié)果的對比分析,可以得出解耦后的快速性和動態(tài)性能比解耦前的好,因此很大的改善了調(diào)節(jié)的品質(zhì)。
【圖文】：

水力機組控制系統(tǒng)模型的建立2 水力機組控制系統(tǒng)模型的建立本文主要介紹水輪發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)與勵磁系統(tǒng)模型的建立，，為后文調(diào)速與勵磁復合控制的仿真提供模型的基礎。調(diào)速系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)是水輪發(fā)電機組控制系統(tǒng)的重要組成部分，水輪機調(diào)速器和發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器是水輪發(fā)電機組的主要控制器。水輪機調(diào)速器是根據(jù)機組轉(zhuǎn)速的變化，自動的調(diào)節(jié)水輪機的流量，進而改變機組出力，使機組的轉(zhuǎn)速維持在額定轉(zhuǎn)速的規(guī)定范圍內(nèi)，從而保證電網(wǎng)頻率在電能質(zhì)量要求范圍內(nèi)。同步發(fā)電機勵磁的自動控制在保證電能質(zhì)量、無功功率的合理分配和提高電力系統(tǒng)運行的可靠性方面都起著極為重要的作用。根據(jù)水輪發(fā)電機組各模塊間的信號連接關系，可得出水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如 2-1 所示。

x 為機組轉(zhuǎn)速；h 為水輪機的動態(tài)水頭。對于混流式水輪機，為了簡化其仿真分析，將式 2-4 在其工作點附近用泰勒級數(shù)展開，略去高階導數(shù)，得到下式： qyqxqhyxhttttheeehqxxqyyqqheyexehhmyxmyymm（2-5）式中：ey、ex、eh為接力器行程、轉(zhuǎn)速和水頭對力矩的傳遞系數(shù)；eqy、eqx、eqh分別為接力器行程、轉(zhuǎn)速和水頭對流量的傳遞系數(shù)。由以上闡述的可以得到，水輪機及引水系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： eTseeeeeTseysmsGsqhwyqyhqyhwqyth 1()（2-6）
【學位授予單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TV734

【參考文獻】

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本文編號：2703314